什麽是儲備金證明（Proof-of-Reserves）
髮展背景
2019年2月，比特幣和區塊鏈基礎設施公司Blockstream髮錶了名爲《標準化比特幣儲備證明》的博客文章，闡述了如何自證交易所等機構的比特幣儲備以及對這些儲備資金的控製權。Gate交易所洞察先機，早在2020年5月率先提出了交易所儲備金證明的概念，併邀請了美國知名審計公司Armanino LLP對其資産進行審計。但這項技術真正開始大範圍被應用是在22年11月。由於估值320億美元、資産規模超過240億美元的交易所FTX破産後，行業影響者CZ（Binance CEO）在Twitter（現更名爲X）提出Binance即將使用準備金製度來披露充分的透明度，隨後各大中小交易所也紛紛宣布推出了自己的儲備金證明。
什麽是儲備金證明？
在CEX中，每個用戶的資産通過平颱數據庫中的賬本進行記録，用戶很難確認自己的資産是否被轉移以及交易所是否有足夠的資産兌付用戶存入平颱的資産。所以交易所需要一種方法證明自己有足夠的儲備資産能在用戶取出時做到100%兌付，這要求交易所儲備資産價值要高於用戶存入資産價值。這種公開的資産的證明就叫做儲備金證明（有些CEX也稱其爲“100%保證金審計證明”，比如Gate）。
儲備證明常見展示形式（來源：Gate.io）
儲備金證明爲何重要？
用戶將資産充值進交易所後，交易所托管之資産即爲對用戶的負債。舉例來説，用戶A將資産充值進交易所後，比如10ETH，交易所的賬單上應該多一筆資産即10ETH，衕時增加一筆10ETH的負債，因爲這個資産屬於用戶，用戶有隨時取出的可能。交易所的資産總和爲資産（10ETH）-負債（10ETH）=0。
交易所的用戶常常數以萬計，用戶存入了數以億計的資産，如果隻是挪用一小部分，用戶仍然能正常提現，比如平颱資金1萬ETH，挪用1千ETH，用戶A在取出10ETH時不會出現問題，但如果髮生重大資金需求，大量客戶擁有提款需求時（這種大批提款的場景通常被稱爲“擠兌”），挪用的資金缺口無法轉回，就會産生流動性危機。
當流動性危機出現時，會有人領不到錢，因此每個人都想盡快提款或者變現相關資産，避免成爲跑最慢的人，進而産生死亡螺旋。比如在FTX被披露存在挪用資金後，大量用戶從FTX提款，併開始拋售、做空其代幣FTT，使FTX投資的項目，以及關聯生態的資産價格都劇烈下跌。而FTX持有的資産也麵臨減值，更加無法償還用戶資産，最後隻能宣告破産，緻使無數用戶和投資者慘遭損失。
而儲備金證明可以在很大程度上避免這種現象，讓CEX資産情況更加透明，併證明CEX有充分償還所有用戶債務的資金，不會麵臨流動性危機。
原理與實現過程
絶大部分的CEX通過Merkle Tree（默剋爾樹）和第三方審計來完成儲備金證明。
除Coinbase外，Top10 CEX均完成PoR（來源：Coingecko）
相關名詞
默剋爾樹
默剋爾樹（又叫哈希樹）是一種典型的二叉樹數據結構，由一個根節點、一組中間節點和一組葉節點組成。其中每個葉節點代錶一條數據或一條數據的哈希。它用於有效地驗證大量數據的完整性。該概念最早由Merkle Ralf在1980年提出，曾廣泛用於文件繫統和P2P繫統中。
之所以也被稱爲哈希樹的原因是其應用了哈希函數，哈希函數就像指紋機。它接受任何輸入，例如文件、文本或數字，併生成一個唯一的輸出，稱爲哈希。哈希就像輸入的指紋。很難找到具有相衕哈希值的兩個不衕輸入。併且不可能從哈希中穫取原始輸入。
在PoR中，關鍵用戶數據：賬號（UID）和餘額（Balance）被作爲葉節點數據得到一個哈希值，而多個用戶和不衕用戶的不衕資産餘額又可得到下一個哈希值，由此像“倒過來的大樹”一樣最終會穫得一個根節點（ROOT）哈希，這個哈希則是平颱資産的總證明，用於安全性和有效性的驗證。
默剋爾樹結構示例（來源：Gate Github）
第三方中心化審計
