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MOS:走進Cosmos之入門_OSMO

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導讀

跨鏈作為近兩年來區塊鏈技術一個炙手可熱的方向,吸引了許多人的目光。

從技術層面看,Cosmos無疑可以與Polkadot并稱“跨鏈雙雄”,兩者的技術路線并無明顯的優劣之分,只是開發理念各有千秋。

Cosmos最初是由Tendermint團隊構建的開源社區項目,它將自己定義為“一個由多條獨立平行區塊鏈組成的去中心化網絡”,和Polkadot一樣,也由中繼技術實現。

Cosmos到底是如何解決跨鏈過程中遇到的各項問題的,本文通過對其架構和跨鏈交易流程的解讀,帶我們進一步了解Cosmos。

什么是Cosmos

Cosmos作為跨鏈雙雄之一,定位為一個可擴展、易用、互操作的區塊鏈互聯網。

首先介紹Cosmos的三個重要組成部分

Hub:本質上是一條中繼鏈,由官方進行維護,被當作跨鏈消息的信任中心;

Zone:參與到Cosmos網絡中的應用鏈,允許不同類型的區塊鏈加入進來;

IBC:鏈間通信協議。

他們三者的關系我們從上面的簡圖中看到,位于中心的是Hub。

Hub管理著許多被稱為“Zone”的應用鏈,在Cosmos網絡中,由Hub來追蹤記錄各個Zone的狀態,而每一個Zone有義務不停地把自身產出的新區塊反向匯報給Hub。

Hub與Zone直接通信,而Zone與Zone之間通過IBC間接通信。

當Zone對Hub建立起一個IBC連接,它可以自動訪問其他連接到該Hub上的Zone,這意味著Zone無需與其他Zone連接,而僅僅連接到Hub上即可。

韓國金融監督院將舉行虛擬資產公示草案和會計監管指南說明會:7月24日消息,韓國金融監督院發布公告,根據1001號財務公示披露草案和《會計監督指南》,公開了《虛擬資產主席公示最佳事例》。金融監督院將與會計有關組織單位,就虛擬資產相關會計監督方針、基準書公開草案、公示最佳事例和審計準則舉行說明會和專家座談會。[2023/7/24 15:55:00]

當一個Zone通過Hub收到來自其他Zone的代幣時,它只需要信任Hub,而不需要信任網絡中所有其它的Zone。

為什么Cosmos不直接利用IBC建立Zone與Zone之間的連接?

事實上,隨著接入到網絡中Zone的數量上升,以直連方式實現通信會導致鏈路數量呈平方級上升,如此快速的增長顯然會令網絡不堪重負。

Cosmos架構

Cosmos作為一個多鏈互操作的跨鏈平臺,支持不同種類應用鏈接入到Cosmos的網絡,如圖所示:

一般來說,應用鏈可以分成兩種類型:概率鏈和確定性鏈。

概率鏈是指只能根據區塊鏈網絡參與者在不同分叉鏈上的比例,而以一定概率認為某條鏈是主鏈。一般來說比特幣通過6個區塊以上來達到確認,而以太坊通過15個區塊以上來達到確認。

確定性鏈指的是每個區塊的狀態都是確定的,在未來的任意時刻你都可以從創始塊開始復現推演每個區塊的狀態。

Cosmos中的Hub理論上可以接入上述兩者,只不過對于概率鏈的支持在實踐中要相對麻煩一些。這是因為從底層設計來講,IBC跨鏈通信協議發揮作用的前提在于區塊鏈的不可逆。?

美SEC在FTX破產后半年至少采取了17次與加密相關的執法行動,環比增長183%:6月8日消息,在加密貨幣交易所 FTX 破產后的六個月內,證券監管機構采取的與加密貨幣相關的執法行動顯著增加。在 FTX 破產前的六個月里,美國證券交易委員會(SEC)采取了大約 6 次執法行動。在 FTX 于 2022 年 11 月 11 日破產后的六個月內,SEC 與加密貨幣相關的執法行動至少 17 次,比上一時期增加 183%,該分析尚未考慮 SEC 對幣安和 Coinbase 提起的兩起訴訟。[2023/6/8 21:24:36]

所以Cosoms試圖通過“PegZone”橋接鏈來實現概率鏈的互操作性。PegZone是追蹤記錄另一條區塊鏈狀態的區塊鏈,它要將自己橋接的某條概率鏈上的狀態確定為不可逆的,使得這些狀態得以與IBC兼容。

