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。
美財政部官員:財政部正在領導一個工作組以研究數字美元的廣泛影響:金色財經報道,?美國財政部負責金融機構事務的助理部長Graham Steele就金融服務數字化發表了講話并談到了CBDC。Steele表示,財政部正在領導一個機構間工作組,以補充美聯儲的工作?,并考慮任何潛在的美國數字美元的更廣泛影響?。Steele還提到在最大限度減少金融犯罪的同時保護用戶隱私的挑戰,以及線下功能增強彈性和金融包容性的潛力。[2023/6/14 21:37:08]
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。?
Gemini計劃推出國際版加密貨幣衍生品交易所:金色財經報道,據兩名知情人士透露,由Cameron Winklevoss和Tyler Winklevoss創立的加密貨幣交易所Gemini一直在準備推出一家國際加密貨幣衍生品交易所。去年11月,在衍生品交易領域占有重要市場份額的國際頂級交易所之一FTX的倒閉,為更多尋求填補這一空白的潛在競爭對手打開了大門。美國加密貨幣交易所Coinbase也一直在努力建立其海外業務。但美國商品期貨交易委員會(CFTC)近日對幣安進行起訴,原因是該交易所違反美國衍生品交易法,因此海外加密貨幣業務受到了市場的關注。[2023/3/30 13:34:11]
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
AGIX持有量排名第18位的地址向幣安轉入333萬枚AGIX:金色財經報道,據 0xScope Protocol 監測,AGIX 持有量排名第 18 位的地址(0x1bea 開頭)向幣安轉入 333 萬枚 AGIX,目前仍持有 216 萬枚 AGIX。該地址在 2021 年 1 月至 3 月期間買入了大量 AGIX,今日是該地址首次轉移其持有的 AGIX。[2023/2/8 11:54:35]
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;
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:
Valkyrie旗下兩支加密信托基金已籌集約7400萬美元:金色財經報道,根據提交給美國證券交易委員會(SEC)的修訂文件,截至第二季度末,數字資產管理公司Valkyrie旗下兩支專注于加密貨幣的信托基金已籌集到7360萬美元。其中,提供了Tron(TRX)代幣敞口的Valkyrie Tron Trust目前已籌集到接近5000萬美元的資金。提供AVAX代幣敞口的Valkyrie Avalanche Trust 已籌集了近2400萬美元。(CoinDesk)[2022/9/16 7:00:07]
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。
加密貨幣和區塊鏈公司在五個月內至少籌集了 264 億美元:金色財經報道,據加密籌款數據庫 Dove Metrics 的數據,加密貨幣和區塊鏈公司在今年前五個月的 992 筆交易中至少籌集了 264 億美元。這一數額是去年同期 88 億美元的三倍。1 月至 5 月期間,全球加密貨幣資金的最大份額來自基礎設施(34%),其次是中心化金融(26.3%)。[2022/6/25 1:30:34]
//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
Tags:MSGACKMOSCOSmsg幣什么時候交易STACKLumosMetaverse3X Long Cosmos Token
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