“審計”在日常語境中主要指具有獨立性的經濟監督活動，從事這種活動的主體稱爲“審計公司”，常見的應用場景有上市公司財報審計、政府審計等。在加密世界中，CEX都會尋找在傳統領域具有良好聲譽的審計公司爲其完成審計。由於審計公司的專業性與職業特殊性，尋找第三方審計公司會讓通過默剋爾樹得到的PoR結果更具信服力。以下是兩個典型的提供第三方中心化審計的公司。
- Armanino LLP：美國最大的25 家獨立會計和商業咨詢公司之一，爲美國和全球企業提供審計、稅務、企業管理、咨詢和技術綜合解決方案。Gate、NEXO等CEX是其客戶。
- Mazars Group：一家全球性的審計、會計和咨詢公司，成立於 1945 年，服務全球 90 多個國家。Binance、Crypto.com、Kucoin等CEX是其客戶。
實現過程
由於各CEX流程基本類似，我們以Gate的PoR過程作爲參考：
【1】審計師使用Gate提供的用戶餘額生成Merkle樹
Gate 以代幣爲基礎曏審計員提供用戶餘額的所有詳細信息。 然後審核員將用戶餘額導入generator.html中，生成Merkle樹，如下所示：
圖源：https://github.com/gateio/proof-of-reserves
【2】審計員驗證總用戶餘額併髮布默剋爾樹和根哈希
在generator.html中成功生成Merkle樹後，將計算其根哈希以及用戶數和用戶餘額總額，併將其顯示給審核員進行驗證。
圖源：https://github.com/gateio/proof-of-reserves
Merkle樹的葉節點數據將保存在純文本文件中，該文件將在Github上公開共享給客戶以驗證個人的賬戶餘額。
【3】用戶獨立驗證其賬戶餘額
用戶需要首先從Github穫取髮布的Merkle樹，進入驗證頁麵，然後輸入自己的哈希用戶ID和代幣餘額來觸髮驗證過程。
如果用戶提供的哈希UID和餘額與Merkle樹中的記録匹配，則會顯示成功結果以及用戶信息在 Merkle樹中的節點位置。 Merkle樹的根哈希將使用導入的文件重新計算，以便用戶可以驗證根哈希以確保Merkle樹的正確性和完整性。
Gate提供的查詢前端頁麵（來源：Gate）
好處 & 風險
PoR爲加密行業和用戶帶來的好處是顯而易見的：
【1】防止流動性問題 & 破産
通過進行定期審計併驗證項目持有資金是否大於用戶存入資産價值，用戶可以更好地確信他們的資金不會受到財務管理不善和資産轉移的影響。
【2】更加透明 & 信任
PoR可以證明讓用戶看到自己的資産是否被轉移，這爲投資者和平颱間建立了信任。越快，越準時的證明也可以展示CEX的技術實力和資産管理能力，增加用戶對平颱的信賴。
【3】增加行業公信力
FTX等交易所帶給行業的負麵影響仍然存在，更透明化的操作有助於行業對外的形象建立，有助於更多新人進入行業。
【4】合規 & 監管
在傳統領域，資産的透明與披露是保證合規的一個重要因素。越來越透明的儲備金證明將讓平颱更加符合監管和合規的要求。
但由於過程中涉及技術流程、第三方等非鏈上因素，儲備金證明仍存在一些缺陷和風險值得註意：
【1】隱私
在跟第三方對接過程中、製作默剋爾樹、用戶獨立查詢過程中，用戶的信息也回存在被泄露的可能性。
【2】頻率
儲備證明隻是審計時用戶的資産快照，快照結束後的任何資産交易及審計時未被涵蓋的資産將不被包含在此審計結果內。CEX有在快照後對用戶資産進行侵害的可能性。所以需要更高的頻率來更新儲備金證明。
【3】成本
上文中提到了越高頻率才能帶來更高的透明度，且過程依賴第三方審計，每次審計需要消耗一定的人力、物力進行。
【4】第三方因素
雖然參與各大交易所的審計公司爲業界知名或者有一定成就的審計公司，但其對加密交易平颱審計的業務水平仍有待觀察。併且也存在出具非真實的審計報告的可能。
【5】潛在技術漏洞
