【CKB.DEV 茶话会】如何在 CKB 上实现用户自定义 Token

本贴内容主要来自于 CKB.DEV 茶话会第一期，本期主题是：如何在 CKB 上实现 UDT，分享人是：Cipher 王博。

茶话会现场视频：
https://v.qq.com/x/page/x30304t25l4.html

CKB 的交易与合约模型

因为 CKB 与以太坊的编程模型完全不同，因此有必要在开始之前向大家介绍一下 CKB 的交易与合约模型。

首先 CKB 的交易模型是 UTXO 结构，每一笔交易会销毁一部分 Cells，生成一部分新的 Cells，Cells 是 CKB 网络上最小的结构单位。

CKB 的交易模型是和比特币类似的，但是在此基础上进行了扩展，在比特币上的销毁和生成规则是确定的，而 CKB 的核心进步点在于 CKB 上的脚本是用户可以自定义的。

比如说，我们现在在 CKB 上用的签名算法是 SECP256K1，这个和比特币，以太坊使用的签名算法是一致的，但是在比特币和以太坊上这个签名算法是写在节点里面的，是无法更改的，而在 CKB 上不存在原生的签名算法，如果你想在 CKB 上实现另一种签名算法 SECP256R1，你只需要自己编写关于 SECP256R1 的脚本，然后写入 Lock Script 就可以实现了，而在以太坊上需要实现这一功能必须经过硬分叉。而在 CKB 上签名算法是随时可替换的。

CKB 另一个较大的进步在于，在比特币上转账前后的余额必须一致，这一等式是固化在节点内的，因此比特币上只有原生的 BTC，无法实现其他的 UDT。而这一点在 CKB 上也是可以自定义的，也就是 CKB 内的 Type Script，也就是说用户可以在此基础上进行额外的转账规则的开发。比如用户可以自定义 Type Script 中的某一个字段在转账前后的余额必须一致，这实际上就可以在 CKB 上实现新的 UDT，因为这里面 Type Script 指定的对象可以不再局限于原生的 CKB Token，而可以是任意一种新创建的 UDT。

另外 CKB 和以太坊的设计模式是完全不同的。在以太坊上合约重点关注的是行为的意图，而不是行为的结果，相反的在 CKB 上，我们重点关注的是行为的结果。以太坊上的合约交互采用的是接口对接口的方式，而 CKB 的 Script 交互采用的是状态对状态的方式。

ERC20 回顾与分析

这边我们再回顾一下 ERC20 的内容，经过分析，我们会发现 ERC20 是存在非常多问题的：

常见 ERC20 合约提供的方法和事件

ERC20 仅定义了接口，未统一实现。你每创建一个新的 ERC20，都需部署一个新的合约，而用户很难一个个去了解每一个合约。另外由于每个新的合约都是开发者重新创建的，这导致很多的 ERC20 合约或故意或无意地出现了安全问题。
ERC20 接口中用户的行为是耦合的。比如其中的 totalSupply，mint，burn 是管理员的行为；而 balanceOf，approve，transfer 是普通用户的行为，而 allowance，transferFrom 则是授权用户的行为。我们可以看到这一个 ERC20 的合约内至少耦合了三种用户的行为，是相对混乱的。
ERC20 中的逻辑和数据是耦合的。合约的实现逻辑和用户地址下拥有的金额数据都是在这个合约内的，正因为这种耦合，因此以太坊上无法进行统一实现。

CKB 上实现 UDT 的设计思路：

逻辑与状态分离，使用统一的业务代码。安全将得到极大的保障。
用户行为、管理员行为、授权行为分离。
仅提供最核心的 UDT 功能。指提供最核心的 UDT 功能，保障开发者对 UDT 灵活性的需求。
采用面向状态，注重行为结果的设计模式，去定义 UDT 的行为。

