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走進Cosmos之入門_ACK

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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。

FxMacro:10月10日批準以太坊期貨ETF的可能性非常高:金色財經報道,FxMacro發布推文稱,10月10日批準以太坊期貨ETF的可能性現在非常高,BTC現貨ETF可能會推遲到年底,ETH/BTC在未來 2-3 個月內似乎是一個相當不錯的交易。[2023/8/11 16:19:07]

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。?

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。

Archimedes:暫未受Curve池漏洞直接影響,正重新評估發布策略:8月1日消息,DeFi借貸市場Archimedes發推表示,使用舊版本Vyper編譯器的Curve池受到可重入漏洞的影響,影響了Archimedes的兩個v2合作伙伴AlchemixFi、MetronomeDAO,但對Archimedes及用戶沒有直接影響,Archimedes正在重新評估發布策略,并權衡單一流動性池策略的所有選項。[2023/8/1 16:10:43]

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

接下來介紹一筆普通交易的流程,例如Alice轉給Bob100atom代幣。

賓夕法尼亞大學區塊鏈黑客松在DoraHacks.io正式啟動:據官方消息,賓夕法尼亞大學區塊鏈黑客松(Penn Blockchain Hackathon)申請入口已在開發者激勵平臺DoraHacks.io正式開啟。本次活動由賓法大學區塊鏈協會主辦,擁有來自Boba、Solana、Avalanche、ATARCA等團隊贊助,總獎金池達3600美元。2月11日23: 30-2月12日23: 30, 參賽項目可通過Dorahacks.io提交BUIDL信息.

Penn Blockchain Hackathon 2023以Real World Utility為主題,設置EVM、Solana、Avalanche、Data四大賽道,旨在鼓勵支持高實用性開源項目建設。[2023/2/11 12:00:30]

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;

八月無聊猿買家僅263人,下降至16個月來低點:9月7日消息,整個 8 月,BAYC迎來了263位獨立買家。這是2022年新買家的最低數量,也是16個月以來的最低點。在過去三個月中,獨立買家的減少導致銷量持續下降。據統計從 2022 年 5 月的 611 人減少到 6 月的 424 人,這導致銷售額從 2.23 億美元下降 63% 至 8200 萬美元。?獨立買家進一步下降至 7 月的 290 名和 8 月的 263 名,導致過去兩個月銷售額降至 6000 萬美元以下。2022 年 8 月的交易量約為 5800 萬美元。 (Beincrypto)[2022/9/7 13:14:27]

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。

Web3游戲開發平臺Machinations.io完成330萬美元A輪融資,Hiro Capital領投:5月25日消息,Web3游戲開發平臺Machinations.io宣布完成330萬美元A輪融資,本輪融資由Hiro Capital領投。融資資金將用于員工招聘及功能開發。

Machinations.io 專門用于解決設計游戲經濟系統的困難。它使游戲設計師能夠對游戲系統進行大規模模擬,一鍵獲得數百萬的游戲進程數據。[2022/5/25 3:41:38]

/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。

//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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