CKB Stablecoin Payment 的實現

WEEX 唯客博客， 作者：Jimmie，10K Ventures   1. 概述 CKB stablecoin payment 是一種基於 CKB 網路的去中心化穩定幣支付解決方案，允許用戶通過 CKB 和比特幣的聯合網路，利用如 RGB++ 和 Fiber Network 等 Layer 2 擴展，生成並管理與美元掛鉤的穩定幣 RUSD，實現快速、低成本、安全的跨鏈穩定幣支付 2. 核心組件介紹 2.1 CKB（Common Knowledge Base） 2.1.1 CKB是什麼 CKB是Nervos Network的Layer 1區塊鏈，其主要功能可以總結為 共識與執行（Consensus & Execution） 以及 數據可用性（Data Availability），通過建立在其之上的支付通道、RGB++提升可擴展性 它基於PoW共識機制，類似於BTC，並採用了升級版的BTC演算法NC-MAX該演算法通過加快交易確認時間和降低孤塊率，提升了網路的效率和響應能力與BTC每10分鐘一個區塊的固定間隔不同，CKB會根據網路活動動態調整區塊間隔（大約每四小時調整一次），從而優化性能 CKB採用了Eaglesong哈希函數，這是一個專門為Nervos Network 定製的哈希函數，作為SHA-256的替代，它提供了相同的安全性 CKB採用了Cell模型作為其數據結構的核心，是BTC的UTXO記賬模型的改進版本 通過雙腳本系統，允許更靈活的數據存儲和驗證，支持資產發行和智能合約執行 提供數據存儲和狀態管理功能，確保所有鏈上資產和數據的長期可用性 2.1.2 Cell 模型 Cell模型&特點： Cell 模型類似於BTC的 UTXO 模型，但通過引入雙腳本實現了智能合約腳本的鏈上數據存儲和驗證 存儲任意類型的數據或資產：在BTC的 UTXO 模型中，每個交易輸出只能包含簡單的金額信息和所有權；而CKB的每個 Cell 都可以存儲智能合約代碼），並在交易中通過外部調用觸發這些腳本執行，這意味著每個Cell都能夠獨立執行與其相關的智能合約邏輯，具有可編程性 狀態與計算分離：因為 Cell 存儲了智能合約的代碼和狀態，允許每個 Cell 獨立執行合約邏輯複雜的計算任務可以在 Layer 2 或鏈下執行，執行結果則通過交易同步回 Layer 1，確保網路的安全性和數據的一致性 并行執行&打包交易：通過Cell模型，不同Cell中的智能合約可以實現并行執行，而同時，不同Cell的交易結果可以打包更新上鏈，這種方式是特計算更加高效並且降低交易費用 Cell模型的工作原理： Cell 是由輸入和輸出組成的：類似於BTC的 UTXO 模型，Cell 通過輸入和輸出來執行交易和狀態更新每個 Cell 可以作為交易的輸入被花費，並生成新的輸出，創建新的 Cell Cell的組成元素：每一個Cell 包含Capacity，Updated Data，Lock Scripti，Type Script Capacity（容量）：Capacity 記錄了 Cell 儲存空間的大小，也代表了 CKByte 代幣的存儲價值用戶創建的 Cell 需要根據數據量分配一定的 Capacity，確保鏈上存儲空間得到有效利用 Data（數據）：它是 Cell 模型的核心特性之一，可以存儲從簡單數字到複雜智能合約狀態的任意信息，允許在區塊鏈上存儲多樣化的數據 雙腳本系統： Lock 腳本：用於身份驗證，類似於BTC的簽名機制，防止未授權用戶訪問或修改 Cell 中的數據用戶必須提供正確的簽名或多重簽名才能解鎖並使用 Cell Type 腳本：定義了 Cell 的數據驗證邏輯，用於設定在未來交易中如何使用或更改 Cell 的規則，通過執行智能合約或規則驗證來決定交易或狀態的合法性 Live Cell & Dead Cell： Live Cell指的是當前仍然未被花費的 Cell，仍然可以用作輸入進行下一筆交易或狀態更新 當一個 Cell 被花費后，它就成為 Dead Cell，不能再被使用，但其歷史記錄保留在鏈上以確保可追溯性 狀態租賃機制：用戶需要通過支付CKByte代幣來租賃鏈上的存儲空間，從而保障長期的數據存儲，同時防止狀態爆炸（State Bloat） 資料來源：  https://medium.com/nervosnetwork/https-medium-com-nervosnetwork-cell-model-7323fca57571 https://docs.nervos.org/docs/tech-explanation/cell-model#first-class-assets 2.1.3 可編程性 & CKB-VM Cell 模型 是 CKB 可編程性的基礎：支持在每個 Cell 中存儲智能合約的狀態和執行腳本，使合約的執行和資產的管理緊密結合 通過圖靈完備的 RISC-V 虛擬機（CKB-VM），開發者可以在鏈上執行自定義的智能合約。