最小化的 UDT

最小化 UDT 最核心的两大功能：一个是发币，这里需要定义 UDT 的基本信息，并保持 UDT 唯一性；另一个是转账，保证 UDT 前后的一致性。

发币：Create Action

Input Cells ：填入 Cells，销毁这部分 CKB 的状态。可以是大家目前正在持有的 CKB，也可以是正在使用中的 CKB 等等。

Output Cells：这边包括两部分，一个是 UDT_ID_CELL 用来描述这个 UDT 的逻辑规则、基本信息和唯一性。另一个是 UDT_BALANCE_CELL 用来描述这个 UDT 的余额，保证转账前后的一致性。

UDT_ID_CELL 这边主要包含几个内容：

Type Script：用于存放 UDT 创建的逻辑规则，和 UUID 用于描述这个 UDT 的唯一性；
Lock Script：简单而言就是签名算法，解释谁可以解开这个 Cell；
Data：用于存放 UDT 的定义数据。创建者信息，创建 UDT 数量，小数点尾数等等。

UDT_BALANCE_CELL 这边主要包含几个内容：

Type Script：用于存放 UDT 转账的逻辑规则，和 UUID 用于描述这个 UDT 的唯一性；
Lock Script：简单而言就是签名算法，解释谁可以解开这个 Cell；
Data：用于表示 UDT 的余额。

转账：Transfer Action

UDT 的转账会相对容易，销毁一部分 UDT，生成一部分新的 UDT 即可实现转账。

Input Cells ：
放入一部分 UDT_BALANCE_CELL(s) 作为 Input。

Output Cells ：
放入一部分 UDT_BALANCE_CELL(s) 作为 Output。

扩展 Minimal UDT

上面我们实现的是最小化 UDT，只设计了发币和转账这两个最基础的功能。那对于其他的复杂的功能要如何实现呢？

增发/销毁：Mint/Burn Action

对于 UDT 的管理员，他可能需要对 UDT 进行一些增发和销毁的操作。这里就需要对于我们上面创建的 UDT_ID_CELL 进行一些修改。

Input Cells ：

输入 UDT_ID_CELL，当然只有之前 UDT_ID_CELL 中 Lock Script 规定的管理员才可以进行这样的操作，不是谁都可以进行这样的操作的。
(optional) UDT_BALANCE_CELL：如果是销毁，就在这里输入需要销毁的 UDT 的地址和 UDT 数量。

Output Cells：

输出新的 UDT_ID_CELL，这是规则发生更改后，新生成的 UDT_ID_CELL；
(optional) UDT_BALANCE_CELL：如果是增发，就在这里输入增发的 UDT 需要发送到的地址和 UDT 数量。

授权：Approve/Transfer_from

那么如何实现授权行为呢？一样的我们可以在最小 UDT 方案上进行扩展。

Action Approve

Input Cells ：
输入UDT_BALANCE_CELL

Output Cells：
输出新的UDT_BALANCE_CELL_WITH_APPROVE，这是中间状态，表示这个 Cell 处于授权中的状态；

Lock：UDT_APPROVE_LOCK：这是一个 Script，其中写入了授权的逻辑规则
- 授权方信息：授权方的公钥
- 被授权方信息：被授权方的公钥
- 授权金额

这边的 UDT_APPROVE_LOCK 可以实现两种逻辑，一个是授权方可以用自己的私钥解开这个 Cell，使用其中的 UDT 金额；另一个是被授权方可以在授权金额的额度内，使用被授权方的私钥将这个 Cell 解开，使用其中的 UDT 金额。

Action Transfer_from

被授权方可以调用 Transfer_from，使用其中授权金额范围内的 UDT。

Input Cells ：
输入 UDT_BALANCE_CELL_WITH_APPROVE

Output Cells：
输出新的 UDT_BALANCE_CELL_WITH_APPROVE，可能授权金额没有完全使用，这是找零；
输出 UDT_BALANCE_CELL，这是被授权方转出的 UDT 部分。

注意：UDT_BALANCE_CELL_WITH_APPROVE 中的被授权方的信息，可以是 Lock Script 也可以是 Type Script。所以这里的被授权方可以是一个地址，也可以是 N 个地址，也可以是另一个合约。

在分享的最后，Cipher 还向大家介绍了一个 Token Swap 的例子。

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