其中這里的ABCI是應用層的區塊鏈如何與共識層交互的接口,共識層和網絡層是由CosmosSDK底層實現,只需實現相關的ABCI接口即可自行搭建一條鏈。

ABCI接口和CosmosSDK會在接下來的Cosmos系列中會詳細介紹。

交易流程

接下來介紹Cosmos的交易流程,Cosmos的交易分為普通交易和跨鏈交易,普通交易通過應用鏈內的共識上鏈,跨鏈交易通過IBC跨鏈協議進行交易。

▲?普通交易

Cosmos的普通交易和以太坊類似,也是一個帳戶模型,有著From,To和Amount關鍵字段。

普通交易Msg:

typeMsgSendstruct{FromAddressgithub_com_cosmos_cosmos_sdk_types.AccAddressToAddressgithub_com_cosmos_cosmos_sdk_types.AccAddressAmountgithub_com_cosmos_cosmos_sdk_types.Coins}交易流程

U.S. Bitcoin Corp將管理重組后的Celsius礦業部門:5月26日消息,高性能計算設施供應商U.S. Bitcoin Corp(USBTC)將管理重組后的Celsius Network LLC(Celsius)礦業部門。根據擬議的Celsius重組,USBTC將與重組后的公司簽訂一項或多項運營和服務協議,成為以前由Celsius擁有的所有采礦資產的獨家運營商。USBTC還將從Fahrenheit每年獲得1500萬美元的Celsius挖礦資產管理費用(扣除運營費用)。USBTC預計在121800臺礦機完全通電后,其管理的總安裝算力將提高約12.2 EH/s。[2023/5/26 10:41:16]

接下來介紹一筆普通交易的流程,例如Alice轉給Bob100atom代幣。

1.Tendermint收到該筆交易,調用BaseApp的CheckTx校驗該筆交易的有效性;

2.Tendermint出塊,調用BaseApp的BeginBlock,檢查區塊的高度、Gas消耗情況和節點投票情況;

3.Tendermint調用BaseApp的DeliverTx,執行區塊中的交易;

4.減少Alice100atom,增加Bob100atom,存儲Alice和Bob的賬本。

5.區塊內交易全部執行完成后,Tendermint調用BaseApp的EndBlock收尾,包含執行完成后的事件和相關的驗證者集合等等;

6.Tendermint調用BaseApp的Commit,IavlStore構建MerkleTree;

SEC主席:加密貨幣當下已經必須遵守證交會的規定:金色財經報道,美國證交會主席根斯勒表示:加密貨幣當下已經必須遵守證交會的規定。[2023/3/7 12:46:20]

7.通過返回的MerkleTreeRoot生成區塊哈希,進行一下輪出塊。

▲?跨鏈交易

交易結構

IBC協議中包含了三個主要的交易類型:

MsgPacket:定義了IBC協議的跨鏈交易數據包,包含跨鏈交易、目的鏈的超時高度和時間戳。

/IBC數據包typeMsgPacketstruct{PacketProofcommitmentexported.ProofProofHeightuint64Signersdk.AccAddress}//數據包定義了一種通過IBC跨不同鏈傳輸數據的類型typePacketstruct{//跨鏈交易數據Databyte//number對應于發送和接收的順序,必須按序發送和接收Sequenceuint64//標識來源鏈上的端口SourcePortstring//標識來源鏈上的通道SourceChannelstring//標識目的鏈上的端口DestinationPortstring//標識目的鏈上的通道DestinationChannelstring//標記數據包超時的區塊高度TimeoutHeightuint64//數據包超時的區塊時間戳TimeoutTimestampuint64}MsgAcknowledgement:定義IBC協議的響應數據包,包含跨鏈交易執行成功或者失敗的狀態。

/IBC響應數據包typeMsgAcknowledgementstruct{PacketAcknowledgementbyteProofcommitmentexported.ProofProofHeightuint64Signersdk.AccAddress}?MsgTimeout:定義IBC協議的超時數據包,包含下一個接收包的序列號。

ETH短時突破1300美元,24H漲幅為2.5%:行情顯示,ETH短時突破1300美元,現報1293.75美元,24H漲幅為2.5%。[2023/1/9 11:02:12]

//IBC超時數據包typeMsgTimeoutstruct{PacketNextSequenceRecvuint64Proofcommitmentexported.ProofProofHeightuint64Signersdk.AccAddress}當應用鏈雙方在Hub注冊后,彼此發現就可以通過路由進行跨鏈交易。

IBC跨鏈流程

我們通過一個例子來介紹IBC的跨鏈交易,ChainA和ChainB都是基于CosmosSDK搭建的應用鏈,Relayer作為一個鏈下中繼負責輪詢和路由IBC的數據包,這里的大致流程如下所示:

