Messari 研報：深度解析Nervos Network（CKB）

作者：Jennifer Obem；來源：位元組元CKB

本文是Messari 撰寫的英文報告《Understanding Nervos Network (CKB): A Comprehensive Overview》的中文翻譯版。本譯文僅供參考，不具法律效力。如有任何歧義，請以英文原文為準。我們已盡最大努力確保翻譯的準確性，但不對翻譯可能造成的任何錯誤或遺漏承擔責任。本報告的所有權利（包括但不限於版權、商標權和其他智慧財產權）均為Messari 所有。本中文譯文的發布已獲得Messari 的授權。在閱讀、使用或傳播本譯文時，請遵守與原英文版相同的使用條款和限制。

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。

• 自從RGB++ 協定在CKB 主網推出以來，CKB 網路的交易活動重新活躍起來，4月新增了近40萬個位址，較上季3月成長了181%。

• 將支付通道網路整合到閃電網路的工作正在進行中，這將使CKB 更具可擴展性，並適用於各種區塊鏈應用。

背景

作為最大的加密貨幣，比特幣不斷獲得採用和認可。然而，它的成功也暴露出一些限制和挑戰，特別是在可擴展性方面。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，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 是比特幣可擴充性解決方案之一，它採用了更原生的方式，修改了支撐比特幣的 UTXO 模型。它改進了 RGB 協議，在無需跨鏈橋的情況下為比特幣提供圖靈完整的合約能力。 Nervos Network 由Terry Tai、Kevin Wang、Cipher Wang 和Daniel Lv 於2018 年第一季立項，是一個旨在提高可擴展性的Layer 1 區塊鏈。為了推動網路的開發，專案團隊從種子輪、私募輪和公募中籌集了超過1 億美元的資金。 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++ 擴充的 L1 區塊鏈（Common Knowledge Base，簡稱CKB）。 Cell 模型是比特幣UTXO 記帳模型的改良版，CKB-VM 是一種客製化虛擬機，它們支援了網路的分層設計。 CKB-VM 為在網路上發起交易或建置應用程式提供了靈活的執行環境。這種設計可以讓網路透過在每一層運行專用組件來垂直擴展，類似於模組化區塊鏈。

Common Knowledge Base

CKB 是Nervos Network 的底層L1 區塊鏈，其運作方式與比特幣類似，採用工作量證明（PoW）共識機制。它使用比特幣演算法的升級版 NC-MAX，透過加快交易確認時間和降低孤塊率來提高網路效率和響應速度。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 函數來確保網路的安全，這是一種ASIC 中立的客製化雜湊函數，可取代廣泛使用的SHA256 雜湊函數。 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

來源：Nervos Network

Cell 模型是CKB 資料結構的核心，可在鏈上儲存和驗證任何資料。比特幣原始的腳本語言和UTXO 模型限制了其執行智能合約所需的複雜計算的能力。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 獨立運行，這意味著它們可以在不影響區塊鏈其他部分的情況下進行更新或引用，透過並行的方式提高可擴展性。

CKB-VM

CKB-VM 是CKB 的執行引擎，用於運行智慧合約和去中心化應用程式。該虛擬機器使用RISC-V 指令集，這是一種靈活、簡單的開源硬體架構集（ISA），支援多種程式語言，包括C 和Rust 等流行語言。這種廣泛的兼容性使CKB-VM 有別於通常僅限於特定語言的其他區塊鏈的虛擬機，並向更廣泛的開發者社群開放。 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。這使得開發人員更容易使用熟悉的程式語言來創建複雜的去中心化應用程式。

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++ 協定

來源：Nervos Network

CKB 利用 RGB++ 協定擴展比特幣，該協議是一種資產發行標準，可在CKB 上擴展比特幣的功能。 RGB++ 協定可實現複雜的智慧合約和資產管理操作，而這在比特幣網路上通常是不可能實現的。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。透過在鏈下處理交易和鏈上結算，這些支付通道可以支援從小額支付到支付網關等多種應用，從而提高CKB 的效能。 Perun 利用了CKB 的Cell 模型，其中Cell 攜帶了capacity、Lock Script、Type Script 和資料來管理通道的狀態。通道的其中一個實作（PerunLockScript）可以管理通道即時Cell 的存取權限，而另一個實作（PerunTypeScript）可以處理狀態轉換的驗證邏輯。從通道獲得資金到關閉，這些轉換都是自動管理的。截至發稿時，Perun 仍在測試中，尚未在CKB 主網上線。 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。

• 作為區塊獎勵發放給礦工，以確保網路安全。

此外，CKB 代幣有三個來源：（1）創世區塊；（2）基礎發行；（3）二級發行。

創世區塊

2019 年11 月主網啟動時，創世區塊鑄造了336 億枚CKB 代幣，其中84 億枚CKB 代幣（佔初始發行的25%）被立即銷毀。在銷毀的這84 億枚CKB 中，50.4 億枚代幣被用於鏈上儲存（」佔用鏈上空間」），剩餘的33.6 億枚代幣處於流動狀態（」流動性」）。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。每個Epoch 的CKB 基礎發行量固定，全部獎勵給礦工，獎勵他們處理網路上的交易。基礎發行的上限為336 億枚CKB 代幣，並遵循與比特幣類似的通膨時間表，即每四年減半一次，直至達到供應量的上限。 2023 年11 月，CKB 經歷了首次減半事件，基礎發行的年發行量從42 億枚CKB 降至21 億枚。

