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几分钟速通RGB与RGB++协议设计:白话说明书

Faust 极客 Web3 2024-04-10
作者:Faust,极客web3 & BTCEden.org 联创
随着RGB++及相关资产发行的火热,关于RGB与RGB++协议原理的讨论逐渐成为更多人关注的话题。但大家意识到,要理解RGB++,必须先理解RGB协议。
原始的RGB协议在技术构造上略为晦涩,参考资料较为零散,至今没有多少系统性且较通俗易懂的参考资料,极客web3此前虽曾发表过两篇关于RGB与RGB++的系统性解读文章(可以看我们公号的历史记录),但据社区成员反馈,前述文章篇幅较亢长且太烧脑。
为了让更多人能更快理解RGB与RGB++协议,本文作者在香港活动期间,临时赶工完成了一篇关于RGB与RGB++的简短白话解读,可以在几分钟内读完,希望帮助更多社区爱好者更好、更直观的理解RGB与RGB++
RGB协议:用户要亲自做数据验证
RGB协议是一种特殊的P2P资产协议,是比特币链下的计算系统,它在某些方面与支付通道类似:用户要亲自运行客户端,自行验证与自己有关的转账行为(Verify by yourself)。即便你只是一个资产接收者,也要先确定资产发送者的转账声明没有错误,然后这笔转账声明才能生效。显然这与传统的资产发送与接收形式截然不同,我们将其称之为“交互式转账”。
为什么要这样?原因在于,RGB协议为了保障隐私,没有采用比特币和以太坊等传统区块链中的“共识协议”数据一旦走共识协议,就会被网络内几乎所有节点都观测到,隐私不好保障)。如果没有大量节点都参与的共识流程,该如何保证资产变更是安全的?这里用到名为“客户端验证”的思想(Verify by yourself),你要自己运行客户端,亲自验证和你相关的资产变动。
假设有个RGB用户叫Bob,他认识Alice,Alice要给Bob转来100枚TEST代币。Alice生成了“Alice to Bob”的转账信息后,要先把转账信息和涉及的资产数据发送给Bob,让他亲自检查一遍,确定无误才会进入后续流程,最终成为一笔有效的RGB转账。所以说,RGB协议是让用户亲自验证数据有效性,取代传统的共识算法。
但没有了共识,不同RGB客户端接收和存储的数据都不一致,大家只在本地存储与自己有关的资产数据,不知道别人的资产状况,这在保护隐私的同时,也构成了“数据孤岛”。如果有人声称有100万枚TEST代币,要转给你10万枚,你如何相信他?
在RGB网络中,如果有人要给你转账,必须让他先出示资产证明,回溯资产从初始发行到多次转手的历史来源,确定要转给你的Token没问题,这就好比,当你收到来路不明的纸币后,你要求对方说明这些纸币的历史来源,是否是指定的发行方制造的,以此来规避假币。

(图片来源:Coinex)

上述流程是发生在比特币链下的,仅凭这些过程还无法让RGB与比特币网络产生直接关联。对此,RGB协议采用了名为“single use seal”的思想,把RGB资产与比特币链上的UTXO绑定起来,只要比特币UTXO没有被双重消费,绑定的RGB资产就不会发生双重支付,这样就可以借助比特币网络来防止RGB资产发生“Re-organization”。当然,这需要在比特币链上发布Commitment,并用到OP_Return操作码。

在此梳理一下RGB协议的workflow:

1. RGB资产与比特币UTXO有着绑定关系,而Bob拥有某些个比特币UTXO。Alice要给Bob转账100枚代币,在接收资产前,Bob事先告诉Alice,应该用Bob的哪个比特币UTXO绑定这些RGB资产。

(图片来源:极客web3/ GeekWeb3)

  1. Alice构造一笔 “Alice to Bob” 的RGB资产转账数据,附带这些资产的历史来源交给Bob去验证。

  2. Bob在本地确认这些数据没问题后,给Alice发送一个回执,告诉她:这笔交易可以通过了。

  3. Alice把这笔“Alice to Bob”的RGB转账数据构建成一棵Merkle Tree,把Merkle Root发布到比特币链上作为Commitment,我们可以把Commitment简单理解为转账数据的hash。

  4. 如果未来有人想确定,上述“Alice to Bob”的转账真实发生过,他需要做两件事:在比特币链下获取“Alice to Bob”的完整转账信息,然后查验比特币链上是否存在对应的Commitment(转账数据的hash),就可以了。

比特币在此充当了RGB网络的历史日志,但日志上只记录交易数据的hash/Merkle root,而非交易数据本身。由于采用了客户端验证和一次性密封,RGB协议具有极高的安全性;由于RGB网络是由动态的用户客户端以P2P、无共识的形态组成的,你可以随时更换交易对手方,不需要把交易请求发送给某些个数量有限的节点,所以RGB网络具有极强的抗审查性,这种组织形式要比以太坊等大型公链更抗审查。

(图片来源:BTCEden.org )

当然,极高的安全性与抗审查性、隐私保护,带来的代价也是明显的:用户要自己运行客户端验证数据,如果对面发过来一些转手几万次、历史记录很长的资产,你也要顶着压力全部验证完;

此外,每笔交易都要求双方进行多次通讯,接收方要先验证发送方的资产来源,然后发送回执,批准发送方的转账请求。这个过程中,双方之间至少要产生三次消息传递。这种“交互式转账”和大多数人所习惯的“非交互式转账”严重不符合,你能想象,别人要给你转钱,还要把交易数据发给你来检查,得到你的回执消息后,才能完成转账流程吗?