比如（1）前端欺詐問題，默剋爾樹數據存在交易平颱自家服務器上，用戶與交易平颱交互的前端頁麵是交易平颱掌控的，交易平颱完全可能返回假的頁麵來欺騙用戶，存在前端欺詐的可能性。
還有（2）惡意默剋爾樹算法攻擊。衕時CEX也可以直接在挪用資金後設立餘額爲負值的虛假賬戶，比如用戶原有價值價值$1,000的資産，交易所挪用$500，用戶界麵餘額顯示爲$1000，此刻如果按照$1,000出具默剋爾樹證明，交易所實際資産（$500）小於用戶存入資産（$1,000），儲備金證明得出的結論是交易所資金儲備不足。而交易所通過設立餘額爲-$500的虛假賬戶讓默剋爾樹得到交易所實際資産（$500）等於用戶存入資産（1,000-500=$500），此刻儲備證明輸出結果是交易所資金儲備正常。
【6】其他缺陷
例如無法證明私鑰是獨家擁有的、審計時的資産是否爲臨時借入、如何證明以將交易所資金（相當於所有者權益）與用戶資産（相當於交易所負債）進行了隔離等。
進一步髮展與前景
儲備金證明目前不僅迎來了技術細節上的更新，開箱即用的解決方案，行業參與者也正在通過其他方式保證用戶資金安全，提高可信度。
技術細節革新——零知識證明
zk-SNARK一類的零知識證明協議是一方（證明者）曏另一方（驗證者）證明證明者已在特定限製下使用特定輸入準確地執行了特定計算，無需公開輸入。應用zk-SNARK技術後：
- 讓用戶可以在在不泄露任何敏感信息的情況下，證明自己擁有某些資産或滿足某些條件。
- 默剋爾樹中不含總凈餘額（用戶持有的所有資産的總美元價值）爲負值的用戶，能解決上文中的惡意默剋爾樹算法攻擊。
zk-SNARK在儲備金證明流程中的使用（來源：Gate）
目前正在採用零知識證明技術進行儲備金證明的CEX有Binance、OKX、Gate等。
第三方PoR服務
Chainlink等第三方提供了專用的解決方案。以Chainlink儲備金證明解決方案爲例，其可爲智能合約提供了所需數據，可以計算任何鏈上資産的跨鏈或鏈下儲備抵押率。併可以自動對DeFi應用中的抵押品進行實時審計，保障用戶資金安全，杜絶準備金率不達要求或鏈下托管方欺詐等現象。
衕時Biannce、OKX、Gate等CEX也將自己的PoR過程開源，供行業參與者參考，也進一步推動了PoR技術的採用。
安全保障補充策略：SAFU（用戶資産安全基金）
常見的資産安全風險，諸如網絡攻擊、流動性危機、重大安全事件等導緻的資産風險，將由平颱提供的100%保證金予以保障。若受中大型不可控因素影響，CEX則通過SAFU來髮揮作用。
這是一筆一直存在於平颱繫統中的額外的資金儲備，將適時保障用戶及平颱，安全平穩的度過每一個可能麵臨的行業及資産危機，最大限度保障用戶資産安全。該資金主要以BTC/ETH等主流代幣和穩定幣組成，可在危機出現時快速提供支持。
Binance、Gate、Bitget等CEX均設立了超過1億美金的安全保障補充策略。
結論
盡管主流監管平颱由於儲備金證明的缺陷和行業因素併不能像認可傳統審計一樣認可這種證明方式，但它的出現也是行業自救的一種有效嘗試。隨著行業的髮展，儲備證明等工具將變得越來越重要。但截止目前，PoR還有很多可以改正和優化之處，所提供數據併非100%真實和有效，仍需要繼續探索更優的技術解決方案。最終，通過提高加密貨幣行業內的信任度、透明度和安全性，PoR可以幫助推動加密貨幣的廣泛應用，併爲更安全、更繁榮的未來鋪平道路。
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如何質押 ETH？
XRP 是什麼？
什麼是穩定幣 USDT？
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當流動性危機出現時，會有人領不到錢，因此每個人都想盡快提款或者變現相關資産，避免成爲跑最慢的人，進而産生死亡螺旋。比如在FTX被披露存在挪用資金後，大量用戶從FTX提款，併開始拋售、做空其代幣FTT，使FTX投資的項目，以及關聯生態的資産價格都劇烈下跌。而FTX持有的資産也麵臨減值，更加無法償還用戶資産，最後隻能宣告破産，緻使無數用戶和投資者慘遭損失。
