深入解析Cosmos早期跨鏈生態——IBC非一日完成_COS

本文提及一個常被忽略的功能：Ethermint，即在Cosmos生態中啟用智能合約功能，此外詳細解釋了IBC工作原理。

作者|SEQ翻譯|頭等倉Jaden編譯|頭等倉Maggie譯文版權歸頭等倉所有，任何轉載請保留前言信息。

本文是Cosmos三部曲的第一部分。本文將闡明筆者在研究Cosmos的過程中學到的內容。希望這些內容有益于那些對Cosmos感興趣的人。目前Cosmos還處于早期開發階段。用于連接區塊鏈的IBC等組件目前處于研究/規范階段，因此在發布時可能會發生變化。

什么是Cosmos？

Cosmos是實現區塊鏈間互操作性的網絡和框架。這些區域由TendermintCore支持，這提供了一個高性能、連貫、安全的PBFT共識引擎，其中嚴格的分叉問責模式可以減少惡意行為。Cosmos不是一個產品，而是一個基于一系列普適性的模塊和工具的生態系統。

在Tendermint共識中，共識節點首先要經過多輪投票，然后才能就一個區塊的內容達成共識。當2/3的節點達成共識后，會通過狀態轉換邏輯運行區塊，并提供最終確定性。目前，以太坊的工作量證明共識中，共識過程是倒置的，礦工先選擇包含在區塊中的交易，然后更新運行狀態，最后“運行”嘗試挖礦。

TendermintBFT每秒最多可處理幾千筆交易。然而這只考慮了共識，應用層也是限制交易量的因素。Ethermint的速度已高達200tps，這遠遠超過當前版本的以太坊和比特幣的速度。

聲音 | 華軟資本董事長：負利率是否會影響未來數字貨幣信用或可計算交易體系值得深入探索:12月18日，華軟資本董事長、華夏新供給經濟學研究院院長在第一財經發布評論文章。文章表示，負利率對下一階段的貨幣形態發展帶來新的不確定性，也許為“另辟蹊徑”提供某些啟發。隨著信息技術和互聯網的發展，貨幣及其價值傳遞方式出現了根本性的轉變，以信用卡、網銀和移動支付為代表的電子貨幣，以及數字貨幣、區塊鏈和加密資產等都在快速發展。特別是以Facebook籌備計劃推出Libra(天秤座)為代表，其目標是發展成為一種“不企求對美元匯率穩定而追求實際購買力穩定”的加密數字貨幣，這對未來數字貨幣的重要性、演化形態和利率價格等引發了全球關注。與此同時，中國央行主導的主權數字貨幣DCEP已有實質進展，歐洲央行也開始考慮發行公共數字貨幣的多種方案。數字化相當程度上加速了全球資金流動，可以部分解釋利率下行原因，但負利率是否會影響未來數字貨幣的信用或可計算交易體系，更值得深入探索的。[2019/12/19]

很多項目都采用了Tendermint共識，包括BinanceChain，HyperledgerBurrow。值得注意的是，僅僅使用Tendermint共識并不意味著可以與Cosmos生態系統中的其他區塊鏈連接，這些項目還需要分叉代碼，將IBC部署為本機協議，從而通過IBC實現互操作性。

Tendermint共識算法遵循傳統方法，依靠所有驗證節點彼此通信達成共識。由于通信開銷有限，因此不能擴展成千上萬個驗證節點，而比特幣和以太坊則不同，他們可以擁有無限個驗證節點。當有100個驗證節點時，Tendermint可以運行。

聲音 | 原保監會副主席：區塊鏈等技術通過保險業務流程全面深入，提升了保險行業的業務效率:金色財經報道，近日，全國政協經濟委員會委員、國務院參事室特約研究員、原保監會副主席周延禮在“三亞財經國際論壇——全球格局變化下的應對與抉擇”上表示，近年來，科技和互聯網巨頭跨入保險界，大數據與人工智能成為保險科技的主要驅動力，大數據、云計算、區塊鏈、人工智能等技術通過保險業務流程全面地深入，提升了保險行業的業務效率，改變了產品形態與服務的交互方式，新的商業模式和保險生態隨之而產生。[2019/12/11]

