CKB Stablecoin Payment 的实现

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1天前

1. 概述

  • CKB stablecoin payment 是一种基于 CKB 网络的去中心化稳定币支付解决方案，允许用户通过 CKB 和比特币的联合网络，利用如 RGB++ 和 Fiber Network 等 Layer 2 扩展，生成并管理与美元挂钩的稳定币 RUSD，实现快速、低成本、安全的跨链稳定币支付

2. 核心组件介绍

2.1 CKB（Common Knowledge Base）

2.1.1 CKB是什么

  • CKB是Nervos Network的Layer 1区块链，其主要功能可以总结为 共识与执行（Consensus & Execution） 以及 数据可用性（Data Availability），通过建立在其之上的支付通道、RGB++提升可扩展性
  • 它基于PoW共识机制，类似于BTC，并采用了升级版的BTC算法NC-MAX该算法通过加快交易确认时间和降低孤块率，提升了网络的效率和响应能力与BTC每10分钟一个区块的固定间隔不同，CKB会根据网络活动动态调整区块间隔（大约每四小时调整一次），从而优化性能
  • CKB采用了Eaglesong哈希函数，这是一个专门为Nervos Network 定制的哈希函数，作为SHA-256的替代，它提供了相同的安全性
  • CKB采用了Cell模型作为其数据结构的核心，是BTC的UTXO记账模型的改进版本
    • 通过双脚本系统，允许更灵活的数据存储和验证，支持资产发行和智能合约执行
    • 提供数据存储和状态管理功能，确保所有链上资产和数据的长期可用性

2.1.2 Cell 模型

    • Cell模型&特点：
      • Cell 模型类似于BTC的 UTXO 模型，但通过引入双脚本实现了智能合约脚本的链上数据存储和验证
      • 存储任意类型的数据或资产：在BTC的 UTXO 模型中，每个交易输出只能包含简单的金额信息和所有权；而CKB的每个 Cell 都可以存储智能合约代码），并在交易中通过外部调用触发这些脚本执行，这意味着每个Cell都能够独立执行与其相关的智能合约逻辑，具有可编程性
      • 状态与计算分离：因为 Cell 存储了智能合约的代码和状态，允许每个 Cell 独立执行合约逻辑复杂的计算任务可以在 Layer 2 或链下执行，执行结果则通过交易同步回 Layer 1，确保网络的安全性和数据的一致性
  • 并行执行&打包交易：通过Cell模型，不同Cell中的智能合约可以实现并行执行，而同时，不同Cell的交易结果可以打包更新上链，这种方式是特计算更加高效并且降低交易费用

    • Cell模型的工作原理：

      • Cell 是由输入和输出组成的：类似于BTC的 UTXO 模型，Cell 通过输入和输出来执行交易和状态更新每个 Cell 可以作为交易的输入被花费，并生成新的输出，创建新的 Cell
      • Cell的组成元素：每一个Cell 包含Capacity，Updated Data，Lock Scripti，Type Script
  • Capacity（容量）：Capacity 记录了 Cell 储存空间的大小，也代表了 CKByte 代币的存储价值用户创建的 Cell 需要根据数据量分配一定的 Capacity，确保链上存储空间得到有效利用
      • Data（数据）：它是 Cell 模型的核心特性之一，可以存储从简单数字到复杂智能合约状态的任意信息，允许在区块链上存储多样化的数据
      • 双脚本系统：
  • Lock 脚本：用于身份验证，类似于BTC的签名机制，防止未授权用户访问或修改 Cell 中的数据用户必须提供正确的签名或多重签名才能解锁并使用 Cell
        • Type 脚本：定义了 Cell 的数据验证逻辑，用于设定在未来交易中如何使用或更改 Cell 的规则，通过执行智能合约或规则验证来决定交易或状态的合法性
  • Live Cell & Dead Cell：
  • Live Cell指的是当前仍然未被花费的 Cell，仍然可以用作输入进行下一笔交易或状态更新

2.1.3 可编程性 & CKB-VM

  • Cell 模型 是 CKB 可编程性的基础：支持在每个 Cell 中存储智能合约的状态和执行脚本，使合约的执行和资产的管理紧密结合
  • 通过图灵完备的 RISC-V 虚拟机（CKB-VM），开发者可以在链上执行自定义的智能合约。RISC-V 指令集的灵活性赋予开发者更多编写合约的自由，使 CKB 能够支持复杂的合约逻辑
  • CKB-VM支持多种语言：包括 C 和 Rust 等流行语言。这种广泛的兼容性使 CKB-VM 有别于通常仅限于特定语言的其他区块链的虚拟机，向更广泛的开发者社区开放。CKB 网络还支持 JavaScript、Rust、Go 和 Java 等主流语言的 SDK，方便开发者使用熟悉的工具进行开发
  • 兼容性与扩展性：CKB-VM 的设计确保了与BTC的 UTXO 模型和其他区块链兼容，同时支持高度扩展的智能合约和复杂应用
  • 资料来源：

