Messari詳解CKB：原生比特幣L2架構與RGB++資產發行協議

摘要

• Nervos Network 在比特幣的核心技術基礎上進行了擴展，透過可擴展的一層區塊鏈為比特幣Layer 2 (L2) 提供支援。
• 為了改善比特幣的程式限制，Nervos Network 採用了一個客製化的模型（Cell 模型）進行狀態存儲，以及客製化的虛擬機器（CKB-VM）來執行交易。
• Nervos 透過RGB++ 擴展了比特幣的可用性，RGB++ 是一個基於原始RGB 協議的資產發行協議，旨在將CKB 定位為比特幣的執行層和資料可用層。

自RGB++ 协议在CKB 主网推出以来，CKB 网络的交易活动重新活跃起来，4月份新增了近40万个地址，环比3月增长了181%。

将支付通道网络集成到闪电网络的工作正在进行中，这将使CKB 更具可扩展性，并适用于各种区块链应用。

背景

作为最大的加密货币，比特币不断获得采用和认可。然而，它的成功也暴露出一些限制和挑战，特别是在可扩展性方面。例如，比特幣區塊鏈在Segwit 升級之後，將區塊大小限制在4 MB 以內，這限制了在給定時間內能處理的交易數量。隨著網路的成長，這種限制導致了更長的確認時間和更高的交易費用，使得比特幣在處理大規模交易量時效率下降。與其他區塊鏈相比，除了價值轉移，比特幣的腳本語言目前還缺乏開發複雜智能合約所需的靈活性和表現力。

為了解決這些限制，人們提出了多種Layer 2(L2) 解決方案，例如支付通道、側鍊和Rollup。它們大多旨在透過在鏈下處理交易來擴展比特幣，試圖在不影響基礎層安全性的情況下提高交易吞吐量。例如，閃電網路創建了一個二層支付通道網絡，允許近乎即時的小額支付。另一種方法是側鏈— — 與比特幣主鏈相連的獨立區塊鏈，擁有更大的腳本可能性和更快的交易。然而，這些解決方案往往有所取捨，例如增加了複雜性、信任假設和潛在的安全漏洞。

Nervos Network是比特币可扩展性解决方案之一，它采用了更原生的方式，修改了支撑比特币的UTXO 模型。它改进了RGB 协议，在无需跨链桥的情况下为比特币提供图灵完备的合约能力。 Nervos Network 由Terry Tai、Kevin Wang、Cipher Wang 和Daniel Lv 于2018 年第一季度立项，是一个旨在提高可扩展性的Layer 1 区块链。为了推动网络的开发，项目团队从种子轮、私募轮和公募中筹集了超过1 亿美元的资金。 2019 年11 月，Nervos Network 的Layer 1 區塊鏈— — Common Knowledge Base（共同知識庫，簡稱CKB）上線。 2024 年2 月，由Nervos 聯合創始人Cipher Wang 領導的CELL Studio推出了比特幣一層資產發行協議RGB++。受RGB 協議的啟發，RGB++ 協定使用CKB 作為資料可用性和執行層，為比特幣實現了智慧合約能力和資產發行。自2024 年4 月RGB++上線主網以來，利用RGB++ 在比特幣上發行資產的項目數量不斷增加。截至2024 年6 月，現有的15+ 個生態項目使CKB 的鏈上活動重新活躍起來。

科技

來源：Nervos Network

Nervos Network 採用分層架構，包含一個可透過支付通道和RGB++進行擴充的L1 區塊鏈（Common Knowledge Base，簡稱CKB）。 Cell 模型是比特币UTXO 记账模型的改进版，CKB-VM 是一种定制虚拟机，它们支持了网络的分层设计。 CKB-VM为在网络上发起交易或构建应用提供了灵活的执行环境。这种设计可以让网络通过在每一层运行专用组件来进行垂直扩展，类似于模块化区块链。

Common Knowledge Base

CKB是Nervos Network 的底层L1 区块链，其运行方式与比特币类似，采用工作量证明（PoW）共识机制。它使用比特币算法的升级版NC-MAX，通过加快交易确认时间和降低孤块率来提高网络效率和响应速度。比特幣以10 分鐘的區塊間隔為目標，大約每兩週調整一次挖礦難度。而CKB 會根據網路活動的變化動態調整區塊間隔（大約每四小時一次），從而優化效能。