二級發行

CKB 透過兩種方法管理狀態爆炸。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 億枚CKB 代幣透過二級發行被鑄造出來，並分配給礦工、Nervos DAO 儲戶以及國庫基金。因此，二級發行針對儲存資料的用戶引入了通貨膨脹，因為鎖定的CKB 代幣會自動面臨價值稀釋，這是支付狀態租金的間接方法。截至寫文，已有超過6 億枚CKB 代幣作為狀態租金分配給了礦工，約11.5 億枚CKB 代幣獎勵給Nervos DAO 儲戶，分配給國庫基金的超過42.7 億枚CKB 代幣被直接銷毀。

Nervos DAO

透過Nervos DAO，CKB 代幣持有者可以原生地避免被二級發行所稀釋。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。用戶可以隨時向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 的存入流通比為20.84%，在過去兩年中一直呈下降趨勢。這種下降趨勢可能是因為CKB 上的未花費Cell 數量不斷增加。

網路活動

在過去的一年裡，CKB 網路持續活躍。截至目前，CKB 的日均交易量為43,600 筆。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 月創建了387,6​​00 個新地址，與3 月相比，季增了181%。

自4 月以來，CKB 上的Cell 活動一直在穩步增加，部分原因是RGB++ 協定的推出。 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。已花費Cell 雖然不再用作交易輸入，但仍包含可存取和引用的有價值數據，有助於區塊鏈的歷史和數據可追溯性。截至2024 年5 月15 日，共有170 萬個未花費Cell ，與第一季末相比成長了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。礦工還可以從處理網路交易的交易費中獲得提案獎勵或提交獎勵。為了在不降低效能的情況下管理網路活動的變化，CKB 定制的NC-MAX 共識協議大約每四小時根據網路的孤塊率調整一次挖礦難度。這樣，網路可以優化出塊時間，同時降低區塊重組的可能性，因為區塊重組可能會破壞網路的穩定性。

算力是PoW 區塊鏈礦工基礎運算能力的衡量標準。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。與算力類似，2024 年的平均挖礦難度也創下了歷史新高（4 月21 日該值為3.96E）。

生態系統

Nervos Network 繼續透過資金、基礎設施和工具支援來促進生態系統的發展。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（前身為InNervation），該基金專注於孵化和投資使用RGB++ 連接CKB 和比特幣的早期和種子輪專案。 CKB Eco Fund 支援生態項目建設關鍵的基礎設施和跨領域的去中心化應用，包括DeFi、遊戲、工具、NFT 市場等。 2024 年1 月，CKB Eco Fund 推出了BTCKB 計劃，旨在透過PoW 共識機制和UTXO 模型加強比特幣和CKB 區塊鏈之間的整合。 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 的聚合協定。

• ForceBridge：連接CKB 和其他區塊鏈網路的跨鏈互通性協議，目前支援以太坊和BNB 智慧鏈。

• Spore：由CKB 支援的鏈上數位物（DOBs）協定。

自2024 年4 月RGB++ 主網上線以來，已經有超過15 個現有生態項目利用該協議進行資產發行。值得重視的生態項目包括：

• UTXO Stack：基於RGB++ 協定的比特幣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，還會利用RGB++ 協定為CKB 開發了一個支付通道網絡，相關的概念驗證已完成。此支付通道網路將連接到閃電網絡，使CKB 更具可擴展性，適合各種區塊鏈應用。

競品分析

作為比特幣L2，Nervos Network 擴展比特幣的方法主要是透過RGB++ 協定來增強比特幣的功能。像 Stacks 這樣的競爭提供了客製化的執行環境和程式語言，而 Rootstock 則對兩條鏈之間的交易進行掛鉤。相較之下，Nervos 的目標是在不增加複雜性或損害去中心化的情況下增強原生的比特幣體驗。借助RGB++ 協議，CKB 可以為比特幣提供與比特幣原始UTXO 模型緊密結合的智慧合約執行環境。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— 去中心化與安全性— — 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。雖然閃電網路能有效促進快速、低成本的交易，但它並不支援複雜的去中心化應用。同時，Liquid Network、Merlin Chain 和 Bouncebit 等平台需要信任半中心化的聯盟來管理側鏈與比特幣主網之間的跨鏈橋。 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，由於缺乏全面的開發工具和多方互動解決方案，限制了該協議有效支援去中心化應用的能力。最後，CKB 區塊鏈上交易的透明度損害了RGB 協議最初提供的隱私優勢。

總結

隨著人們對比特幣原有功能之外的可擴展性和功能的需求不斷增長，比特幣L2 市場也持續發展。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 的與眾不同之處在於透過RGB++ 擴充了RGB 協定。 RGB++ 為比特幣提供了原生擴展，整合了與比特幣UTXO 模型直接相關的更深層的智慧合約功能。這些功能反過來又促進了比特幣實用性更無感、更安全的擴充。此外，將支付通道網路與閃電網路連接在一起的工作正在進行中，這將使CKB 更具可擴展性，適用於許多區塊鏈應用。

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。