科普 | Cosmos 區塊鏈的工作原理_HUB

在第一部分中，我們從開發一條單獨的區塊鏈以及區塊鏈應用程序的視角介紹了Cosmos。但如前所述，Cosmos最關建的特性之一是互操作性，即賦能多種區塊鏈之間的交互。為了更好地理解這一特性的運作原理，我們首先需要了解Cosmos中用于支撐其互操作性的基礎架構：“Hub以及Zone”。

Hub和Zone

Cosmos網絡中的區塊鏈應用了一種中心輻射模型：

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位于中心的是Hub。Hub管理著許多被稱為“Zone”的獨立區塊鏈，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。類似地，每一個Zone也需要同步Hub的狀態。

但這里有個棘手的問題——Zone之間并不直接同步各自的狀態，而是通過發向Hub的數據包間接通信。要想弄清楚這一流程，我們首先需要調研其背后的支撐機制：跨鏈通信。

美國說唱歌手Megan Thee Stallion與Cash App合作發布比特幣科普視頻:美國說唱歌手Megan Thee Stallion與由Square開發的移動支付服務Cash App合作發布了一段名為“Bitcoin for Hotties”的視頻。該視頻從她的角度解釋了什么是比特幣，為什么比特幣有價值等內容。Megan Thee Stallion在Instagram上擁有超過2410萬粉絲，在 Twitter上擁有640萬粉絲。（Bitcoin News）[2021/8/8 1:41:10]

IBC是如何工作的

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。

歐科云鏈集團正式啟動區塊鏈科普行動“星途計劃”:歐科云鏈集團于4月26日，正式宣布啟動了區塊鏈科普行動——“星途計劃”，行動包括將在全國范圍展開系列沙龍，加大力度推進區塊鏈科普進機關、進國企、進校園等，聯合政府部門、行業協會等共同構建起更加完善和有效的區塊鏈科普教育生態，與此同時，直擊區塊鏈科普現存痛點，推出簡單易懂的“秒懂區塊鏈”公益短視頻課。

該計劃旨在全維度推動社會建立對產業更清晰的認知，與“鯤鵬計劃”一道助力數字經濟及區塊鏈產業本身健康發展夯實“人才”和“產業認知”兩大基礎。[2021/4/26 20:59:37]

通過保持各種跨Zone代幣的固定總額，Hub可以預防雙重支付問題。這些代幣可以通過一種被稱為“幣包”的特殊IBC數據包而實現Zone之間的跨鏈轉移。

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以及代幣來源的Zone，而不需要信任網絡中所有其它的Zone。

現場 | 火幣中國推出數字經濟及區塊鏈產業科普新書:金色財經現場報道，12月6日，由海南省工業和信息化廳主辦，南南合作金融中心協辦，海南生態軟件園、火幣中國承辦的“海南自貿港數字經濟和區塊鏈國際合作論壇”在海口舉行，這是全球首次區塊鏈部長級論壇。

在本次論壇上，火幣中國舉行了“數字經濟及區塊鏈產業科普系列新書發布”儀式，希望通過教材、專業教育、培訓等多種方式，幫助從業者、高校、研究機構深入了解區塊鏈，從而建立起區塊鏈全局性知識模型，真正推動區塊鏈應用落地。火幣中國CEO袁煜明介紹，將聯合機械工業出版社面向普通高等教育推出《區塊鏈導論》、《區塊鏈系統設計與應用》和《區塊鏈新商業模式分析》系列教材，這是國內最早推動的區塊鏈教材之一；火幣中國還積極參與數字經濟的研究，由中信出版社出版的新書《讀懂Libra》已經上市；由火幣中國負責編寫的區塊鏈技術科普讀物《區塊鏈技術進階指南》將于12月面世；首本行業內最全的區塊鏈應用案例集《區塊鏈產業應用100例》在本次論壇進行了首次刊印。[2019/12/6]

讓我們看個例子：

動態 | 人民日報官方微博科普區塊鏈 強調區塊鏈不等于比特幣:人民日報官方微博今早發表9圖科普區塊鏈。其中涉及區塊鏈的特點有：1、安全；2、不可篡改；3、可訪問；4、無第三方。區塊鏈對未來的影響：1、不需繁瑣個人證明；2、看病避免反復檢查；3、旅行消費更加便捷；4、交易無需第三方。同時強調，區塊鏈不等于比特幣。比特幣只是區塊鏈技術的一種應用，區塊鏈還有醫療衛生、食品安全、版權保護等諸多應用領域。[2019/10/28]

假設當前由兩條區塊鏈：Zone1以及Zone2。現在如果我們想要從Zone1上發送代幣到Zone2，會發生什么呢？

要讓數據包從Zone1發送到Zone2，Zone1首先要向Hub發送一個指向Zone2的數據包。

緊接著Hub向Zone2發送一則證明，表示Zone1向其發布了一個數據包。

在此之后，Zone2必須驗證關于Zone1的證明是否真實。為此，Zone2要利用Zone1存儲在Hub中的區塊頭。我們前面提到過Hub幫助Zone同步記錄其它每一個Zone的狀態，而Hub是通過記錄其它Zone的區塊頭實現這一功能的。