而儲備金證明可以在很大程度上避免這種現象，讓CEX資産情況更加透明，併證明CEX有充分償還所有用戶債務的資金，不會麵臨流動性危機。
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絶大部分的CEX通過Merkle Tree（默剋爾樹）和第三方審計來完成儲備金證明。
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默剋爾樹
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之所以也被稱爲哈希樹的原因是其應用了哈希函數，哈希函數就像指紋機。它接受任何輸入，例如文件、文本或數字，併生成一個唯一的輸出，稱爲哈希。哈希就像輸入的指紋。很難找到具有相衕哈希值的兩個不衕輸入。併且不可能從哈希中穫取原始輸入。
在PoR中，關鍵用戶數據：賬號（UID）和餘額（Balance）被作爲葉節點數據得到一個哈希值，而多個用戶和不衕用戶的不衕資産餘額又可得到下一個哈希值，由此像“倒過來的大樹”一樣最終會穫得一個根節點（ROOT）哈希，這個哈希則是平颱資産的總證明，用於安全性和有效性的驗證。
默剋爾樹結構示例（來源：Gate Github）
第三方中心化審計
“審計”在日常語境中主要指具有獨立性的經濟監督活動，從事這種活動的主體稱爲“審計公司”，常見的應用場景有上市公司財報審計、政府審計等。在加密世界中，CEX都會尋找在傳統領域具有良好聲譽的審計公司爲其完成審計。由於審計公司的專業性與職業特殊性，尋找第三方審計公司會讓通過默剋爾樹得到的PoR結果更具信服力。以下是兩個典型的提供第三方中心化審計的公司。
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實現過程
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圖源：https://github.com/gateio/proof-of-reserves
【2】審計員驗證總用戶餘額併髮布默剋爾樹和根哈希
在generator.html中成功生成Merkle樹後，將計算其根哈希以及用戶數和用戶餘額總額，併將其顯示給審核員進行驗證。
圖源：https://github.com/gateio/proof-of-reserves
Merkle樹的葉節點數據將保存在純文本文件中，該文件將在Github上公開共享給客戶以驗證個人的賬戶餘額。
【3】用戶獨立驗證其賬戶餘額
用戶需要首先從Github穫取髮布的Merkle樹，進入驗證頁麵，然後輸入自己的哈希用戶ID和代幣餘額來觸髮驗證過程。
如果用戶提供的哈希UID和餘額與Merkle樹中的記録匹配，則會顯示成功結果以及用戶信息在 Merkle樹中的節點位置。 Merkle樹的根哈希將使用導入的文件重新計算，以便用戶可以驗證根哈希以確保Merkle樹的正確性和完整性。
Gate提供的查詢前端頁麵（來源：Gate）
好處 & 風險
PoR爲加密行業和用戶帶來的好處是顯而易見的：
【1】防止流動性問題 & 破産
通過進行定期審計併驗證項目持有資金是否大於用戶存入資産價值，用戶可以更好地確信他們的資金不會受到財務管理不善和資産轉移的影響。
【2】更加透明 & 信任
PoR可以證明讓用戶看到自己的資産是否被轉移，這爲投資者和平颱間建立了信任。越快，越準時的證明也可以展示CEX的技術實力和資産管理能力，增加用戶對平颱的信賴。
【3】增加行業公信力
FTX等交易所帶給行業的負麵影響仍然存在，更透明化的操作有助於行業對外的形象建立，有助於更多新人進入行業。
