PEG:区块链的 TCP/IP ？Cosmos 技术分析｜标准共识_ZONE

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。

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。

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。

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。

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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