解析 RGB 协议的设计与特点，以及面对的安全挑战

一文带你了解 RGB 协议。

撰文：Beosin

2023 年下半年，各类 BTC 衍生协议的生态迅速发展。除了 Ordinals 协议与 BRC20 的再度爆火，Atomicals、Taproot Assets 等协议也受到了市场的广泛关注。

此前，Beosin 已为大家分析了几类 BTC 衍生协议的风险：《BTC 生态爆火，解析其各类衍生协议的潜在机遇与风险》。本文 Beosin 将为大家详细讲解 BTC 生态非常重要的一类资产发行协议—— RGB 协议。

一、RGB 协议发展

RGB 协议的作用是在闪电网络上为比特币增加了智能合约功能，基于零知识证明的状态通道协议，允许用户在链下进行隐私保护的交易。

RGB 不是一个代币协议，但它具备发行与管理多种高度可扩展、可编程和保密的资产的能力，或可以在金融之外的许多其他行业中发挥重要作用。其协议的发展经历了多个重要阶段，从最初的构想到目前为比特币和闪电网络带来智能合约功能的 RGB v0.10 版本。

1. 2016 年，Giacomo Zucco 基于 Peter Todd 的理念，提出了 RGB 协议的初步构想。

2. 2017 年，BHB Network 推出了 RGB 协议原始版本，得到了 Poseidon Group 的支持。

3. 2019 年，Maxim Orlovsky 和 Giacomo Zucco 成立了 LNP/BP 标准协会，推动 RGB 向实际应用发展，Maxim Orlovsky 博士开始重新设计 RGB 协议。

4. 2021 年，该协会展示了 RGB 协议的图灵完备虚拟机（AluVM），RGB 也开始在闪电网络上运行。

5. 2022 年，推出了为 Bitcoin 和 Lightning Network 编写 RGB 智能合约的新语言 Contractum 及其新网站。

6. 2023 年 4 月，发布了 RGB v0.10 版本，为比特币和闪电网络带来完全支持智能合约的功能，标志着 RGB 协议进入最为重要的发展阶段。

二、RGB 协议设计逻辑

RGB 协议的核心思想是围绕着共识和链下数据存储构建的。

首先，分布式系统最重要的价值是共识的维护，利用比特共识层只需要保留对账本事件的简短的加密提交（cryptographic commitments），证明特定数据存在但不透露实际数据内容的技术，通常通过哈希函数实现，仅在链上存储这些提交去保证数据的真实性和完整性，进而减少了链上数据的负担。

RGB 设计的账本数据存储在链下，也就是说所有的合约数据和状态转换都保留在链下，而不是在区块链上。利用单次使用密封和状态转换来追踪和验证智能合约的状态，在不将全部数据存储在链上的情况下，有效地处理和验证智能合约的状态和交易。

RGB 的基础层是比特币区块链，包括 Nakamoto PoW 共识和交易账本。虽然不需要在链上存储任何数据，但仍需要遵循现有的基础设施，并利用比特币交易作为这些承诺的存储。

2.1 客户端验证

RGB 智能合约在客户端验证模式下，所有数据都将保留在比特币交易之外，例如比特币区块链或闪电网络通道状态，使该系统能够在闪电网络之上运作，也为高级别的协议可扩展性和隐私提供了基础。

2.2 RGB 智能合约

RGB 智能合约的基本构成包括 Genesis（创世）、State（状态）和 Transitions（转换），每部分承担着不同的功能和角色：

Genesis（创世）

Genesis 是智能合约的初始化声明，它定义了合约的基本属性和规则。这包括合约的类型、目的和任何初始设置。在代码中，genesis 部分定义了合约的起始点，比如在一个身份验证合约中，它可以指定初始的身份信息。

State（状态）

State 代表了合约在任何给定时刻的当前状态，是合约数据的实时快照，包括了所有的变量值和资产信息。

Transitions（转换）

Transitions 是定义从一个状态到另一个状态转换的规则。这些规则决定了状态如何根据合约逻辑发生变化。op Revocation 和 op Transfer 是转换的例子，它们定义了如何从一个 Identity 状态转移到另一个，或者如何在代币之间进行转移。

通过这三个组成部分提供了一种方式来定义和执行各种操作和协议。Genesis 设定了基础规则和参数，State 维护了合约的当前信息，而 Transitions 则规定了状态之间的变化逻辑，共同构成了 RGB 智能合约的核心架构。

2.3 一次性密封（single-use-seals）

为了确保安全和高效地管理资产转移，同时保护用户隐私。RGB 协议使用了「single-use-seals」的方法，这种方法允许将资产（如代币）与比特币的一个特定交易输出绑定，使得每次资产转移都需要「打开」一个旧的密封并「创建」一个新的密封。一次性封装用于代表资产的所有权或合约状态。每次状态转移或交易发生时，相关的封装会被关闭并创建新的封装，这样做的好处是，每个密封只能使用一次，从而防止了资产的重复使用或双重支付，确保了交易的安全性，进而确保资产的转移不可篡改。

同时，由于这些操作是在客户端进行的，而不是全部存储在区块链上，因此大大增强了用户的隐私保护，并减少了对区块链空间的占用，提高了整体网络的效率和可扩展性。

single-use-seals 的逻辑步骤：

1. 每个 RGB 合约的开始都是一个创世操作，这里会定义初始状态和相关的一次性封装，代表了合约中定义的资产或权限的初始分配。

2. 在合约中，状态（State）被用来表示当前资产或权限的配置。每个状态都与一个一次性封装相关联，表示当前的所有权或权限。

3. 当需要转移或改变资产或权限时，涉及到状态的转换（Transitions）。这个过程包括关闭当前的一次性封装（表示旧的状态）并创建一个新的封装（代表新的状态）。