2.1.4 PoW共识机制

    • CKB采用类似于BTC的PoW共识机制，保障网络的安全性和去中心化，与BTC类似，矿工通过竞争计算哈希值来打包区块，从而保障网络的不可篡改性和抗审查性
    • NC-MAX 算法：相比BTC，CKB 引入了改进的 NC-MAX 算法。这个改进允许更高的吞吐量并优化了区块打包效率，降低了孤块率，并提升了交易确认速度，使其适合大规模的应用场景，如资产存储和支付结算。
    • Eaglesong 哈希函数：Eaglesong 哈希函数的定制设计通过 ASIC 中立性、高效性、安全性 和 网络公平性，为 Nervos CKB 网络提供了性能和安全方面的优势，确保去中心化的同时，提升了挖矿效率和网络扩展性
  • 资料来源：
    • https://docs.nervos.org/docs/tech-explanation/consensus#nc-max-consensus-algorithm

2.1.5 多层次安全架构

  • CKB采用了多层次的安全架构: Layer 1专注于数据的最终结算和状态的安全保存，Layer 2则用于扩展交易处理能力
  • 分离的架构确保了主链（Layer 1）的安全性: 减少了处理交易时的负载，提高了整体网络的稳定性

2.1.6 与BTC的联系及正统性

  • UTXO模型的跨链互操作性：
    • CKB 的 Cell 模型 是BTC UTXO 模型的扩展，这种相似性使得BTC UTXO 模型上的资产可以通过 Force Bridge 等跨链桥接工具在 CKB 上进行跨链操作。BTC用户能够将其资产映射到 CKB 网络，借助 CKB 网络的灵活性进行存储、智能合约操作和去中心化金融（DeFi）应用
    • 由于 Cell 与BTC UTXO 在结构上相似，且 CKB 可以兼容BTC签名算法，用户可以用BTC钱包操纵CKB链上资产，对于其他UTXO公链同理
  • 正统性：CKB通过采用NC-Max（Nakamoto Consensus Max）与BTC保持理念上的一致性，NC-Max 是中本聪共识的改进版本，提供了更好的安全性和性能
  • 社区支持：Nervos社区由众多区块链技术爱好者、开发者和矿工组成，并得到了部分BTC社区的支持正统性在于它继承了BTC的去中心化思想，并通过扩展功能满足了更广泛的需求
  • 资料：
    • 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在稳定币支付中的角色

  • 存储与管理稳定币余额：CKB 的 Cell 模型 是稳定币存储的基础，用户的 RUSD 等稳定币余额存储在链上的 Cell 中。每个 Cell 包含完整的余额信息，确保了资产的安全性和可追踪性。
  • 记录交易状态：CKB 支持在链上记录交易的每一个状态变化，所有的支付流程都可以通过 Cell 模型透明化地记录并追踪。这种机制在稳定币支付中至关重要，确保了交易的安全性和可验证性。
  • 智能合约的执行：稳定币支付过程中的条件支付、锁定等复杂操作都可以通过 CKB-VM 支持的智能合约实现。

2.2 RGB++

2.2.1 RGB++是什么

2.2.2 基本功能

  • 通过RGB++，将CKB 作为BTC的影子链（Shadow Chain）：作为BTC的补充链，承担BTC原生无法处理的包括在图灵机中的复杂逻辑和智能合约操作
  • 与BTC网络交互
      • 交易发生：在BTC网络中，用户通过常规的 UTXO 模型完成交易，而涉及智能合约执行的部分则通过 RGB++ 将合约状态和数据绑定到 CKB 上
      • 验证逻辑：在BTC网络上进行的交易记录将通过RGB++与 CKB 上存储的合约状态同步，通过特定的验证逻辑来确保交易的合法性，每当网络发生交易，RGB++ 会触发 CKB 上的合约执行，通过链上合约逻辑检查交易是否符合预定的规则，例如余额是否充足、签名是否有效、合约条件是否满足等
  • RGB++ 使用客户端验证（Client-Side Validation）的模式来确保链下数据的私密性和完整性，只有在链下验证通过时才会将数据提交至 CKB 进行最终结算
    • 资产发行与管理：RGB++ 允许用户通过链下协议发行资产（如稳定币、代币等），并使用 CKB 来管理这些资产的生命周期（不仅包括资产的发行和流通，还包括更复杂的操作，如时间锁、条件支付等功能）
  • RGB++ 实现了BTC的高安全性与 CKB 的可编程性结合