此外,我们曾提到,RGB网络没有共识,每个客户端都是孤岛,不利于把传统公链上的复杂智能合约场景迁移到RGB网络中,因为以太坊或Solana上的Defi协议都依赖于全局可见、数据透明的账本。如何优化RGB协议,提高用户体验并解决上述问题?这成为了RGB协议绕不开的一个问题。

RGB++:客户端验证变为乐观的托管

名为RGB++的协议提出了新思路,它把RGB协议与CKB、Cardano、Fuel等支持UTXO的公链结合起来,由后者作为RGB资产的验证层与数据存储层,把原本由用户进行的数据验证工作,移交给CKB等第三方平台/公链,这相当于把客户端验证替换为“第三方去中心化平台做验证”,只要你信任CKB、Cardano、Fuel等公链即可,如果你不信任他们,也可以切换回传统的RGB模式。

RGB++和原始的RGB协议,理论上是可以彼此兼容的,并不是有他无我。

要实现上面提到的效果,需要借助一种名为“同构绑定”的思想。CKB和Cardano等公链有自己的拓展型UTXO,它比BTC链上的UTXO多出了可编程性。而“同构绑定”,就是将CKB、Cardano、Fuel链上的拓展型UTXO作为RGB资产数据的“容器”,把RGB资产的参数写入到这些容器中,在区块链上直接展示出来。每当RGB资产交易发生时,对应的资产容器也可以呈现出相似特征,就像是实体和影子的关系一样,这便是“同构绑定”的精髓。

(图片来源:RGB++ LightPaper)

For example,假如Alice拥有100枚RGB代币,以及比特币链上的UTXO A,同时在CKB链上有一个UTXO,这个UTXO上标记着“RGB Token Balance:100”,解锁条件与UTXO A有关联。

如果Alice想把30枚代币送给Bob,可以先生成一个Commitment,对应的声明是:把 UTXO A关联的RGB代币,转移30枚给Bob,70枚转给自己控制的其他UTXO。

之后,Alice在比特币链上花费UTXO A,发布上述声明,然后在CKB链上发起交易,把承载100枚RGB代币的UTXO容器消费掉,生成两个新容器,一个容纳30枚代币(给Bob),一个容纳70枚代币(Alice控制)。在此过程中,验证Alice的资产有效性与交易声明有效性的任务,是由CKB或Cardano等网络节点走共识来完成的,不需要Bob介入。此时,CKB和Cardano等充当了比特币链下的验证层与DA层。

(图片来源:RGB++ LightPaper)

所有人的RGB资产数据都存放在CKB或Cardano链上,具有全局可验证的特性,利于Defi场景的实现,比如流动性池和资产质押协议等。当然上述做法也牺牲了隐私性,本质是在隐私和产品易用性之间做取舍,如果你追求极致的安全与隐私,可以切换回传统RGB模式;如果你不在意这些,就可以放心采用RGB++的模式,完全看你个人的需求。(其实借助CKB和Cardano等公链强大的功能完备性,可以借助ZK来实现隐私交易)

这里要强调,RGB++引入了一个重要的信任假设:用户要乐观的认为,CKB/Cardano这条链,或者说由大量节点靠共识协议组成的网络平台,是可靠无误的。如果你不信任CKB,也可以遵循原始RGB协议中的交互式通讯与验证流程,自己运行客户端。

在RGB++协议下,用户无需跨链即可直接用比特币账户,操作自己在CKB/Cardano等UTXO链上的RGB资产容器,只需要借助上述公链中UTXO的特性,把Cell容器的解锁条件设定为与某个比特币地址/比特币UTXO相关联即可。如果RGB资产交易双方信得过CKB的安全性,甚至不必频繁的在比特币链上发布Commitment,可以在许多笔RGB转账进行后,再汇总发送一个Commitment到比特币链上,这被称为“交易折叠”功能,可以降低使用成本。

但要注意,同构绑定采用的“容器”,需要支持UTXO模型的公链,或是在状态存储上有类似特征的基础设施,EVM链不太适合,会遇到很多坑。(此话题可以单独成文,涉及的内容较多,有兴趣的读者可以参考极客web3此前文章 RGB++与同构绑定:CKB、Cardano与Fuel如何赋能比特币生态》

综合来看,适合实现同构绑定的公链/功能拓展层,应该具有以下特性:

  1. 使用UTXO模型或类似的状态存储方案;

  2. 具有相当的UTXO可编程性,允许开发者编写解锁脚本;

  3. 存在UTXO相关的状态空间,可以存储资产状态;

  4. 存在比特币相关桥或者轻节点;

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