RISC-V 指令集的靈活性賦予開發者更多編寫合約的自由，使 CKB 能夠支持複雜的合約邏輯 CKB-VM支持多種語言：包括 C 和 Rust 等流行語言。這種廣泛的兼容性使 CKB-VM 有別於通常僅限於特定語言的其他區塊鏈的虛擬機，向更廣泛的開發者社區開放。CKB 網路還支持 JavaScript、Rust、Go 和 Java 等主流語言的 SDK，方便開發者使用熟悉的工具進行開發 兼容性與擴展性：CKB-VM 的設計確保了與BTC的 UTXO 模型和其他區塊鏈兼容，同時支持高度擴展的智能合約和複雜應用 資料來源： https://mp.weixin.qq.com/s/SU4ur-54yae7lqGif8704g https://medium.com/nervosnetwork/an-introduction-to-ckb-vm-9d95678a7757 2.1.4 PoW共識機制 CKB採用類似於BTC的PoW共識機制，保障網路的安全性和去中心化，與BTC類似，礦工通過競爭計算哈希值來打包區塊，從而保障網路的不可篡改性和抗審查性 NC-MAX 演算法：相比BTC，CKB 引入了改進的 NC-MAX 演算法。這個改進允許更高的吞吐量並優化了區塊打包效率，降低了孤塊率，並提升了交易確認速度，使其適合大規模的應用場景，如資產存儲和支付結算。 Eaglesong 哈希函數：Eaglesong 哈希函數的定製設計通過 ASIC 中立性、高效性、安全性 和 網路公平性，為 Nervos CKB 網路提供了性能和安全方面的優勢，確保去中心化的同時，提升了挖礦效率和網路擴展性 資料來源： https://docs.nervos.org/docs/tech-explanation/consensus#nc-max-consensus-algorithm 2.1.5 多層次安全架構 CKB採用了多層次的安全架構: Layer 1專註於數據的最終結算和狀態的安全保存，Layer 2則用於擴展交易處理能力 分離的架構確保了主鏈（Layer 1）的安全性: 減少了處理交易時的負載，提高了整體網路的穩定性 2.1.6 與BTC的聯繫及正統性 UTXO模型的跨鏈互操作性： CKB 的 Cell 模型 是BTC UTXO 模型的擴展，這種相似性使得BTC UTXO 模型上的資產可以通過 Force Bridge 等跨鏈橋接工具在 CKB 上進行跨鏈操作。BTC用戶能夠將其資產映射到 CKB 網路，藉助 CKB 網路的靈活性進行存儲、智能合約操作和去中心化金融（DeFi）應用 由於 Cell 與BTC UTXO 在結構上相似，且 CKB 可以兼容BTC簽名演算法，用戶可以用BTC錢包操縱CKB鏈上資產，對於其他UTXO公鏈同理 正統性：CKB通過採用NC-Max（Nakamoto Consensus Max）與BTC保持理念上的一致性，NC-Max 是中本聰共識的改進版本，提供了更好的安全性和性能 社區支持：Nervos社區由眾多區塊鏈技術愛好者、開發者和礦工組成，並得到了部分BTC社區的支持正統性在於它繼承了BTC的去中心化思想，並通過擴展功能滿足了更廣泛的需求 資料： https://medium.com/@NervosCN/%E7%A7%91%E6%99%AE-%E4%BB%80%E4%B9%88%E6%98%AF%E4%B8%AD%E6%9C%AC%E8%81%AA%E5%85%B1%E8%AF%86-92ffe0886104 2.1.7 CKB在穩定幣支付中的角色 存儲與管理穩定幣餘額：CKB 的 Cell 模型 是穩定幣存儲的基礎，用戶的 RUSD 等穩定幣餘額存儲在鏈上的 Cell 中。每個 Cell 包含完整的餘額信息，確保了資產的安全性和可追蹤性。 記錄交易狀態：CKB 支持在鏈上記錄交易的每一個狀態變化，所有的支付流程都可以通過 Cell 模型透明化地記錄並追蹤。這種機制在穩定幣支付中至關重要，確保了交易的安全性和可驗證性。 智能合約的執行：穩定幣支付過程中的條件支付、鎖定等複雜操作都可以通過 CKB-VM 支持的智能合約實現。 