2.2.3 同构绑定（Isomorphic Binding）

  • 资产&状态跨链同步：同构绑定是指在BTC和 CKB（或其他 UTXO 公链，如 Cardano）之间，将资产和状态通过一种绑定机制保持同步。每当BTC链上发生资产交易时，RGB++ 会在 CKB 上映射出与之对应的合约状态或资产变动
    • 扩展UTXO：在同构绑定中，BTC链上的每个 UTXO 会在 CKB 上有对应的 Cell（UTXO 容器），并记录与之对应的资产状态和智能合约条件
    • 资产绑定：当用户在BTC链上持有某种 RGB++ 资产时，CKB 上的 Cell 会存储相应的资产状态，两条链之间通过同构绑定确保这些资产信息的一致性
  • 交易的同步：当RGB++代币交易发生时，同构绑定机制会在BTC网络生成Commitment，在CKB链上，对应的Cell会被消耗，而新的Cells会生成用来分配资产
  • 同构绑定的优点 - 赋能BTCFi
    • 智能合约支持：BTC无法原生支持图灵完备的智能合约，而通过同构绑定，CKB 可以作为智能合约的执行层，管理BTC资产的复杂交易条件，如时间锁、条件支付等
    • 资产管理的灵活性：同构绑定允许在 CKB 上管理BTC网络中流通的资产，用户可以通过 CKB 的灵活编程能力执行复杂的金融操作，而无需改变BTC的底层协议

2.2.4 Leap

  • RGB++ Layer 升级提出: 将CKB与BTC之间的绑定关系扩展到所有UTXO链，通过“换绑”实现资产跨链
    • BTC与其他UTXO链之间的无桥跨链：它的核心目的是让BTC链上的RGB++资产能够无缝转移到其他UTXO链上，它通过切换资产绑定的 UTXO，支持在多个区块链上管理和转移资产
  • 无桥技术：Leap 通过同构绑定（Isomorphic Binding）技术，以及切换不同链上的 UTXO，而不依赖传统的 Lock-Mint 跨链桥，实现资产的跨链转移
  • 操作流程：例. 用户可以通过 Cardano 链来控制原本在BTC链上的 RGB++ 资产，并在 Cardano 链上进行资产的拆分和转移
      • 发布 Commitment：首先，用户需要在BTC链上发布一个 Commitment，声明要将 BTC UTXO 绑定的资产解除绑定
      • Cardano 链绑定：接下来，在 Cardano 链上发布一个新的 Commitment，将该 RGB++ 资产与 Cardano 的 eUTXO 绑定
      • 修改锁定脚本：然后，修改 RGB++ 资产在 CKB 链上的锁定脚本，将解锁条件从BTC UTXO 切换为 Cardano 链上的 eUTXO。这一步允许资产持有人通过 Cardano 链控制原本在BTC链上的资产
  • CKB在Leap中的作用：
    • CKB 扮演了类似 索引器 和 数据可用性（DA）层 的角色。所有的 RGB++ 资产数据仍然存储在 CKB 链上，CKB 作为第三方见证人来处理 Leap 请求，并确保跨链资产的安全性
    • CKB提供了安全性和可信度：相比传统跨链桥中常见的多签或 MPC（多方计算）机制，CKB 的安全性和去中心化属性更为可靠

2.2.5 RGB++在稳定币支付中的角色

  • 稳定币的发行和流通：通过RGB++ 在BTC链上发行稳定币，借助 CKB 实现资产的智能管理。
  • 跨链资产管理：通过 RGB++ Layer和 CKB 的结合，确保稳定币支付在不同UTXO链上无缝操作
  • 智能合约支持：为稳定币支付提供复杂的支付条件、时间锁等功能，提升支付的灵活性和安全性
  • 桥梁作用：RGB++ Layer 充当BTC（以及其他 UTXO 链）和 CKB 之间的桥梁，扩展了BTC的可编程性和资产管理能力，使BTC的稳定币支付功能更加多样化和灵活。