CKB 使用了Eaglesong函数来确保网络的安全，这是一种ASIC 中立的定制型哈希函数，可替代广泛使用的SHA256 哈希函数。 Eaglesong 是一種海綿函數，對多個加密元素進行了最佳化，可提供與其他工作量證明（PoW）雜湊函數同等等級的安全性，同時專門為Nervos Network 量身訂做。

Cell 模型

来源：Nervos Network

Cell 模型是CKB 数据结构的核心，可以在链上存储和验证任何数据。比特币原始的脚本语言和UTXO 模型限制了其执行智能合约所需的复杂计算的能力。相比之下，CKB 對UTXO 模型進行了一般化處理，允許更靈活的資料儲存和驗證。與使用單一腳本驗證交易的比特幣不同，CKB 在其Cell 模型中引入了雙腳本：

• Lock Script（鎖定腳本）確保只有授權使用者可以存取和使用Cell 中的內容，與比特幣類似。
• Type Script（類型腳本）是可選的腳本，用於設定在未來交易中如何使用或變更Cell 的規則。

與比特幣的有限選項相比，這個系統使CKB 能夠支援更多的功能，使其更適合各種應用。 CKB 中的每個Cell 都是一個可編程Cell ，可以保存不同的資料類型，例如代幣、智能合約和特定的應用狀態。它還可以運行複雜的類似圖靈完備語言中的腳本。 Cell 独立运行，这意味着它们可以在不影响区块链其他部分的情况下进行更新或引用，通过并行的方式提高可扩展性。

CKB-VM

CKB-VM是CKB 的执行引擎，用于运行智能合约和去中心化应用程序。该虚拟机使用RISC-V 指令集，这是一种灵活、简单的开源硬件架构集（ISA），支持多种编程语言，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 網路也支援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。这使得开发人员更容易使用熟悉的编程语言创建复杂的去中心化应用。

此外，CKB-VM 的架構提供了可預測的gas 費用、安全的執行以及與Cell 模型的高效集成，有助於有效管理狀態和驗證交易。可預測的gas 費用模型避免了意外費用，提升了使用者體驗，並簡化了合約開發。

RGB++ 协议

来源：Nervos Network

CKB 利用RGB++协议扩展比特币，该协议是一种资产发行标准，可在CKB 上扩展比特币的功能。 RGB++ 协议可实现复杂的智能合约和资产管理操作，而这在比特币网络上通常是不可能实现的。最初的RGB 協議是一個L2 解決方案，目的是在不改變比特幣主網的情況下，為比特幣實現智慧合約和資產發行。它透過將資產綁定到特定的比特幣UTXO，使這些資產可以隨著UTXO 本身的轉移而轉移。 RGB 協定主要依賴客戶端驗證，交易在鏈下處理和驗證，從而減少了比特幣網路的負載。然而，這種方法也有局限性，例如資料可用性方面的潛在問題— — 由於資料不會儲存在鏈上，因此在需要時可能無法隨時存取。此外，對客戶端驗證的依賴增加了複雜性，可能會影響使用者體驗。

Nervos Network 透過RGB++協定解決了這些限制，該協定透過使用CKB 作為比特幣的資料可用性和執行層，擴展並增強了原始RGB 協定背後的原理。 RGB++ 透過同構綁定技術，將比特幣UTXO 映射到CKB 的Cell 上，實現了與CKB 圖靈完備智能合約的無縫整合。這是透過利用CKB 的分層架構和Cell 模型來實現的，允許比特幣資產與CKB 上的dApp 進行互動。透過使用RGB++，CKB 可以為比特幣執行更複雜的智慧合約，而這在最初的RGB 協定中是不可能實現的。 RGB++ 也引入了關鍵交易元素的鏈上驗證，提高了安全性和資料可用性。此外，RGB++ 協議還能實現交易折疊、共享狀態的無主合約以及非互動式轉賬，且無需跨鏈橋即可實現比特幣的跨鏈轉移。

支付通道

作為底層公鏈，CKB 可以透過支付通道進行擴展，例如Polycrypt開發的支付通道框架Perun。通过在链下处理交易和链上结算，这些支付通道可以支持从小额支付到支付网关等多种应用，从而提高CKB 的性能。 Perun 利用了CKB 的Cell 模型，其中Cell 携带了capacity、Lock Script、Type Script 和数据来管理通道的状态。通道的其中一个实现（PerunLockScript）可以管理通道实时Cell 的访问权限，而另一个实现（PerunTypeScript）可以处理状态转换的验证逻辑。从通道获得资金到关闭，这些转换都是自动管理的。截至发稿时，Perun 仍在测试中，尚未在CKB 主网上线。 Nervos 核心開發人員也正在努力將CKB 連接到比特幣的閃電網絡，使用戶能夠在不依賴第三方的情況下交換BTC 和CKB。