動態 | 區塊鏈技術入選科普雜志《科學美國人》2019十大突破性技術榜單:據新浪網今日新聞報道，美國科普雜志《科學美國人》公布 2019 十大突破性技術榜單。區塊鏈技術因在保障食品安全中的作用而上榜。 入選榜單具體原因：區塊鏈技術的發展應用將顯著改善食品污染源數據追蹤的困境。利用區塊鏈云端系統，食品制造商可以依次在計算機儲存各類過程的信息。[2019/9/29]

現在你可能會疑問：為什么Cosmos不直接利用IBC建立Zone與Zone之間的連接？為什么需要進行Hub和Zone的設計？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。以100個Zone接入到網絡中為例，如果各個Zone直接都要建立起IBC連接，則網絡中需要有4950條通信鏈路！如此快速的增長顯然會令網絡不堪重負。

采用“Hub與Zone”模型令Cosmos能夠無視Zone的數量而實現跨鏈通信，并支持網絡的不斷拓展。

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Cosmos網絡的正常運轉離不開IBC，正是因為它才能讓多條承載著不同應用和驗證者集的獨立區塊鏈實現互操作。

創世“Hub”:CosmosHub

如前所述，Hub是連接不同Zone的組件，而CosmosHub正是Cosmos網絡中第一個Hub，它通過IBC連接其它的Zone。Cosmos網絡上構建的第一個區塊鏈會應用該主Hub來與網絡中其他的Zone進行交互。這就意味著CosmosHub必須具備足夠高的安全性來保證使用它的Zone能安全地進行互操作。

橋接非Tendermint共識的區塊鏈

目前為止，我們探討了基于Tendermint共識的區塊鏈是如何利用IBC和Hub進行交互的。然而Cosmos并不局限于Tendermint共識鏈的跨鏈操作。

我將在下文粗略解釋Cosmos如何兼容其它不同共識算法的區塊鏈。

一般來說，區塊鏈可以分成兩種類型：不可逆鏈和概率鏈。

不可逆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；概率鏈是指你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。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發揮作用的前提在于區塊鏈的不可逆。如果區塊鏈是概率鏈，Hub就不能保證跨Zone的代幣總額固定。如前所述，Hub如果想要實現無雙重支付的跨Zone代幣轉移，就必須保證在Zone與Zone之間某一代幣的總額是固定的。

Cosoms試圖通過“PegZone”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。

還跟得上嗎，少年？現在我只剩下最后一個問題要跟你探討：區塊鏈究竟為什么需要要互操作性？

為什么互操作性如此重要？

眾所周知，區塊鏈是不可逆賬本。然而和其他軟件一樣，隨著時間推移，用于構建區塊鏈的軟件也需要進行迭代和升級。一蹴而就、無懈可擊的軟件簡直是天方夜譚，所以軟件的改動不可避免。“治理”問題就是討論如何對區塊鏈底層軟件的改動進行提案、決議以及應用。

以比特幣為例，由比特幣基金會、比特幣核心開發者、礦工以及用戶來發起底層改動的提案，并以協作的方式實現升級。而以太坊則依靠開發者和用戶社區的群策群力來做出此類決議。

Cosmos的做法與上述兩者大相徑庭。不同于常見的、統攝全網的治理機制，Cosmos允許每個Hub構建自己的治理策略。

任何持幣人都可以發起變更提案，由該Zone或Hub的驗證者和持幣委托人對提案進行投票。提案的內容包括但不限于對系統預置參數的變更、軟件更新，甚至是hub在處理竊幣、入侵或漏洞時所采取的政策性升級。

同樣每個Zone也具備各自的治理機制。

舉例而言，Cosmos支持在Hub端強制應用不可逆性的同時，每一個Zone都可以根據自身需要設置是否不可逆。想要了解更多，可以閱讀這篇文章《Cosmos中的Hub治理機制流程》。

在我看來這種設計十分強大，同時也被大大低估了。如果非要從本篇博文中提取出什么核心論點的話，也就是下面這一段話了：

Cosmos在底層設計上不認為能通過有限的規則治理大千世界中形形色色的經濟網絡，不認為存在特定的一個規則集合讓大家都稱心如意。這一道理不言自明，看看比特幣自運行以來由于哲學和分歧引起的眾多分叉。另一方面，從以太坊的治理中我們可以看出，持幣人無法以規范的形式實現治理或是形成合力拒絕不規范的治理，這對生態的發展起到了副作用，阻礙了以太坊的更新升級。

Cosmos試圖通過獨立區塊鏈之間的互操作性解決這一問題，即使并且尤其這些區塊鏈擁有不同的治理政策。因此Cosmos最核心的價值屬性就是在社會和經濟領域的可拓展性。它為其生態之上的用戶和開發者提供了無限的自由，以及不加約束的實驗潛能。

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