2.3 Fiber Network

2.3.1 Fiber Network简介

  • Fiber Network 是 CKB 上类似于BTC闪电网络的 Layer 2 扩展方案：它专门为提升 CKB 的链下支付能力设计，允许用户在链下进行快速、低成本地支付。通过支付通道实现链下交易，减少主链的压力，提升交易速度
  • 链下支付的特点：Fiber Network 通过支付通道实现了链下的快速转账，降低了对 CKB 主链的依赖，并提升了交易的吞吐量
  • 现状：截止2024年9月，根据mempool的数据，当前BTC闪电网络中安置了3亿多美元的资金，节点数量约为1.2万个，彼此之间构建了近5万条支付通道
  • 资料：

2.3.2 技术要点

  • 链下支付通道（Fiber Channels）：Fiber Network 通过创建支付通道，允许用户在链下直接交换资产，直到通道关闭时才将最终状态提交到 CKB 主链进行结算
  • 链上合约（HTLC）：
    • 类似于BTC闪电网络，Fiber Network 现在也使用哈希时间锁合约（HTLC） 来保障链下交易的安全性；如果链下交易在约定时间内没有被确认，可以通过 HTLC 自动退回资产
    • PTLC：Fiber Network 在HTLC的基础上改良，避免整条支付路径图使用同一加密值，将使用PTLC来防止对交易关联性的隐私泄漏
  • 多跳路由（Multi-Hop Routing）：
    • Fiber Network和BTC闪电网络一样，支持通过多个节点进行支付路径的跳转，基于Dijkstra算法来搜索支付路径，从而降低路由费用并提高多跳路径支付的成功率
  • 监控服务-瞭望塔（Watchtower Service）：
    • 用户可以利用全天候监控服务来监控支付通道的状态，防止恶意节点尝试进行双重支付或作弊行为（防止交易参与者把过期的Commit提交上链），该服务可以自动追踪交易并报警

2.3.3 Fiber Network 与 BTC闪电网络的不同

  • 多资产支持：
  • BTC 闪电网络仅支持BTC的链下支付，未来可能通过 Taproot Asset 升级支持其他资产，但目前只能原生支持BTC；
  • Fiber Network 支持多种资产，包括 CKB、BTC、RGB++ 稳定币等
  • 手续费和交易速度：
  • BTC 闪电网络由于在BTC链上运行，打开和关闭通道时需要支付较高的BTC手续费，尤其当 BTC 交易费用上涨时，通道操作成本大幅增加；
  • Fiber Network 由于依赖 CKB，拥有更高的 TPS 和更低的交易费用，这使得打开和关闭通道的操作成本更低，提供了更好的用户体验
  • 跨链互操作性：
    • BTC闪电网络主要用于BTC网络内的支付，尚不支持其他 UTXO 链的跨链支付
    • Fiber Network 支持多种资产的流通包括：BTC 原生资产（包括铭文、符文等）、CKB 、RGB++ 原生资产（包括RUSD等）
    • 跨链资产链下支付：借助 RGB++ Layer，所有 UTXO 链的资产，都可以进入闪电网络
    • Fiber Network 与BTC闪电网络可以互联：实现跨链支付（只能Fiber Network发出，BTC闪电网络接收），用户可以通过 Fiber Network 使用 CKB 或 RGB++ 资产购买 BTC闪电网络上的资产，并确保跨链交易的原子性​（不会出现部分资产成功/失败跨链的情况）

2.3.4 Fiber Network在稳定币支付中的角色

  • Fiber Network 用于支持链下的稳定币转账，确保支付的即时性和低成本
  • Fiber Network通过创建链下支付通道，让用户能够在链下进行高频交易，减少对主链的压力
  • Fiber Network 支持跨链原子支付，使得稳定币支付可以安全地跨越多个链

2.4 Stable++

2.4.1 Stable++简介

    • 一个CKB生态的去中心化的超额抵押稳定币协议，允许用户通过抵押BTC或CKB来铸造与美元挂钩的RUSD
    • RUSD 理论上是第一个基于 RGB++ 协议直接在比特币网络上发行的稳定币，利用 CKB 的能力提供更本地化和高效的解决方案（有疑问）
  • 手续费：用户抵押BTC/CKB铸造RUSD和归还RUSD赎回BTC/CKB都需要收取手续费
  • RUSD质押：用户可以通过借出的质押RUSD获得治理代币STB
  • 治理代币STB
  • 用户可以通过质押STB参与抵押物的清算获得收益
      • 用户可以通过质押STB参与手续费分成
  • 跨链互操作性：RUSD可以通过RGB++的同构绑定和Leap功能实现UTXO链账户之间的转账
  • 较低的最低质押比例（MCR）：得益于高效清算，降低了协议和稳定性提供者面临潜在损失的风险，从而降低了对于抵押物价值的需求
  • 去中心化：Stable++ 是完全去中心化、独立运行的协议，无需任何实体的控制或许可，用户可自由、安全地与系统交互