2.2 RGB++ 2.2.1 RGB++是什麼 一種去中心化的資產發行和智能合約協議，適用於Bitcoin UTXO模型和其他UTXO公鏈 RGB++協議由RGB協議發展而來，繼承了RGB協議 的將鏈上和鏈下分別創造一個交易並進行綁定的思想，不同之處在於RGB利用客戶端驗證將更多BTC網路無法存儲的數據和無法實現的智能合約移到鏈下，並創建對應的交易與鏈上進行綁定，而RGB++將這些無法存儲的數據和無法實現的智能合約移到CKB，使CKB成為BTC的智能合約結算層 資料： https://mp.weixin.qq.com/s/ZNWNaklx3gGpizxCfoVEmw https://mp.weixin.qq.com/s/3DoTPEqcFbcTJUhwQ2N52Q https://mp.weixin.qq.com/s/PD0_cz8b-Sv00CMS2qww-w https://mp.weixin.qq.com/s/PICDyVGufLgsPz1AnuKIbQ https://hackernoon.com/utxo-stack-the-complete-edition-of-the-rgb-protocol-charting-bitcoins-course https://www.nervos.org/knowledge-base/Understanding_Bitcoin_layer2_%28explainCKBot%29 https://medium.com/@utxostack/the-magic-of-rgb-bridgeless-cross-chain-leap-70ed82bed3ab 2.2.2 基本功能 通過RGB++，將CKB 作為BTC的影子鏈（Shadow Chain）：作為BTC的補充鏈，承擔BTC原生無法處理的包括在圖靈機中的複雜邏輯和智能合約操作 與BTC網路交互 交易發生：在BTC網路中，用戶通過常規的 UTXO 模型完成交易，而涉及智能合約執行的部分則通過 RGB++ 將合約狀態和數據綁定到 CKB 上 驗證邏輯：在BTC網路上進行的交易記錄將通過RGB++與 CKB 上存儲的合約狀態同步，通過特定的驗證邏輯來確保交易的合法性，每當網路發生交易，RGB++ 會觸發 CKB 上的合約執行，通過鏈上合約邏輯檢查交易是否符合預定的規則，例如餘額是否充足、簽名是否有效、合約條件是否滿足等 RGB++ 使用客戶端驗證（Client-Side Validation）的模式來確保鏈下數據的私密性和完整性，只有在鏈下驗證通過時才會將數據提交至 CKB 進行最終結算 資產發行與管理：RGB++ 允許用戶通過鏈下協議發行資產（如穩定幣、代幣等），並使用 CKB 來管理這些資產的生命周期（不僅包括資產的發行和流通，還包括更複雜的操作，如時間鎖、條件支付等功能） RGB++ 實現了BTC的高安全性與 CKB 的可編程性結合 2.2.3 同構綁定（Isomorphic Binding） 資產&狀態跨鏈同步：同構綁定是指在BTC和 CKB（或其他 UTXO 公鏈，如 Cardano）之間，將資產和狀態通過一種綁定機制保持同步。每當BTC鏈上發生資產交易時，RGB++ 會在 CKB 上映射出與之對應的合約狀態或資產變動 擴展UTXO：在同構綁定中，BTC鏈上的每個 UTXO 會在 CKB 上有對應的 Cell（UTXO 容器），並記錄與之對應的資產狀態和智能合約條件 資產綁定：當用戶在BTC鏈上持有某種 RGB++ 資產時，CKB 上的 Cell 會存儲相應的資產狀態，兩條鏈之間通過同構綁定確保這些資產信息的一致性 交易的同步：當RGB++代幣交易發生時，同構綁定機制會在BTC網路生成Commitment，在CKB鏈上，對應的Cell會被消耗，而新的Cells會生成用來分配資產 同構綁定的優點 – 賦能BTCFi 智能合約支持：BTC無法原生支持圖靈完備的智能合約，而通過同構綁定，CKB 可以作為智能合約的執行層，管理BTC資產的複雜交易條件，如時間鎖、條件支付等 資產管理的靈活性：同構綁定允許在 CKB 上管理BTC網路中流通的資產，用戶可以通過 CKB 的靈活編程能力執行複雜的金融操作，而無需改變BTC的底層協議 2.2.4 Leap RGB++ Layer 升級提出: 將CKB與BTC之間的綁定關係擴展到所有UTXO鏈，通過「換綁」實現資產跨鏈 BTC與其他UTXO鏈之間的無橋跨鏈：它的核心目的是讓BTC鏈上的RGB++資產能夠無縫轉移到其他UTXO鏈上，它通過切換資產綁定的 UTXO，支持在多個區塊鏈上管理和轉移資產 無橋技術：Leap 通過同構綁定（Isomorphic Binding）技術，以及切換不同鏈上的 UTXO，而不依賴傳統的 Lock-Mint 跨鏈橋，實現資產的跨鏈轉移 操作流程：例. 