因此，使用Tendermint構建的區塊鏈的缺點是，需要提前了解驗證節點，并且不允許礦工隨意出入網絡，這一點與比特幣和以太坊不同。

除此之外，它還要求系統保持時間概念，這在理論上是一個非常復雜的問題。雖然在實踐中，Tendermint已經證明，如果你使用各個節點集成的時間戳，就可以完美地解決這個問題。

在這方面，有人認為，相較于比特幣，Tendermint共識協議更“中心化”，因為Tendermint共識的驗證節點更少，并且必須提前了解。

假設超過2/3的驗證節點不進行惡意投票，Tendermint協議能確保安全性和活躍度。換句話說，如果少于1/3節點惡意投票，則協議可以保證安全性和活躍度。

主權

Cosmos的目標是：在Tendermint共識機制下，開發人員可以使用CosmosSDK輕松構建區塊鏈、通過治理獲取項目主權，以及獲取鏈間互操作性。這是Cosmos與Polkadot和以太坊2.0等競爭對手的主要差異。以太坊2.0和Polkadot則是共享安全性，鏈上存在一個“根鏈”來確保安全性，防止出現雙花。

聲音 | 國家醫療保障局副局長：國家醫療保障局將深入研究引入區塊鏈等先進技術:金色財經報道，國家醫療保障局副局長施子海表示，國家醫療保障局將不斷探索創新，深入研究引入5G和區塊鏈等先進技術，加快完善電子憑證功能和推廣應用，不斷優化設計、完善功能、簡化流程，提升群眾使用體驗，加強業務協同。[2019/11/26]

治理是指：由代幣委托人中的新功能，就必須完全依賴以太坊平臺的治理。然而，主權所有權也有權衡利弊。因為如果區域想要主權，就要有激勵其他人運行全節點、驗證/創建區域區塊的方法。雖然使用CosmosSDK可以輕松創建區塊鏈和發行代幣，但是創建自己的代幣還需要考慮法律/規章問題。你打算怎么分配代幣？你打算如何在交易所上市？如何激勵他人使用代幣。同時代幣不會被歸類為證券？這些都會影響ICO的結果。由于每個區域都需要自己的驗證節點，而驗證節點數量是有限的，因此每個區域都會試圖說服驗證節點驗證自己的區塊。

每個區域/應用程序本質上都是一個迷你DAO，并不是所有人都樂于交出項目主權、并依靠社區來決定項目的未來。Cosmoshub已經證明這行得通，但其他項目方可能并不希望自己的應用程序是一個迷你DAO。如果有競爭對手獲得區域的1/3代幣，那么可能會拒絕所有治理投票，從而阻礙項目進展。

某些區域的安全性可能會比CosmosHub低很多，因為每個開發人員都需要驗證自己的區塊鏈，并使用POS代幣化，而且沒有簡單的方法來驗證驗證節點的設置，以確保安全性。雖然Cosmoshub目前非常安全，這歸功于當前質押的代幣價值非常高，但是如果質押的代幣大幅減少時，區域的安全性則還有待觀察。雖然Cosmos一開始的主要目標是為區域提供主權，但現在希望連接Hub的驗證節點能驗證/創建區域的區塊，從而提供共享安全性。要達到這個目標，Cosmos需要尋找一種方法來激勵驗證節點。另一種選擇是，如果開發人員不想創建代幣，也不想要主權，那么他們就可以在像Ethermint一樣在區域的EVM上構建DAPP。

聲音 | 香港金融發展局董事：香港金融服務的質量將隨著區塊鏈等應用的深入進一步提升:據新華網報道，中共中央、國務院日前印發了《粵港澳大灣區發展規劃綱要》，大灣區共同家園投資有限公司總裁、香港金融發展局董事胡章宏表示，伴隨新的政策出臺，大灣區建設國際科技創新中心，香港打造一系列新的中心、平臺以及發展特色金融等目標的推進，香港金融體系的結構將愈發豐富。隨著區塊鏈等科技應用的深入以及金融科技等新業態的不斷培育，香港金融服務的質量和效率也將進一步提升。[2019/2/21]

