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理解CKB的Cell模型

摘要:作者:Jan Xie在设计CKB的时候,我们想要解决三个方面的问题:状态爆炸?引起的公地悲剧及去中心化的丧失;计算和验证耦合在了一起?使得无论是计算还是验证都失

作者:Jan Xie在设计CKB的时候,我们想要解决三个方面的问题:

  1. 状态爆炸?引起的公地悲剧及去中心化的丧失;

  2. 计算和验证耦合在了一起?使得无论是计算还是验证都失去了灵活性,难以扩展;

  3. 交易与价值存储这两个目标的内在矛盾,Layer 2和跨链的出现将放大这种矛盾,并对Layer 1的经济产生非常负面的影响;

对这些问题没有回答,Layer 1就无法长久运行,区块链给我们的种种承诺自然也是无从谈起。这三个问题根植于区块链架构和协议设计的最深处,很难通过打补丁的方式来解决,我们必须从最基本的数据结构开始,重新审视问题的根源,寻找更合适的地基。

幸运的是,这个更合适的地基简单得令人感到幸福,而且一直就摆在我们眼前。

(本文会包含一些非常简单的代码,应该不会影响非技术读者阅读…)

从Bitcoin我们学到了什么

Bitcoin把整个账本分割保存在了一个个UTXO里面,UTXO是未花费交易输出(Unspent Transaction Output)的简写,实际上是交易中包含的输出(CTxOut)。CTxOut的结构非常非常的简单,只有两个字段:

????class?CTxOut????? ????{????? ????public:? ??????CAmount?nValue;?????? ??????CScript?scriptPubKey;????? ????...????? ????}

每一个CTxOut代表了一个面值不同的硬币(Yay bit-”Coin”),其中nValue代表这个硬币的面值是多少,scriptPubKey是一段表示这个硬币的所有者是谁的脚本(通常包含了所有者的公钥),只有能提供正确的参数使这个脚本运行成功的人,才能把这个硬币“转让”给另外一个人。

为什么要给“转让”打引号?因为在转让的时候,并不是简单的把硬币中的scriptPubKey修改或是替换掉,而是会销毁和创造新的硬币(毕竟在数字的世界中销毁和创造虚拟硬币的成本很低)。每一个Bitcoin交易,都会销毁一批硬币,同时又创造一批硬币,新创造的硬币会有新的面值和新的所有者,但是被销毁的总面值总是大于等于新创造的总面值,以保证没有人可以随意增发。交易表示的是账本状态的变化。

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这样一个模型的特点是:

  1. 硬币(资产)是第一性的;

  2. 所有者是硬币的属性,每一枚硬币有且仅有一个所有者;

  3. 硬币不断的被销毁和创建;

是不是很简单?如果你觉得自己已经理解了Bitcoin和UTXO,恭喜你,你也已经理解了CKB和Cell!

Cell

Layer 1的关注点在状态,以Layer 1为设计目标的CKB设计的关注点很自然就是状态。Ethereum将交易历史和状态历史分为两个维度,区块和交易表达的是触发状态迁移的事件而不是状态本身,而Bitcoin协议中的交易和状态融合成了一个维度,交易即状态,状态即交易,正是一个以状态为核心的架构。

同时,CKB想要验证和长久保存的状态,不仅仅是简单的数字(nValue),而是任何人们认为有价值的、经过共识的数据。显然Bitcoin的交易输出结构满足不了这个需求,但是它已经给了我们足够的启发:只需要将nValue一般化,把它从一个存放整数的空间变成一个可以存放任意数据的空间,我们就得到了一个更加一般化的”CTxOut",或者叫Cell:

????pub?struct?CellOutput?{????????? ?????????pub?capacity:?Capacity,????????? ?????????pub?data:?Vec,????????? ?????????pub?lock:?Script,????????? ?????????pub?type_:?Option