CKB Stablecoin Payment 的实现

作者：Jimmie，来自 10K Ventures

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 模型及其特点：

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。并行执行和打包交易：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，这种方式使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 Script，Type Script。Capacity（容量）：Capacity 记录了 Cell 储存空间的大小，也代表了 CKB 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 Script 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 Script 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；当一个 Cell 被花费后，它就成为 Dead Cell，不能再被使用，但其历史记录保留在链上以确保可追溯性。状态租赁机制：用户需要通过支付 CKB 代币来租赁链上的存储空间，从而保障长期的数据存储，同时防止状态爆炸（State Bloat）。

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。

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。

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。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。

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

RGB++ 是一种去中心化的资产发行和智能合约协议，适用于 Bitcoin UTXO 模型和其他 UTXO 公链。

RGB++ 协议继承了 RGB 协议的将链上和链下分别创造一个交易并进行绑定的思想，不同之处在于 RGB 利用客户端验证，将更多 BTC 网络无法存储的数据和无法实现的智能合约移到链下，并创建对应的交易与链上进行绑定，而 RGB++ 将这些无法存储的数据和无法实现的智能合约移到 CKB，使 CKB 成为 BTC 的智能合约结算层。

2.2.2 基本功能

通过 RGB++，将 CKB 作为 BTC 的影子链：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 Cell 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：例如，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：截至 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。基于 Nervos CKB 的 Fiber Network 已经上线测试网。

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 闪电网络之前仅支持 BTC 的链下支付，现在可通过 Taproot Asset 升级支持其他资产。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

Stable++ 是一个 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。

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 LP（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，同时抵押物会直接分配给 LP。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的超额抵押作为奖励。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

JoyID Passkey 钱包是结合 Passkey 密钥管理的加密钱包。

在 Nervos 的生态系统中，JoyID 被设计为一个跨链、去中心化的身份认证和管理工具，使用户可以安全地存储和使用加密货币以及其他去中心化应用。

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 的应用场景。

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 > 硬件钱包

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，多链支持），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。跨链交易和流通：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。