以上內容就是每種方法的潛在優點和缺點。但與以太坊和Polkadot強迫性的共享安全性不同，Cosmos給開發者提供選擇，讓他們自己決定。

區塊鏈的層

從架構的角度來看，每個區塊鏈可以分為三個概念層：

應用層：負責更新交易狀態。

網絡層：負責傳播交易以及與共識相關的信息。

共識層：使節點能夠就系統當前狀態達成共識。

狀態機與應用程序層相同。它定義了應用程序的狀態和狀態轉換功能。其他層負責在連接到網絡的節點上復制狀態機。

在CosmosSDK是一個通用框架，簡化了在TendermintBFT上創建區塊鏈app的過程。CosmosSDK的目標是創建一個模塊生態系統，開發人員能輕松啟動專用應用程序的區塊鏈，無需從頭編寫代碼。任何人都可以為CosmosSDK創建一個模塊，并且在區塊鏈中使用現成的模塊、并將模塊導入到app中都非常簡單。

聲音 | 法中委員會秘書長林碧溪：中法兩國深入區塊鏈及人工智能合作:據人民網消息，2018年第五屆中法團隊合作創新獎即將在巴黎揭幕，法中委員會秘書長林碧溪表示，今年提交的候選項目中，區塊鏈、人工智能、數字化工具的項目明顯增加，且涉及領域非常廣泛，覆蓋核電站老化預測的解決方案、區塊鏈學歷認證及智慧城市能源管理等領域。林碧溪指出，中法兩國創新合作的多樣性，體現在創新合作的跨領域特征中。當今世界技術革新非常迅速，從區塊鏈、人工智能到數字應用，都需要中法合作團隊及時掌握并適應形勢，才能致力于開發未來的新技術。[2018/11/30]

TendermintBFT共識通過應用程序區塊鏈接口連接到應用程序。該協議可以被包含在在所有編程語言中，開發人員可按需選擇。

中心輻射型拓撲

(編者注：拓撲，幾何圖形或空間在連續改變形狀后還能保持不變的一些性質）

Cosmos是中心輻射型拓撲，因為每個區域互相連接復雜程度過大——如果要將每個區域互聯，則網絡中的連接數將隨區域數量呈二次方增長。因此，如果網絡中有100個區域，那么相當于要4950個連接線。

區域是常規的異構區塊鏈，而中心hub是專門將區域連接在一起的區塊鏈。當區域與hub建立IBC連接時，區域可以自動訪問與其連接的區域。因此，每個區域只需要與hub建立連接，因為hub數量一定，因此建立的連接是有限的，不會無限增長。Hub還可以防止區域內出現雙花。這意味著當區域從hub接收代幣時，只需要信任發送代幣的區域和其路徑中的Hub。Hub不會驗證或執行其他區域提交的交易，因此用戶有責任將代幣發送到他們信任的區域。

Cosmos網絡中將有很多Hub，第一個啟動的Hub是CosmosHub，其原生代幣稱為ATOM。ATOM僅適用于CosmosHub，而每個hub都有自己的代幣。CosmosHub的交易費用不僅可以用ATOM支付，還可以使用其他代幣。而其他hub則不同，類似IRIShub中只可以使用IRIS支付交易費用。

如上所述，CosmosHub是該網絡中的眾多hub之一，目前staking比例約為70％，ATOM的市值為8億多美元。IRISnet是第二個推出的hub，目前質押的IRIS約為28％，市值不到1700萬美元。本月末即將推出第三個hub，代幣為SENT，其市值約為340萬美元。這3個hub的安全性差別很大，隨著越來越多的hub和區域互相連接，對驗證節點需要更多代幣激勵。

Ethermint——在Cosmos生態中啟用智能合約功能

標準的Cosmos區域/hub并沒有智能合約功能。因此為了要啟用智能合約功能，應用層通過ABCIAPI從共識層中抽離，從而在Tendermint共識下，Cosmos可以移植并使用其他區塊鏈的代碼，并訪問EVM。這就是所謂的Ethermint。