4. 关闭一个封装涉及到验证其完整性并标记为已使用，以防止重复使用。然后，基于合约规则创建一个新的封装，以代表新的状态。

5. 交易发生时，合约参与者需要验证相关的一次性封装是否有效，以确保交易的合法性。这个验证过程是自动的，由 RGB 节点和参与的钱包协作完成。

三、RGB 协议的特性

RGB 的特性体现在 RGB 智能合约的创新，下面为大家介绍一些关键点：

1. 模式（Schema）概念

RGB 协议采用了模式（Schema）的概念，类似于面向对象编程中的类。模式用于定义 RGB 资产的标准，便于钱包、交易所、浏览器和 BTC 节点支持 RGB 资产。在这个框架中，一个具体的 RGB 合约是某个模式的实例，由该模式的构造函数（「创世操作」）创建。这种方法分离了合约开发者（模式开发者）和合约发行者的角色，使得后者无需具备编程或安全知识。

2. AluVM 虚拟机

RGB 协议还引入了 AluVM 虚拟机，这是一个图灵完备的虚拟机，类似于以太坊的 EVM。它可以执行几乎所有类型的计算，但受到操作步骤数的限制。AluVM 通过累积的计算复杂性度量来限制计算，类似于以太坊的 gas 消耗机制。

3. 合约定义示例

在合约定义方面，RGB 协议使用特定的数据类型，如 PgpKey，这些类型不是合约的直接组成部分，而是可以被多个合约共享。合约的状态和操作，如 Identity 和 Revocation，被定义为合约状态的组成部分和可能的状态转换。

4. 合约实例和状态转换

合约实例化是通过将模式应用于具体情况来完成的，例如，meSatoshiNakamoto 实现了 DecentralizedIdentity 模式，定义了初始状态并将其分配给一次性密封。状态转换，如通过 Revocation 操作，涉及更新身份并将其分配给新的一次性密封。

5. 扩展合约功能

RGB 协议允许扩展合约功能，如添加 IOU（I OWE YOU）代币，在合约中表现为可拥有的状态 IOYTokens。此外，还有全局状态，如 IOYTicker 和 IOYName，这些是合约的全局属性，不被任何一方直接拥有。

6. 状态扩展的概念

状态扩展的概念允许公众参与合约的特定逻辑部分，如通过声明 Burn 的方式。状态扩展操作允许任何人在不进行链上承诺的情况下创建状态扩展，类似于未打包进区块的比特币交易。

7. 合约接口（Contract Interface）

标准化通信：合约接口提供了与 RGB 节点交流的标准方式，要求它返回有语义意义的状态并创建操作。

类似于以太坊的 ERC 标准：这些接口类似于以太坊的 ERC 标准，通用的接口被称为「RGBxx」，作为独立的 LNP/BP 标准定义。

8. 创建通用代币接口示例

接口定义： 定义了全局状态（如 Ticker 和 Name）和拥有的状态（如 Inflation 和 Asset），以及操作（如 Issue 和 Transfer）。

接口实现：实现接口时，将特定模式的状态和操作与接口绑定。例如，FungibleToken 接口为 DecentralizedIdentity 模式实现了全局和拥有的状态绑定。

四、RGB 协议应用

金融方面的应用:

1. 用于创建代表公司或项目股份的通证，集中发行但通过去中心化的方式交易，提高市场流动性和透明度。

2. 管理贷款和债券，通过智能合约实现自动化的贷款和债券发行和还款。

3. 创建运行在闪电网络上的稳定币，并将这些稳定币可以作为支付手段。

4. 创建去中心化交易所（DEX）。

5. 应用例如算法过度抵押的稳定币等 AMM 解决方案，为市场提供流动性和稳定性。

非金融领域的应用:

1. 用于管理自主身份解决方案，使个人能够控制和管理他们的数字身份信息。

2. 创建一个去中心化的全球名称注册系统，以便人们能够注册和管理域名和其他网络标识符。

3. 管理数字内容的所有权和许可权，包括版权和许可证。

4. 用于通证化艺术品，为艺术家和收藏家提供了一种新的数字所有权和交易平台。

5. 管理 DAOs，以实现去中心化的决策和治理。

6. 用于创建可证明和可验证的审计日志系统，以提高企业和项目的透明度和可信度。

五、当前 RGB 协议的风险

1. 不稳定性

当前的 RGB 协议是首个完全支持智能合约的版本，后续 RGB 协议可能会进行一些重大的更新或者修改，这会导致目前开发的合约无法在后续版本安全、稳定地运行。RGB 的客户端验证节点也仍在更新中，还未有稳定的版本。

2. 复杂性

RGB 协议的设计和实现都相当复杂，基于 RGB 协议开发的智能合约需要考虑很多 RGB 协议的特性。例如，基于 RGB 协议发行的代币，如果交易失败或是没有得到 RGB 节点的确认，那么这些代币不属于任何 UTXO，相当于被销毁了，开发者和项目方需要仔细考虑这类情况对于项目代币经济的影响。

总结

RGB 协议目前仍处于非常早期的阶段。RGB 协议通过其独特的模式定义、AluVM 虚拟机、灵活的合约状态管理和扩展机制，展现了其在 BTC 智能合约领域的创新，支持在比特币网络和闪电网络上进行多种资产的发行和转移。但目前 RGB 协议与闪电网络还未完全兼容，智能合约的开发和运行未有安全保障，用户使用 RGB 协议时需留意风险。

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