代幣經濟學

Nervos Network 的原生代幣CKByte（CKB）在維護網路安全和激勵有效儲存方面發揮著重要作用。 CKB在網路中的主要角色包括：

• 授予代幣持有者資料儲存權。
• 作為鏈上交易的手續費。
• 作为区块奖励发放给矿工，以确保网络安全。

此外，CKB 代币有三个来源：（1）创世区块；（2）基础发行；（3）二级发行。

创世区块

2019 年11 月主网启动时，创世区块铸造了336 亿枚CKB 代币，其中84 亿枚CKB 代币（占初始发行的25%）被立即销毁。在销毁的这84 亿枚CKB 中，50.4 亿枚代币被用于链上存储（”占用链上空间”），剩余的33.6 亿枚代币处于流动状态（”流动性”）。對這些被銷毀的代幣進行相應的狀態分配，目的是為了讓礦工在最初時至少能獲得二級發行的15%，而國庫基金至少能獲得10%。值得注意的是，目前分配給的國庫基金的CKB 代幣全部被銷毀，只有透過網路硬分叉才能更改此設定。

創世區塊中的CKB分配如下：

• 公募（~21.50%）：創世區塊的最大部分在2018 年提供給了公募投資者，並在2019 年11 月主網啟動時全部釋放。
• 生態基金（17.00%）：生態基金將支持Nervos 生態系統內的第三方開發者。在創世區塊的計畫中，這筆撥款的3% 主網啟動時已經到位，其餘部分將在兩年內發放，到2022 年12 月結束。
• 團隊（15%）：保留給專案團隊，在2022 年5 月結束四年的鎖定期。
• 私募（14%）：於2018 年7 月提供給私募投資者。其中66.60% 在主網啟動時釋放，其餘部分在2020 年結束兩年的鎖定期。
• 合作夥伴（5%）：這筆撥款是為幫助建立Nervos Network 的策略夥伴預留的，鎖定期是四年。
• 測試網獎勵（0.5%）：這些獎勵在主網啟動時全部分配給測試網和漏洞賞金計畫的參與者。
• 銷毀（25%）：在創世區塊中，這部分直接銷毀，以確保礦工和國庫基金持續獲得二級發行。

基礎發行

CKB基礎發行（一級發行）的目標是在網路的早期發展階段提升網路的安全性。每个Epoch 的CKB 基础发行量固定，全部奖励给矿工，奖励他们处理网络上的交易。基础发行的上限为336 亿枚CKB 代币，并遵循与比特币类似的通胀时间表，即每四年减半一次，直至达到供应量的上限。 2023 年11 月，CKB 经历了首次减半事件，基础发行的年发行量从42 亿枚CKB 降至21 亿枚。

二级发行

CKB 通过两种方法管理状态爆炸。首先，要在鏈上儲存數據，用戶必須鎖定CKB 代幣。 CKB 不會直接向鎖定CKB 代幣的用戶收取費用來支付狀態租金，而是透過稱為二級發行的通膨機制間接收取費用。每年，13.44 亿枚CKB 代币通过二级发行被铸造出来，并分配给矿工、Nervos DAO 储户以及国库基金。因此，二级发行针对存储数据的用户引入了通货膨胀，因为锁定的CKB 代币会自动面临价值稀释，这是支付状态租金的一种间接方式。截至写文，已有超过6 亿枚CKB 代币作为状态租金分配给了矿工，约11.5 亿枚CKB 代币奖励给Nervos DAO 储户，分配给国库基金的超过42.7 亿枚CKB 代币被直接销毁。

Nervos DAO

通过Nervos DAO，CKB 代币持有者可以原生地避免被二级发行所稀释。透過將持有的CKB 代幣鎖定到Nervos DAO 智能合約中，用戶可以從二級發行中獲得代幣獎勵，確保其持有的代幣免受通貨膨脹的影響。 Nervos DAO 儲戶獲得的收益率與二級發行的通膨率相同，隨著總供應量的增加，APR 也會繼續下降。用戶可以隨時往Nervos DAO 存款，最低金額為102 CKB，但提款只能在30 天存款週期結束後才能進行。

截至寫文，已有92 億枚CKB 代幣存入Nervos DAO。 CKB 的存入流通比为20.84%，在过去两年中一直呈下降趋势。这种下降趋势可能是因为CKB 上的未花费Cell 数量不断增加。