因此，開發人員可以將區域連接到Ethermint等專用區域，基于Solidity建立和運行智能合約，同時享受比現有POW機制性能更好的tendermint共識。正常的以太坊運行速度約為每秒12.5筆交易，而Ethermint的上限為200TPS。與現有版本的以太坊相比，速度非常快。以太坊正在開發自己的擴展性解決方案，使用的是以太坊2.0，很快就會推出。如果需要，開發人員可以輕易將以太坊的現有工具/應用程序移植到Ethermint。

除了垂直拓展，還可以通過多個“平行鏈”增加交易量。這個平行鏈運行相同應用程序并由同一組驗證節點操作。因此，如果1個Ethermint區域的上限是200TPS，那么平行運行4個Ethermint區域，理論上可以達到800TPS。

目前，以太坊上有大量的開發人員/應用程序，如果開發人員將他們的DAPP遷移到Ethermint，就會失去與以太坊的本地兼容性，但可以獲得Cosmos生態系統中Ethermint及其他區域的兼容性。

IBC

IBC是指鏈間通信協議，是一種端到端、跨鏈連接的狀態協議，使得獨立分布式賬本的模塊經過身份驗證后可以進行可靠、有序地相互通信。具有IBC協議的分類帳本必須為提供一組特定功能，用于驗證共識和生成加密承諾證明，并且IBC數據包中繼器有望訪問網絡協議和物理數據鏈，讀取分類帳本的狀態，并將數據提交給另一個賬本。

在IBC架構中，模塊不是直接通過網絡基礎設施相互發送消息，而是創建要發送的消息，然后通過“中繼者(relayer)”進行中繼。“中繼者”在鏈下運行，當提交數據數據時，可以利用連接兩個區塊鏈的輕客戶端連續掃描每個分類帳本的狀態，在另一個分類帳上執行交易。為了實現兩個互聯的分類賬之間操作數據一致，IBC要求在分類賬之間至少存在一個正確實時的中繼過程。我們要激勵中繼者來執行此任務。

中繼過程必須能夠訪問兩個鏈上的賬戶，并且有足夠的余額來支付交易費用。中繼者可以采用應用級方法來收回這些費用，例如通過在IBC通信數據包中包含一筆支付給自己的費用。

可以將IBC協議地信息傳遞過程高度概括為：首先，區域1在區塊鏈上提交信息，并根據協議將代幣A放在第三方托管。其次，區域1達成共識，然后信息傳遞到IBC模塊后創建一個數據包，并作為證據添加到區域1的“出鏈列隊”中。而通過區域1的輕客戶端，所有中繼者可以持續監控區域1的狀態。中繼者將選擇傳遞這些IBC數據包消息，向Hub1提交證明。然后，Hub1發送收據，證明它已收到來自區域1的消息，中繼者1將證明發送回區域1。然后通過另一個發送到Hub1的收據，區域1中那個IBC數據包從”出鏈隊列“中移除、減少相應代幣，并發送證明。Hub1驗證該證明并生成相應代幣。

雖然可以選擇UDP傳輸，但是代幣傳輸需要在IBC中有TCP連接。每個發送信息、收據將占用至少2個區塊，因此使用CosmosHub出塊時間作為示例，區域和hub之間傳輸一筆交易可能需要至少41.28秒。然后，還必須考慮當時的總交易量和相關的手續費價格，才能確定是否能使用2個或以上連續的區塊。在第二部分中，我們將研究多跳路由、跨多個路徑、橋接分區代幣傳輸的潛在問題，同時還要會探討其他互操作性解決方案，這些解決方案可以解決一些問題，補充Cosmos生態系統。

原文：https://medium.com/@CryptoSeq/cosmos-an-early-in-depth-analysis-at-the-ecosystem-of-connected-blockchains-part-one-508cd679bac5

稿源：https://first.vip/shareNews?id=1939&uid=1

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