一文看懂同構綁定技術及其發展前景

作者:字節君;編譯:字節元CKB

在區塊鏈產業中,「同構綁定」 一詞最早出現在Nervos CKB 共同創辦人Cipher 撰寫的《RGB++ Protocol Light Paper》。同構綁定是比特幣一層資產發行協定RGB++ 所使用的核心技術之一,透過這項技術,RGB++ 可以解決RGB 協定遇到的各種問題,並賦予RGB 更多的可能性。

然而,許多人不知道的是,同構綁定技術並不僅限於賦能RGB 協議,事實上,它也可以用到其他使用了UTXO 特性的一層資產發行協議(例如Runes、Atomical、Taproot Assets 等)當中,為這些資產帶來無須跨鏈、不損失安全性的圖靈完備合約擴展和效能擴展。

今天的這篇文章,我們將透過簡單易懂的語言,向大家詳細介紹同構綁定這項技術及其發展前景。

什麼是同構綁定?

同構綁定技術的使用前提是同構。以太坊等EVM 區塊鏈使用的是帳戶模型,這是另一種記帳方式,UTXO 模型和帳戶模型的差異類似於現實生活中使用紙幣和使用銀行轉帳的差異。所以,如果EVM 的區塊鏈想要賦能使用了UTXO 特性的一層資產發行協議,就很難使用同構綁定技術了,必須選擇傳統的跨鏈橋方案,透過鎖定/鑄造、銷毀/鑄造或鎖定/解鎖,來實現資產的轉移和性能擴展。

CKB 區塊鏈的Cell 模型是比特幣UTXO 模型基礎上的改進版本,它與UTXO 模型同宗同源。所以,我們可以透過同構綁定技術,將一條區塊鏈上的UTXO 一一綁定或映射到另一條區塊鏈的UTXO 中。以RGB++ 協定為例,由於RGB 資產本質上寄生於比特幣UTXO,所以RGB++ 協定可以利用同構綁定技術,將比特幣UTXO 一一映射到CKB 區塊鏈的Cell 當中,這樣我們就可以利用CKB區塊鏈來取代RGB 的客戶端驗證。

為了更好的理解同構綁定技術,我們用地皮和地契作為類比物件:

1. 如果我們把比特幣主網比喻為土地,張三透過RGB++ 協議發行了一個資產,這個資產是紙質地契,對應100 英畝的地皮。紙質地契儲存在比特幣區塊鏈上(即UTXO 中,張三擁有這個UTXO),同構綁定技術相當於在CKB 區塊鏈上為這份紙質地契開具了一份對應的電子版地契(存在Cell 中,張三擁有這個Cell)。

2. 張三把其中的40 畝地皮轉讓給他的親戚李四,於是原100 畝紙質地契銷毀,生成新的紙質地契,其中一份紙質地契為40 畝,另一份為60 畝,依然存放在比特幣區塊鏈上,不同的是,40 畝的地契存放在李四控制的UTXO 中,60 畝的地契存放在張三控制的UTXO 中。需要特別說明的是,比特幣區塊鏈在這裡的作用,是防止張三將100 畝的紙質地契多次使用(即雙花),而不是驗證新生成的地契地皮面積加起來是不是正好等於100 畝。換句話說,在原始的RGB 協議之下,李四拿到的地契上面是不是寫著40 畝這件事需要李四自己驗證,而且李四還要自己去驗證張三提供的地皮溯源證明(原始的RGB 協定需要客戶端驗證,而客戶端驗證這件事需要使用者自己去進行)。

3. 部署在CKB 區塊鏈上的比特幣輕客戶端,對發生在比特幣區塊鏈的「銷毀100 畝的紙質地契,生成一份40 畝的紙質地契和一份60 畝的紙質地契」 這件事情進行驗證,驗證它是否真的發生了。

4. 驗證通過後,CKB 區塊鏈上的100 英畝電子版地契銷毀,生成一份40 英畝的電子版地契,存放在李四控制的Cell 中,以及一份60 畝的電子版地契,存放在張三控制的Cell 中。需要特別說明的是,由於CKB 區塊鏈是圖靈完備的,所以它可以驗證並確保新生成的兩份電子版地契的地皮面積加起來正好是100 畝,而李四也能一眼就看到自己的地契上寫著的是40 畝(因為CKB 區塊鏈上的數據公開可見)。因此,RGB++ 協定可以取代RGB 協定的客戶端驗證,也就是省略掉李四在步驟2 的驗證(包括地皮溯源驗證)。

以上4 個步驟正好對應同構綁定技術的4 個運作流程:將UTXO 對應到Cell 中,驗證交易,跨鏈驗證,在CKB 上進行狀態變更。

如果你想更深入地了解這4 個過程,推薦閱讀UniPass Wallet 創始人知縣寫的文章《Isomorphic Binding: The Heartbeat of Cross-Chain Synchronization in RGB++》:

https://mirror.xyz/zhixian.eth/2xAcBzO28RueHTaNFMU2MTaM1jFT0MoV0ZtXb7madxk

安全性分析

為了更方便地理解同構綁定的安全性,我們還是以RGB++ 協定為例。

上文地皮和地契的類比,我們可以清楚地看到,存放在比特幣UTXO 中的紙質地契,其安全性和防止雙花,主要依賴於比特幣區塊鏈的安全性,而比特幣是迄今運用時間最長、最安全的PoW 鏈。