2.4.2 清算机制 - 双重保险

  • 概述：清算机制是在抵押品价值下降至某个临界点（最低质押比例*借出RUSD）时触发的保护措施，确保生成的 RUSD 稳定币始终有足够的抵押品支持，系统会自动清算那些抵押不足的用户，以维持整体系统的稳定性
  • 稳定池（Stability Pool)：
      • 为解决发生大面积清算时效率低下的问题，Stable++使用稳定池来代替大多数借贷协议通用的拍卖方式进行清算，无需在市场上寻找清算人
      • 自动清算：稳定池需要LPs（用户）预先存入RUSD来作为储备，当清算发生时，稳定池中与坏账等额的RUSD会被直接销毁，于此同时抵押物会直接分配给LPs
      • 通过稳定池自动清算的能力，用直接分配超额抵押物来代替传统拍卖，提升了稳定币在出现大面积清算是的运行效率和稳定性
  • 重分配
      • 概述：当稳定池没有足够的储备来完成坏账清算时，坏账与抵押物将通过充分配机制在借款人之间分配
  • 债务重分配：当清算池无法覆盖全部坏账时，剩余的债务会在所有借款人之间按比例重分配
  • 抵押物分配：所有借款人共同消化坏账的同时，也会获得按比例分配超额抵押无作为奖励
  • 通过让所有借款人共同承担坏账，这个机制确保了系统中没有未覆盖的债务，避免了系统性风险的积累

2.4.3 Stable++在稳定币支付中的角色

  • Stable++协议生成稳定币RUSD，作为支付中使用的主要稳定币
  • Stable++通过创新的清算机制，改进了传统的超额抵押方式，保证了RUSD价格的稳定性
  • Stable++借助RBG++的同构绑定和Leap能力，使RUSD成为第一个真正能够在任何支持 UTXO 的链上自由流通的稳定币，进一步拓宽了稳定币的流通性

2.5 JoyID

2.5.1 JoyID是什么

2.5.2 主要功能

    • 无需密码和助记词：通过生物识别即可访问钱包，实现无私钥登陆
  • 支持BTC和Fiber Network：用户可以更快、更高效地交易，并且可以帮助拓展CKB地应用场景
    • 多链支持：不仅支持 BTC 和 Nervos CKB，JoyID 也支持 ETH 和一系列 EVM 链
  • 通过Passkey获得额外安全性：Passkey通过与硬件设备相关联的secp256r1 签名生成区块链交易所需的secp256k1 签名，因为secp256r1签名不会在交易中暴露只会通过生物信息生成，所以给钱包增加了额外的安全性
  • 安全和易用的结合
    • 安全性：硬钱包 > Passkey钱包 > 软件非托管钱包 > 托管钱包
    • 易用性：Passkey钱包 > 托管钱包 > 软件非托管钱包 > 硬钱包

2.5.3 JoyID在稳定币支付中的角色

  • JoyID作为用户接口，允许用户在CKB网络中进行稳定币支付，管理他们的RUSD资产和支付通道
  • JoyID通过其优秀的能力组合（安全性，易用性，多练支持），可以进一步赋能基于CKB的稳定币支付与其他交易

3. 支付链路

  • 支付发起与接受：用户可以通过JoyID钱包开设支付通道，进行稳定币支付
  • 稳定币发行：RGB++ 和 Stable++ 协同工作，Stable++ 通过超额抵押 BTC 或 CKB 生成 RUSD，然后通过RGB++在链上发行
  • 跨链交易&流通：RGB++ 通过同构绑定和Leap，将 BTC 链（以及其他UTXO链）和 CKB 链无缝连接，允许 RUSD 以及其他资产在多个 UTXO 链上进行跨链操作，扩展了资产流通范围 ，并保证数据同步
  • 交易记录与结算：Fiber Network 与 CKB 的结合，支持了链下支付的快速处理，并且CKB 作为L1链保障了交易的最终结算，确保所有交易状态和资产的安全性
  • 复杂交易的基础：CKB 的虚拟机和 Cell 模型提供智能合约的执行环境，支持复杂的支付条件和自定义合约逻辑，同时也保证了Stable++协议的去中心化

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