解析RGB協定：設計原理、技術特性及安全性挑戰

本文 Beosin 將為大家詳細講解 BTC 生態非常重要的一類資產發行協議—— RGB 協議。

2023年下半年，各類BTC 衍生協議的生態迅速發展。除了Ordinals 協議與BRC20 的再度爆火，Atomicals、Taproot Assets 等協議也受到了市場的廣泛關注。本文Beosin 將為大家詳細解說BTC 生態非常重要的一類資產發行協議－ RGB 協定。

一、RGB 協定發展

RGB協議的作用是在閃電網路上為比特幣增加了智慧合約功能，基於零知識證明的狀態通道協議，允許用戶在鏈下進行隱私保護的交易。

RGB不是一個代幣協議，但它具備發行與管理多種高度可擴展、可編程和保密的資產的能力，或可以在金融以外的許多其他行業中發揮重要作用。其協議的發展經歷了多個重要階段，從最初的構思到目前為比特幣和閃電網路帶來智慧合約功能的RGB v0.10版本。

1.2016年，Giacomo Zucco基於Peter Todd的理念，提出了RGB協議的初步構想。

2.2017年，BHB Network推出了RGB協定原始版本，並獲得了Poseidon Group的支援。

3.2019年，Maxim Orlovsky和Giacomo Zucco成立了LNP/BP標準協會，推動RGB向實際應用發展，Maxim Orlovsky博士開始重新設計RGB協定。

4.2021年，該協會展示了RGB協定的圖靈完備虛擬機器（AluVM），RGB也開始在閃電網路上運作。

5. 2022年，推出了為Bitcoin和Lightning Network編寫RGB智慧合約的新語言Contractum及其新網站。

6. 2023年4月，發布了RGB v0.10版本，為比特幣和閃電網路帶來完全支援智慧合約的功能，標誌著RGB協定進入最為重要的發展階段。

二、RGB 協定設計邏輯

RGB協定的核心思想是圍繞著共識和鏈下資料儲存建構的。

首先，分散式係統最重要的價值是共識的維護，利用比特共識層隻需要保留對帳本事件的簡短的加密提交（cryptographic commitments），證明特定資料存在但不透露實際資料內容的技術，通常透過哈希函數實現，僅在鏈上儲存這些提交去保證資料的真實性和完整性，進而減少了鏈上資料的負擔。

RGB設計的帳本資料儲存在鏈下，也就是說所有的合約資料和狀態轉換都保留在鏈下，而不是在區塊鏈上。利用單次使用密封和狀態轉換來追蹤和驗證智能合約的狀態，在不將全部資料儲存在鏈上的情況下，有效地處理和驗證智能合約的狀態和交易。

RGB的基礎層是比特幣區塊鏈，包括Nakamoto PoW共識和交易帳本。雖然不需要在鏈上儲存任何數據，但仍需要遵循現有的基礎設施，並利用比特幣交易作為這些承諾的儲存。

2.1 客戶端驗證

RGB智慧合約在客戶端驗證模式下，所有資料都將保留在比特幣交易之外，例如比特幣區塊鏈或閃電網路通道狀態，使該係統能夠在閃電網路之上運作，也為高階的協定可擴展性和隱私提供了基礎。

2.2 RGB 智能合約

RGB 智能合約的基本構成包括Genesis（創世）、State（狀態）和Transitions（轉換），每個部分承擔著不同的功能和角色：

Genesis（創世）

Genesis是智能合約的初始化聲明，它定義了合約的基本屬性和規則。這包括合約的類型、目的和任何初始設定。在程式碼中，genesis部分定義了合約的起始點，例如在一個驗證合約中，它可以指定初始的身份資訊。

State（狀態）

State代表了合約在任何給定時刻的當前狀態，是合約資料的即時快照，包括了所有的變數值和資產資訊。

Transitions（轉換）

Transitions是定義從一個狀態轉換到另一個狀態的規則。這些規則決定了狀態如何根據合約邏輯而變化。 op Revocation和op Transfer是轉換的例子，它們定義瞭如何從一個Identity狀態轉移到另一個，或者如何在代幣之間進行轉移。

透過這三個組成部分提供了一種方式來定義和執行各種操作和協議。 Genesis設定了基礎規則和參數，State維護了合約的當前訊息，而Transitions則規定了狀態之間的變化邏輯，共同構成了RGB智能合約的核心架構。

2.3 一次性密封（single-use-seals）

為了確保安全和有效率地管理資產轉移，同時保護用戶隱私。 RGB協議使用了「single-use-seals」的方法，這種方法允許將資產（如代幣）與比特幣的一個特定交易輸出綁定，使得每次資產轉移都需要「打開」一個舊的密封並“創建”一個新的密封。一次性封裝用於代表資產的所有權或合約狀態。每次狀態轉移或交易發生時，相關的封裝會被關閉並創建新的封裝，這樣做的好處是，每個密封隻能使用一次，從而防止了資產的重複使用或雙重支付，確保了交易的安全性，進而確保資產的轉移不可竄改。