用戶可以通過 Cardano 鏈來控制原本在BTC鏈上的 RGB++ 資產，並在 Cardano 鏈上進行資產的拆分和轉移 發布 Commitment：首先，用戶需要在BTC鏈上發布一個 Commitment，聲明要將 BTC UTXO 綁定的資產解除綁定 Cardano 鏈綁定：接下來，在 Cardano 鏈上發布一個新的 Commitment，將該 RGB++ 資產與 Cardano 的 eUTXO 綁定 修改鎖定腳本：然後，修改 RGB++ 資產在 CKB 鏈上的鎖定腳本，將解鎖條件從BTC UTXO 切換為 Cardano 鏈上的 eUTXO。這一步允許資產持有人通過 Cardano 鏈控制原本在BTC鏈上的資產 CKB在Leap中的作用： CKB 扮演了類似 索引器 和 數據可用性（DA）層 的角色。所有的 RGB++ 資產數據仍然存儲在 CKB 鏈上，CKB 作為第三方見證人來處理 Leap 請求，並確保跨鏈資產的安全性 CKB提供了安全性和可信度：相比傳統跨鏈橋中常見的多簽或 MPC（多方計算）機制，CKB 的安全性和去中心化屬性更為可靠   2.2.5 RGB++在穩定幣支付中的角色 穩定幣的發行和流通：通過RGB++ 在BTC鏈上發行穩定幣，藉助 CKB 實現資產的智能管理。 跨鏈資產管理：通過 RGB++ Layer和 CKB 的結合，確保穩定幣支付在不同UTXO鏈上無縫操作 智能合約支持：為穩定幣支付提供複雜的支付條件、時間鎖等功能，提升支付的靈活性和安全性 橋樑作用：RGB++ Layer 充當BTC（以及其他 UTXO 鏈）和 CKB 之間的橋樑，擴展了BTC的可編程性和資產管理能力，使BTC的穩定幣支付功能更加多樣化和靈活。 2.3 Fiber Network 2.3.1 Fiber Network簡介 Fiber Network 是 CKB 上類似於BTC閃電網路的 Layer 2 擴展方案：它專門為提升 CKB 的鏈下支付能力設計，允許用戶在鏈下進行快速、低成本地支付。通過支付通道實現鏈下交易，減少主鏈的壓力，提升交易速度 鏈下支付的特點：Fiber Network 通過支付通道實現了鏈下的快速轉賬，降低了對 CKB 主鏈的依賴，並提升了交易的吞吐量 現狀：截止2024年9月，根據mempool的數據，當前BTC閃電網路中安置了3億多美元的資金，節點數量約為1.2萬個，彼此之間構建了近5萬條支付通道 資料： https://mp.weixin.qq.com/s/RSgzJeGnOdkqi8BQoW6xqw https://mp.weixin.qq.com/s/SFIsmjf2CDWJvSDbi5unmA https://mp.weixin.qq.com/s/roWA-DlD0H-wlvmyaY9vgA https://hackernoon.com/fiber-network-a-lightning-network-based-on-ckb 2.3.2 技術要點 鏈下支付通道（Fiber Channels）：Fiber Network 通過創建支付通道，允許用戶在鏈下直接交換資產，直到通道關閉時才將最終狀態提交到 CKB 主鏈進行結算 鏈上合約（HTLC）： 類似於BTC閃電網路，Fiber Network 現在也使用哈希時間鎖合約（HTLC） 來保障鏈下交易的安全性；如果鏈下交易在約定時間內沒有被確認，可以通過 HTLC 自動退回資產 PTLC：Fiber Network 在HTLC的基礎上改良，避免整條支付路徑圖使用同一加密值，將使用PTLC來防止對交易關聯性的隱私泄漏 多跳路由（Multi-Hop Routing）： Fiber Network和BTC閃電網路一樣，支持通過多個節點進行支付路徑的跳轉，基於Dijkstra演算法來搜索支付路徑，從而降低路由費用並提高多跳路徑支付的成功率 監控服務-瞭望塔（Watchtower Service）： 用戶可以利用全天候監控服務來監控支付通道的狀態，防止惡意節點嘗試進行雙重支付或作弊行為（防止交易參與者把過期的Commit提交上鏈），該服務可以自動追蹤交易並報警 2.3.3 Fiber Network 與 BTC閃電網路的不同 多資產支持： BTC 閃電網路僅支持BTC的鏈下支付，未來可能通過 Taproot Asset 升級支持其他資產，但目前只能原生支持BTC； Fiber Network 支持多種資產，包括 CKB、BTC、RGB++ 穩定幣等 手續費和交易速度： BTC 閃電網路由於在BTC鏈上運行，打開和關閉通道時需要支付較高的BTC手續費，尤其當 BTC 交易費用上漲時，通道操作成本大幅增加； Fiber Network 由於依賴 CKB，擁有更高的 TPS 和更低的交易費用，這使得打開和關閉通道的操作成本更低，提供了更好的用戶體驗 跨鏈互操作性： BTC閃電網路主要用於BTC網路內的支付，尚不支持其他 UTX…