对比特币的继承与创新！深入理解公链 CKB 的 Cell 模型

为了理解底层公链 CKB 的 Cell 模型，我们前置了几篇概念性文章，讲述了我们应该 以状态为中心设计区块链系统的，以及这么做带来的好处。并且在上一篇文章中，详细分析了 比特币 UTXO 模型和以太坊的 Account 模型，以及进行了对比分析。终于，我们要来了解集大成者 Cell 模型了。（前排提示：一遍看不懂没关系，多看几遍就懂了）

秘猿科技区块链小课堂第 18 期

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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去了灵活性，难以扩展；
• 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。

对这些问题没有答案，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 中我们学到了什么

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，并不是简单地把硬币中的 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。

这样一个模型的特点是：

• 硬币（资产）是第一性的；
• 所有者是硬币的属性，每一枚硬币有且仅有一个所有者；
• 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