同時，由於這些操作是在客戶端進行的，而不是全部儲存在區塊鏈上，因此大大增強了用戶的隱私保護，並減少了對區塊鏈空間的佔用，提高了整體網路的效率和可擴展性。

single-use-seals的邏輯步驟：

1. 每個RGB合約的開始都是一個創世操作，這裡會定義初始狀態和相關的一次性封裝，代表了合約中定義的資產或權限的初始分配。

2. 在合約中，狀態（State）被用來表示目前資產或權限的配置。每個狀態都與一個一次性封裝相關聯，表示目前的所有權或權限。

3. 當需要轉移或改變資產或權限時，涉及到狀態的轉換（Transitions）。這個過程包括關閉目前的一次性封裝（表示舊的狀態）並建立新的封裝（代表新的狀態）。

4. 關閉一個封裝涉及驗證其完整性並標記為已使用，以防止重複使用。然後，基於合約規則建立新的封裝，以代表新的狀態。

5. 交易發生時，合約參與者需要驗證相關的一次性封裝是否有效，以確保交易的合法性。這個驗證過程是自動的，由RGB節點和參與的錢包協作完成。

三、RGB 協定的特性

RGB的特性體現在RGB智能合約的創新，以下為大家介紹一些關鍵點：

1. 模式（Schema）概念

RGB協定採用了模式（Schema）的概念，類似於物件導向程式設計中的類別。模式用於定義RGB資產的標準，方便錢包、交易所、瀏覽器和BTC節點支援RGB資產。在這個框架中，一個具體的RGB合約是某個模式的實例，由該模式的建構函數（「創世操作」）所創造。這種方法分離了合約開發者（模式開發者）和合約發行者的角色，使得後者無需具備程式設計或安全知識。

2. AluVM虛擬機

RGB協定也引進了AluVM虛擬機，這是一台圖靈完整的虛擬機，類似以太坊的EVM。它可以執行幾乎所有類型的計算，但受到操作步驟數的限製。 AluVM透過累積的計算複雜度度量來限製計算，類似於以太坊的gas消耗機製。

3. 合約定義範例

在合約定義方面，RGB協定使用特定的資料類型，如PgpKey，這些類型不是合約的直接組成部分，而是可以被多個合約共享。合約的狀態和操作，如Identity和Revocation，被定義為合約狀態的組成部分和可能的狀態轉換。

4. 合約實例和狀態轉換

合約實例化是透過將模式應用於具體情況來完成的，例如，meSatoshiNakamoto實現了DecentralizedIdentity模式，定義了初始狀態並將其分配給一次性密封。狀態轉換，如透過Revocation操作，涉及更新身分並將其指派給新的一次性密封。

5. 擴展合約功能

RGB協議允許擴展合約功能，例如添加IOU（I OWE YOU）代幣，在合約中表現為可擁有的狀態IOYTokens。此外，還有全域狀態，如IOYTicker和IOYName，這些是合約的全域屬性，不被任何一方直接擁有。

6. 狀態擴展的概念

狀態擴展的概念允許公眾參與合約的特定邏輯部分，例如透過聲明Burn的方式。狀態擴展操作允許任何人在不進行鏈上承諾的情況下創建狀態擴展，類似於未打包進區塊的比特幣交易。

7. 合約介面（Contract Interface）

標準化通訊：合約介面提供了與RGB節點交流的標準方式，要求它傳回有語義意義的狀態並創建操作。

類似於以太坊的ERC標準：這些介面類似於以太坊的ERC標準，通用的介面被稱為"RGBxx"，作為獨立的LNP/BP標準定義。

8. 建立通用代幣介面範例

介面定義：定義了全域狀態（如Ticker和Name）和擁有的狀態（如Inflation和Asset），以及操作（如Issue和Transfer）。

介面實作：實作介面時，將特定模式的狀態和操作與介面綁定。例如，FungibleToken介面為DecentralizedIdentity模式實作了全域和擁有的狀態綁定。

四、RGB 協定應用

金融方面的應用:

1.用於創建代表公司或專案股份的通證，集中發行但透過去中心化的方式交易，提高市場流動性和透明度。

2. 管理貸款和債券，透過智慧合約實現自動化的貸款和債券發行和還款。

3. 創建運行在閃電網路上的穩定幣，並將這些穩定幣可以作為支付手段。

4. 創建去中心化交易所（DEX）。

5. 應用例如演算法過度抵押的穩定幣等AMM解決方案，為市場提供流動性和穩定性。

非金融領域的應用:

1. 用於管理自主身分解決方案，使個人能夠控製和管理他們的數位身分資訊。

2. 創建一個去中心化的全球名稱註冊係統，以便人們能夠註冊和管理網域名稱和其他網路識別碼。

3. 管理數位內容的所有權和許可權，包括版權和許可證。

4. 用於通證化藝術品，為藝術家和收藏家提供了一種新的數位所有權和交易平台。

5. 管理DAOs，以實現去中心化的決策和治理。

6. 用於建立可證明和可驗證的稽核日誌係統，以提高企業和專案的透明度和可信度。

五、目前RGB 協定的風險

1. 不穩定性

目前的RGB協定是首個完全支援智慧合約的版本，後續RGB協定可能會進行一些重大的更新或修改，這會導致目前開發的合約無法在後續版本安全、穩定地運作。 RGB的客戶端驗證節點也仍在更新中，還未有穩定的版本。

2. 複雜性

RGB協定的設計與實作都相當複雜，基於RGB協定開發的智慧合約需要考慮許多RGB協定的特性。例如，基於RGB協議發行的代幣，如果交易失敗或是沒有得到RGB節點的確認，那麼這些代幣不屬於任何UTXO，相當於被銷毀了，開發者和項目方需要仔細考慮這類情況對於項目代幣經濟的影響。

總結

RGB協定目前仍處於非常早期的階段。 RGB協定透過其獨特的模式定義、AluVM虛擬機、靈活的合約狀態管理和擴展機製，展現了其在BTC智能合約領域的創新，支援在比特幣網路和閃電網路上進行多種資產的發行和轉移。但目前RGB協定與閃電網路尚未完全相容，智能合約的開發與運作未有安全保障，用戶使用RGB協定時需留意風險。