透過同構綁定技術產生的電子版地契,其安全性和防止雙花,主要依賴CKB 區塊鏈的安全性。 CKB 從一開始就採用了和比特幣完全一樣、久經時間檢驗的PoW 共識機制,最大程度地保障安全性和去中心化。目前,CKB 在挖的礦機由世界上最大的AISC 礦機廠商比特大陸生產,CKB 目前的全網算力約為271 PH/s,已經創下歷史新高。要偽造或重構一條PoW 鏈是極為困難的,因為需要重新計算每個區塊的算力,所以我們可以信任CKB 區塊鏈的安全性。

當然,你也可以選擇不信任,那你需要做的就是上文例子中的第二步,自己親自驗證地契上面是不是寫著40 畝以及張三提供的地皮溯源證明是否真實有效。這也是RGB 協定的做法,使用者需要自己完成客戶端驗證;RGB++ 協定只不過是多提供了一種選擇,除了選擇自己完成客戶端驗證之外,還可以選擇相信CKB 區塊鏈的驗證,CKB 區塊鏈在這裡僅作為DA 層和狀態公示來使用,紙質地契交易的安全性甚至和CKB 沒有關係。

RGB++ 協議並不僅僅讓CKB 區塊鏈充當DA 層,它還支援Jump 操作,讓比特幣區塊鏈上的資產可以隨時到CKB 區塊鏈上(以及反向操作)。因為CKB 區塊鏈圖靈完備,在上面可以搭建借貸、DEX 等DeFi 應用,所以Jump 過來的資產可以參與例如抵押借貸、質押生息、交易等各種金融活動。

拿著Jump 過來的資產在CKB 鏈上參與各種活動,其安全性依賴CKB 區塊鏈的安全性,而在上文我們介紹了CKB 區塊鏈其實也非常安全。如果你還是不信任CKB 區塊鏈的安全性,你拿到CKB 鏈上的資產後,可以直接Jump 回到比特幣區塊鏈上,變成比特幣區塊鏈上的資產。

Jump 功能的風險點在於區塊重組,而這可以透過多等幾個區塊確認來規避。在比特幣鏈上,6 個區塊確認後被認為交易不可逆。 PoW 確認數和安全性不是線性關係,推翻PoW 區塊的難度隨著區塊的推進指數增長,所以在CKB 區塊鏈上,要實現比特幣6 個區塊確認同等的安全性,大約只需24 個區塊確認,而CKB 的平均出塊時間約為10 秒,24 個區塊確認的時間實際上遠低於比特幣6 個區塊確認的時間。

PoW 安全性的示意圖(非理論計算)

因此,想要獲得更好的安全性,就選擇多等幾個區塊確認;想要兼顧用戶體驗,就做一些取捨和產品優化。關於RGB++ 安全性的更多討論,推薦閱讀《RGB++ 深入討論(1): 安全性分析》:

https://talk.nervos.org/t/rgb-1/7798

同構綁定技術的發展前景

如同文章開頭所提到的,同構綁定技術並不僅限於賦能RGB 協議,事實上,它也可以用到其他使用了UTXO 特性的一層資產發行協議當中。下面這張圖很好地詮釋了同構綁定(isomorphic binding)技術的用武之地:

從圖中我們可以看到,利用同構綁定技術,我們能把比特幣一層資產發行協議Runes、Atomical、Taproot Assets 等發行的資產,通通綁定或映射到CKB 的Cell 中,為這些資產帶來無須跨鏈、不損失安全性的圖靈完備合約擴充和效能擴展。

除了比特幣一層發行的資產,我們還可以利用同構綁定技術,將其他泛UTXO 模型的區塊鏈(如Dogechain、Ergo、BCH、BSV、LTC 等)上發行的資產對應到CKB 的Cell中。這是一個非常有想像的藍圖,加上Jump 操作,CKB 區塊鏈就成了所有寄生於UTXO 的加密資產的大集市,「條條大路通CKB」。

總結

同構綁定技術源自於RGB++ 協議,RGB++ 透過同構綁定將比特幣UTXO 映射到Nervos CKB 的Cell 上,從而解決原RGB 協議在實際落地中的技術問題,並提供更多的可能性。但同構綁定技術並不僅限於賦能RGB 協議,也不僅限於比特幣一層,實際上它可以用到任何使用了UTXO 特性的泛UTXO 區塊鏈的一層資產發行協議當中,並利用Jump技術,為這些資產帶來無須跨鏈、不損失安全性的圖靈完備合約擴展和效能擴展。

UTXO 是同構綁定技術的使用前提,而PoW 則為同構綁定提供足夠的安全性。 CKB 作為一條UTXO+PoW 的鏈,會讓同構綁定技術大放異彩,在不久的將來,我們或許會看到“條條大路通CKB” 場景。

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