ChainA->relayer->hub->relayer->ChainB為了更加清晰的描述ChainA的跨鏈交易是如何到達ChainB的,relayer和hub之間只是負責路由,這里簡化了relayer到hub之間的過程。

ChainA的Alice轉給ChainB的Bob100atom

1.ChainA的Tendermint收到該筆交易,調用BaseApp的BeginBlock,檢查區塊的高度、Gas消耗情況和節點投票情況;

2.執行區塊中的交易,減少Alice100atom,增加托管賬戶Escrow100atom,存儲Alice和Escrow的賬本。

3.構建跨鏈交易MsgPackage數據包,根據DestinationChannel和DestinationPort定位Outgoing隊列,將MsgPackage存入該隊列;

4.區塊內交易全部執行完成后,Tendermint調用BaseApp的EndBlock收尾,包含執行完成后的事件等等,?再調用BaseApp的Commit,調用IavlStore持久化等操作;

5.IavlStore通過當前所有的IavlTreeRoot構建MerkleTree;

6.ChainA的Tendermint通過Treeroot生成區塊哈希;

7.ChainA的Tendermint準備進行下一輪出塊;

8.中繼器Relayer輪詢ChainA的Out隊列,發現Outgoing隊列存在MsgPackag;

9.中繼器Relayer解析MsgPackage數據包來源和目的;如果發現ChainB的區塊高度大于超時高度,移除ChainA的MsgPackage,向ChainA的inComming隊列發送MsgTimeout數據包;

10.中繼器Relayer向ChainB的Incomming隊列發送包含MsgPackage數據包,ChainB隨后解析MsgPackage,驗證MsgPackage的有效性;

11.托管賬戶Escrowmint100atom,然后向Bob發送100atom;

12.ChainB構建MsgAcknowledgement數據包,中繼器Relayer輪詢ChainB的Incomming隊列,將其放入ChainB的Outgoing隊列;

13.ChainA收到ChainB的MsgAcknowledgement或者MsgTimeout數據包,如果MsgAcknowledgement包含執行失敗的狀態或者存在MsgTimeout數據包,則根據數據包內的信息進行向托管賬戶贖回對應的金額。

跨鏈難題

▲?Relayer作惡問題

場景描述:Relayer是鏈下的一個傳遞跨鏈消息的組件,任何人可以啟動Relayer來傳遞消息。

方案:所有驗證在鏈上進行,Relayer只做消息傳遞。

效果:可多個Relayer同時工作,跨鏈消息的有效性和有序性的保證和Relayer無關,至少一個不作惡Relayer即可工作

▲?跨鏈存在性證明

我們可以看到,在每個IBC數據包的結構中都包含:

struct{Proofcommitmentexported.ProofProofHeightuint64Signersdk.AccAddress}其中ProofHeight是對應的區塊高度,Proof是MerkleProof,Signer是發送者的地址,跨鏈雙方維護對方的輕節點,提供類似SPV證明的機制。

▲?跨鏈交易事務

IBC跨鏈協議中定義了兩種關于包含狀態的跨鏈交易數據包:

MsgAcknowledgement:定義IBC協議的響應數據包,包含跨鏈交易執行成功或者失敗的狀態。

//MsgAcknowledgementreceivesincomingIBCacknowledgementtypeMsgAcknowledgementstruct{PacketAcknowledgementbyteProofcommitmentexported.ProofProofHeightuint64Signersdk.AccAddress}MsgTimeout:定義IBC協議的超時數據包,包含下一個接收包的序列號。

//MsgTimeoutreceivestimed-outpackettypeMsgTimeoutstruct{PacketNextSequenceRecvuint64Proofcommitmentexported.ProofProofHeightuint64Signersdk.AccAddress}來源鏈通過MsgAcknowledgement數據包,可以判斷跨鏈交易是否執行成功,如果執行失敗來源鏈做出相對的回滾。

來源鏈通過MsgTimeout數據包,可以判斷一個跨鏈交易的數據包是否超時,如果超時來源鏈做出相對的回滾。

結論

總體來說,Cosmos作為與Polkadot齊名的跨鏈雙雄之一,在架構設計和IBC跨鏈協議上有許多值得我們學習借鑒的地方。

接下來的Cosmos系列文中會詳細介紹IBC協議和Tendermint共識詳解,敬請期待!

作者簡介

江哲

來自數據網格實驗室BitXHub團隊主要負責區塊鏈賬本互操作技術相關研究工作

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