教你如何极简上手 Nervos CKB 上的智能合约开发

Nervos CKB 是一条基于 PoW 的 Layer 1 公链，其 Cell 模型是比特币 UTXO 模型的泛化，因此它的智能合约开发有别于基于以太坊账户模型的智能合约开发。在本文中，Nervso CKB 核心开发者 Dylan 为大家详细介绍了如何在 CKB 上开发智能合约，欢迎更多的开发者们来 CKB 上体验开发的乐趣。

概 要

以太坊的合约是链上计算，合约调用者需要给出合约方法的输入，链上会完成计算并得到输出，CKB 的合约是链上验证，合约调用者需要同时给出输入和输出，链上完成输入到输出的验证。

举一个简单的类比，如果你想实现在合约中实现 y = sqrt(x) 函数，对于以太坊你需要给出 x 的值，合约会计算 y 的值；而对于 CKB 来说，你需要同时给出 x 和 y 的值，合约负责验证 x 与 y 是否满足 y = sqrt(x)。

从这个例子中可以看到，以太坊合约开发只需要关注输入和需要调用的合约函数即可，链上会完成计算和状态的更新，而 CKB 则需要在链外提前计算输入和输出，合约只需要按照相同的计算规则来验证输入和输出是否满足要求，换言之，CKB 需要同时实现链外的 Generator 和链上的 Validator，这两者的验证规则是一致的。

对于熟悉以太坊智能合约的开发者来说，CKB 的智能合约相当于是一种全新的开发模型，所有的状态改变都需要链外的 Generator 提前设定好，链上要做的只是验证状态改变是否符合规则。相比于以太坊的只需要在链上实现合约规则，CKB 需要在链外和链上同时实现两套相同的规则，这在一定程度上增加了合约开发的复杂度，不过好处是合约运行的复杂度可以大大降低，因为验证通常要比计算更简单。

还是上文提到的例子，如果你想在合约中实现 y = sqrt(x) 函数，以太坊需要在合约中实现根据输入 x 做开平方运算得到 y，而 CKB 的合约其实只需要判断 x 和 y 是否满足 x = y^2，显然平方的计算复杂度要远小于开平方的复杂度。换言之，CKB 的合约算法可以不需要跟链外 Generator 完全保持一致，只要两者的计算是等价的即可。

Cell 和 Transaction 的数据结构

因为 CKB 的合约本质上是通过交易来改变 Cell 的状态，因此我们强烈建议先熟悉 Cell 和 Transaction 的数据结构，否则会影响后续合约的理解，详情可以参考 Transaction Structure：

• https://github.com/nervosnetwork/rfcs/blob/master/rfcs/0022-transaction-structure/0022-transaction-structure.md

// Cell
{
   
   
  capacity: uint64,
  lock: Script,
  type: Script,
}

// Script
{
   
   
  code_hash: H256,
  args: Bytes,
  hash_type: String    // type or data
}

inputs、outputs 和 outputs_data 代表了 Cell 在一笔交易前后的状态变化，Cell 包含了 lock script(必需)和 type script(非必需)，CKB VM 会执行 inputs 中的所有的 lock scripts，以及 inputs 和 outputs 中的所有 type scripts，lock script和 type script 包含了对 Cell 状态约束的合约规则。

关于 Script 中 code_hash、args 以及 hash_type 可以参考Code Locating，请务必先阅读，否则会影响后续合约的理解：

• https://github.com/nervosnetwork/rfcs/blob/master/rfcs/0022-transaction-structure/0022-transaction-structure.md#code-locating

VM Syscall

由于我们需要在合约中判断 Cell 在一笔交易中前后的状态变化是否符合一定的规则，那么首先我们就需要在合约中可以获取到 Cell 和 Transaction 中的数据，CKB VM 提供了 syscall 帮助我们在合约中访问 Cell 和 Transaction 中的数据：

• ckb_load_tx_hash
• ckb_load_transaction
• ckb_load_script_hash
• ckb_load_script
• ckb_load_cell
• ckb_load_cell_by_field
• ckb_load_cell_data
• ckb_load_cell_data_as_code
• ckb_load_input
• ckb_load_input_by_field
• ckb_load_header
• ckb_load_header_by_field
• ckb_load_witness

可以看到 VM Syscall 提供了大量获取 Cell 和 Transaction 数据的方法，这些方法可以在 C 语言代码中直接调用，具体的参数和调用细节可以参考VM Syscall：

• https://github.com/nervosnetwork/rfcs/blob/master/rfcs/0009-vm-syscalls/0009-vm-syscalls.md

#include "ckb_syscalls.h"

// We are limiting the script size loaded to be 32KB at most.
// This should be more than enough.
// We are also using blake2b with 256-bit hash here,
// which is the same as CKB.
#define BLAKE2B_BLOCK_SIZE 32