OSM:区块链的 TCP/IP ？Cosmos 技术分析｜标准共识

Cosmos简介

以传统互联网的角度来看，正是由于IP协议的中继左右，让我们熟知的HTTP、P2P、IEEE、WiFi等协议相互连接，才有了我们可以在HTTP协议上登录网页版微信，利用P2P协议将文件通过网页版微信传输等应用场景。而以Cosmos、Polkadot为代表的跨链技术正在构建区块链领域的IP协议，故而有人将跨链技术视为区块链3.0时代。

Cosmos原理

图中最左侧和最右侧的4条公链在没有Hub的情况下要实现连接，就必须在彼此之间新建一条通道，但如果有了Hub，它们都只需要与Hub连接，由Hub实现跨链的中转。

Hub本身也是一条公链，使用CosmosSDK开发，具备tendermint结构；Hub连接的公链以及公链的代理链被称作「Zone」，所有的Zone都需要实现IBC通信标准。

现场 | 万向区块链董事长肖风：到2020年底 区块链的总体框架已经搭建完成:金色财经现场报道，10月27日，第六届区块链全球峰会于上海开幕，峰会上万向区块链董事长肖风演讲表示，到2020年底，区块链的总体框架已经搭建完成，很类似互联网确认了TCP/IP协议，可预见的是应用的大爆发。整个区块链应用的分层，分别是网络、数据库、存储、计算、账本、治理、应用、商业。从上到下就是从互联网到区块链，从下往上就是从区块链到互联网，而分布式账本就是两者的分界线。[2020/10/27]

CosmosSDK架构

baseapp：定义了一个基本ABCI应用的模版，与Tendermint通信。开发者也可以根据自己的需求重写。

应用程序：包括gaia、basecoin、democoin。其中gaia就是hub主程序，basecoin以及democoin是提供的两个示例应用。

声音 | 陶庆先：区块链技术化解了传统文化传播中可能存在的知识产权、渠道控制等风险:据湖南日报报道，湖南省中国特色社会主义理论体系研究中心省社科院基地特约研究员陶庆先发文《善用区块链技术 创新湖湘文化传播》，文章表示，区块链技术是一种可以根据时间先后顺序记录文化传播活动全员、全过程、全方位信息，并在不同中心进行数据存储的信息管理方式，它化解了传统文化传播中可能存在的知识产权、渠道控制等风险，对于扩大湖湘文化影响、促进湖湘文化交流意义重大。[2019/6/6]

plugins：cosmos-sdk的基本单元，每个plugin都是baseapp的功能扩展，包含各自的消息和交易处理逻辑。

目前SDK已经集成了一些重要的plugin：

staking：POS相关的实现，包括：绑定，解绑，通货膨胀，费用等操作。

科研外包平台推出基于区块链的数据验证平台 赋能生物制药行业:Scientist.com周一宣布将推出基于区块链技术的数据认证平台DataSmart。生物技术和制药公司，特别是那些处于药物开发临床前和临床阶段的公司，需要向监管机构证明其研究数据的准确性，而DataSmart则可以为这些电子提交数据提供担保。[2018/5/1]

ibc：跨链协议IBC的实现，也是Cosmos支持跨链的主要插件。

governance：治理相关的实现，如提议、投票等。

auth：定义了一个标准的多资产账户结构，开发者可以直接嵌入自己的账户体系中。

bank：定义资产的转移。

PegZone原理

基于Cosmos-sdk开发的区块链能够轻松满足实时最终性，然而现存的Bitcoin和Ethereum这类使用POW共识的区块链并不具备此特点，只能属于概率最终性，无法防止区块链的回滚。对于这类链，团队采用PegZone方案来解决。

中信银行行长孙德顺：加大区块链、云计算等领域的投入，将雄安新区建设成智慧城市:雄安新区设立一周年前夕，中信银行透露了该行支持雄安新区建设的相关工作和未来的布局规划。中信银行行长孙德顺介绍说，下一步，中信银行将以参与雄安新区智慧城市建设为切入点，加大互联网、大数据、云计算、人工智能和区块链等前沿领域的科技投入，密切与领先科技企业、大型互联网公司、金融科技公司、顶尖科研机构进行深度合作，着力打造集移动、互联、智能为一体的智慧银行，把金融科技融入客户服务中，适应雄安新区“高点定位”规划要求，为雄安新区发展提供有力支撑。[2018/3/31]

上图我们可以看出PegZone可以分为5个部分：

SmartContract：资产托管的角色，保管以太坊中的代币和Cosmos中的代币。主要提供了lock、unlock、mint、burn四个方法。

Witness：是一个以太坊全节点，监听以太坊合约的event，并等待100个区块产生后，封装WitnessTx提交到PegZone中来证明在以太坊内状态更改。

PegZone：PegZone是基于Tendermint的区块链，负责维护用户的账户信息，允许用户之间资产的转移，并提供交易查询。

Signer：使用secp256k1对交易进行签名，以便签名能够高效的被智能合约验证，对应于智能合约的校验者公钥集合。

Relayer：中继器负责交易转发。将所有Signer签名后的SignTx转发到smartcontract中。

以太网到Cosmos的传输过程

合同在Cosmos端接收lock带有ERC20令牌和目的地地址的交易。它将收到的资金锁定在挂钩区域的共识，记录通知转发器的事件。

中继器通过RPC连接到以太坊完整节点，监听Lock事件。

一旦节点收到智能合约的存款，它就等待100个街区，然后生成并签署SignWitnessMsg证明宇宙钉区正在监听的事件的证据。

挂钩区域接收证人交易，直到超级大多数投票权见证了事件。每个BeginBlock调用peg区域检查是否有任何传入的以太坊传输已达到超过大多数确认。

然后，节点使用内部事务更新状态，以反映某人想要从以太坊发送令牌并生成IBCWitness将令牌转换为指定的目标链.

合约操作过程如下图

Cosmos到以太网的传输过程

ABCI应用程序收到IBCRelay要求刻录以太坊令牌的请求，并根据IBC规范处理它。ABCI应用程序生成一个有效的以太坊交易，其中包含{地址，令牌地址，金额，非现金}，并将其写入其状态。

每个签名应用程序正在监视ABCI状态中的新事务，并检测新事务。

每个签名应用程序使用secp256k1使用以太坊智能合约已知的密钥签署交易。

每个签名应用程序都将其中继提交回ABCI应用程序以SignRelayMsg进行复制。

定期查询ABCI应用程序事务的中继进程看到事务已达到所需的中继阈值。

其中一个中继器通过调用该unlock函数将事务发送到智能合约

智能合约用于ecrecover检查它是否由与交易高度相对应的超级大多数验证器集签名。智能合约释放交易中指定的令牌，使其可用于目标地址。

标准共识分析

Cosmos目前有CosmosHub模块跨链PegZone模块IBC模块治理相关模块等一系列全生态环境，从愿景上看，Cosmos希望打造成一个区块链互联网。所以需要解决跨链的问题，目前未知并未在跨链方面看到成熟方案，这个目标还是很远大，但很难实现，类比互联网网络没有共识层，只要解决好传输问题，就可以完成基本的通信，但区块链不一样，它的特色就是有不同的共识模型，这是它的生命力，也是它进步的方向。

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