網路活動

在过去的一年里，CKB 网络持续活跃。截至目前，CKB 的日均交易量为43,600 笔。與2023 年第四季的日均20,800 筆相比，成長了110%。在新增地址方面，4 月份的鏈上活動明顯增加。 4 月份创建了387,600 个新地址，与3 月份相比，环比增长了181%。

自4 月份以来，CKB 上的Cell 活动一直在稳步增加，部分原因是RGB++ 协议的推出。 Cell 活動分為未花費Cell 和已花費Cell。未花費Cell 可用於未來的交易、智能合約執行和數據存儲，反映了網路活動和採用率的提高。已花费Cell 虽然不再用作交易输入，但仍包含可访问和引用的有价值数据，有助于区块链的历史和数据可追溯性。截至2024 年5 月15 日，共有170 万个未花费Cell ，与第一季度末相比增长了13%。至於已花費Cell ，截至發稿時，CKB 上共有5,760 萬個已花費Cell 。

自RGB++ 協議於2024 年4 月3 日上線以來，已有超過13,200 筆交易和4,400 個獨立地址使用該協議。整個5 月和6 月的網路活動呈下降趨勢，但利用RGB++ 的更多生態項目應該有助於扭轉這一趨勢。

安全性與去中心化

作為PoW 網絡，礦工透過解決加密難題來驗證交易並向區塊鏈添加新區塊，從而確保CKB 的安全。每挖出一個區塊，礦工就能獲得該區塊的全部「基礎發行」 獎勵和部分「二級發行」 獎勵。矿工还可以从处理网络交易的交易费中获得提案奖励或提交奖励。为了在不降低性能的情况下管理网络活动的变化，CKB 定制的NC-MAX 共识协议大约每四个小时根据网络的孤块率调整一次挖矿难度。这样，网络可以优化出块时间，同时降低区块重组的可能性，因为区块重组可能会破坏网络的稳定性。

算力是对PoW 区块链矿工基础计算能力的衡量标准。因此，算力代表著CKB 網路的安全性。 2024 年，CKB 全網算力不斷刷新歷史新高。 4 月27 日，CKB 的全網算力達到397.5 PH/s，是CKB 網路有史以來的最高算力值。算力上升的部分原因是Binance 於2024 年4 月18 日開啟了CKB 礦池。与算力类似，2024 年的平均挖矿难度也创下了历史新高（4 月21 日该值为3.96E）。

生態系統

Nervos Network 继续通过资金、基础设施和工具支持来促进生态系统的发展。在2019 年11 月主網上線時，約57 億CKB（佔創世區塊CKB​​ 分配額的17% — 寫文時為6,240 萬美元）被預留用於生態基金。多年來，生態基金已為多個生態發展計畫提供了種子資金，以推動網路的發展計畫。其中之一是CKB Eco Fund（前身为InNervation），该生态基金专注于孵化和投资使用RGB++ 连接CKB 和比特币的早期和种子轮项目。 CKB Eco Fund 支持生态项目建设关键的基础设施和跨领域的去中心化应用，包括DeFi、游戏、工具、NFT 市场等。 2024 年1 月，CKB Eco Fund 推出了BTCKB 计划，旨在通过PoW 共识机制和UTXO 模型加强比特币和CKB 区块链之间的集成。 BTCKB 計畫引進新的智慧合約功能，將BTC、Taproot Assets和RGB++ 資產納入CKB 區塊鏈中，從而增強比特幣區塊鏈的功能。作為該計劃的一部分，CKB Eco Fund 還孵化了CELL Studio，這是一家由Nervos 聯合創始人Cipher Wang 領導的區塊鏈軟體公司，也是BTCKB 計劃的領導者。 CELL Studio 開發基礎設施和應用程序，以增強和擴展Nervos 生態系統，它與ConsenSys 為以太坊開發Infura和MetaMask等基礎工具的方式類似。截至目前，CELL studio 開發的知名生態系統工具包括：

• CoTA：CKB 上fungible 和non-fungible token 的聚合协议。
• ForceBridge：连接CKB 和其他区块链网络的跨链互操作性协议，目前支持以太坊和BNB 智能链。
• Spore：由CKB 支持的链上数码物（DOBs）协议。