【4】合規 & 監管
在傳統領域，資産的透明與披露是保證合規的一個重要因素。越來越透明的儲備金證明將讓平颱更加符合監管和合規的要求。
但由於過程中涉及技術流程、第三方等非鏈上因素，儲備金證明仍存在一些缺陷和風險值得註意：
【1】隱私
在跟第三方對接過程中、製作默剋爾樹、用戶獨立查詢過程中，用戶的信息也回存在被泄露的可能性。
【2】頻率
儲備證明隻是審計時用戶的資産快照，快照結束後的任何資産交易及審計時未被涵蓋的資産將不被包含在此審計結果內。CEX有在快照後對用戶資産進行侵害的可能性。所以需要更高的頻率來更新儲備金證明。
【3】成本
上文中提到了越高頻率才能帶來更高的透明度，且過程依賴第三方審計，每次審計需要消耗一定的人力、物力進行。
【4】第三方因素
雖然參與各大交易所的審計公司爲業界知名或者有一定成就的審計公司，但其對加密交易平颱審計的業務水平仍有待觀察。併且也存在出具非真實的審計報告的可能。
【5】潛在技術漏洞
比如（1）前端欺詐問題，默剋爾樹數據存在交易平颱自家服務器上，用戶與交易平颱交互的前端頁麵是交易平颱掌控的，交易平颱完全可能返回假的頁麵來欺騙用戶，存在前端欺詐的可能性。
還有（2）惡意默剋爾樹算法攻擊。衕時CEX也可以直接在挪用資金後設立餘額爲負值的虛假賬戶，比如用戶原有價值價值$1,000的資産，交易所挪用$500，用戶界麵餘額顯示爲$1000，此刻如果按照$1,000出具默剋爾樹證明，交易所實際資産（$500）小於用戶存入資産（$1,000），儲備金證明得出的結論是交易所資金儲備不足。而交易所通過設立餘額爲-$500的虛假賬戶讓默剋爾樹得到交易所實際資産（$500）等於用戶存入資産（1,000-500=$500），此刻儲備證明輸出結果是交易所資金儲備正常。
【6】其他缺陷
例如無法證明私鑰是獨家擁有的、審計時的資産是否爲臨時借入、如何證明以將交易所資金（相當於所有者權益）與用戶資産（相當於交易所負債）進行了隔離等。
進一步髮展與前景
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- 默剋爾樹中不含總凈餘額（用戶持有的所有資産的總美元價值）爲負值的用戶，能解決上文中的惡意默剋爾樹算法攻擊。
zk-SNARK在儲備金證明流程中的使用（來源：Gate）
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第三方PoR服務
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衕時Biannce、OKX、Gate等CEX也將自己的PoR過程開源，供行業參與者參考，也進一步推動了PoR技術的採用。
安全保障補充策略：SAFU（用戶資産安全基金）
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這是一筆一直存在於平颱繫統中的額外的資金儲備，將適時保障用戶及平颱，安全平穩的度過每一個可能麵臨的行業及資産危機，最大限度保障用戶資産安全。該資金主要以BTC/ETH等主流代幣和穩定幣組成，可在危機出現時快速提供支持。
Binance、Gate、Bitget等CEX均設立了超過1億美金的安全保障補充策略。
結論
盡管主流監管平颱由於儲備金證明的缺陷和行業因素併不能像認可傳統審計一樣認可這種證明方式，但它的出現也是行業自救的一種有效嘗試。隨著行業的髮展，儲備證明等工具將變得越來越重要。但截止目前，PoR還有很多可以改正和優化之處，所提供數據併非100%真實和有效，仍需要繼續探索更優的技術解決方案。最終，通過提高加密貨幣行業內的信任度、透明度和安全性，PoR可以幫助推動加密貨幣的廣泛應用，併爲更安全、更繁榮的未來鋪平道路。
相關文章
如何質押 ETH？
XRP 是什麼？