自2024 年4 月RGB++主网上线以来，已经有超过15 个现有生态项目利用该协议进行资产发行。值得重视的生态项目包括：

• UTXO Stack：基于RGB++ 协议的比特币L2 “OP Stack”。
• JoyID：非託管錢包，利用生物辨識技術進行用戶身份驗證，支援多個網絡，包括以太坊、比特幣和RGB++ 資產。
• HueHub：去中心化交易平台和launchpad，支援比特幣上的RGB++ 資產。
• Stable++：去中心化的穩定幣協議，支援CKB 和BTC。
• World3: 基於RGB++ 協定和DOB 的自主世界遊戲。
• Nervape：基於比特幣的多鏈可組合數碼物，其「基礎資產」 在比特幣上發行，「附屬資產」 在CKB 上發行。
• Haste：RGB++ 資產管理解決方案。
• d.id：比特幣生態的去中心化身分協議。

CELL Studio 發布的RGB++開發路線圖強調了2024 年內要完成的重要計畫包括：

• 發布一個跨UTXO 鏈發行RGB++ 資產的跨鏈協定。
• 透過RGB++ 協定將Atomicals、Orderals 和它基於UTXO 的資產無橋跨鏈到CKB。
• 提出並實施支援多網路的RGB++ 擴充解決方案。
• 將RGB++ 與CKB 閃電網路連接起來。

作為BTCKB 計畫的一部分，CKB Eco Fund 還打算推出連接BTC 和CKB 的跨鏈橋和基於UTXO 的DEX。此外，还会利用RGB++ 协议为CKB 开发了一个支付通道网络，相关的概念验证已完成。该支付通道网络将连接到闪电网络，使CKB 更具可扩展性，适合各种区块链应用。

競品分析

作为比特币L2，Nervos Network 扩展比特币的方法主要是通过RGB++ 协议来增强比特币的功能。像Stacks这样的竞品提供了定制的执行环境和编程语言，而Rootstock则对两条链之间的交易进行挂钩。相比之下，Nervos 的目标是在不增加复杂性或损害去中心化的情况下增强原生的比特币体验。借助RGB++ 协议，CKB 可以为比特币提供与比特币原始UTXO 模型紧密结合的智能合约执行环境。這種設計可能會為Nervos Network 帶來優勢，吸引那些對偏離比特幣核心概念——去中心化和安全性— — 的解決方案持懷疑態度的用戶

與閃電網路這樣的擴展解決方案相比，CKB 的智能合約提供了更廣泛的功能，可為開發者在比特幣上建立更複雜的應用程式提供服務。虽然闪电网络能有效促进快速、低成本的交易，但它并不支持复杂的去中心化应用。与此同时，Liquid Network、Merlin Chain和Bouncebit等平台需要信任半中心化的联盟来管理侧链与比特币主网之间的跨链桥。 CKB 使用鏈下計算和鏈上結算的方法，避免了這種程度的中心化。

儘管如此，Nervos 利用RGB++ 協定擴展比特幣的方法並非沒有限制。在數據可用性和資產發行方面對外部網路（特別是CKB 區塊鏈）的依賴，為比特幣帶來了額外的複雜性和潛在的延遲。此外，由于缺乏全面的开发工具和多方交互解决方案，限制了该协议有效支持去中心化应用的能力。最后，CKB 区块链上交易的透明性损害了RGB 协议最初提供的隐私优势。

總結

随着人们对比特币原有功能之外的可扩展性和功能的需求不断增长，比特币L2 市场也在持续发展。各種L2 解決方案，如閃電網路、側鍊和Rollup，旨在透過將交易移出主鏈來解決這些問題，從而在不影響安全性的情況下提高比特幣的吞吐量。然而，這些解決方案往往會帶來新的複雜性和安全性挑戰。 Nervos 的与众不同之处在于通过RGB++ 扩展了RGB 协议。 RGB++ 为比特币提供了原生扩展，集成了与比特币UTXO 模型直接相关的更深层次的智能合约功能。这些功能反过来又促进了比特币实用性更加无感、更加安全的扩展。此外，将支付通道网络与闪电网络连接在一起的工作正在进行中，这将使CKB 更具可扩展性，适用于许多区块链应用。

最終，Nervos 的目標是透過簡化用戶和開發者體驗來加強其在比特幣L2 領域的地位。此外，Nervos 還可以優先為更廣泛的資產類型和複雜應用提供RGB++ 支持，從而提高其在比特幣生態系統中的實用性。透過這樣做，Nervos 可以在比特幣作為去中心化應用和智慧合約平台的更廣泛採用和功能性方面發揮關鍵作用。