Cosmos 簡介
以傳統網際網路的角度來看，正是由於 IP 協議的中繼左右，讓我們熟知的 HTTP、P2P、IEEE、WiFi 等協議相互連線，才有了我們可以在 HTTP 協議上登入網頁版微信，利用 P2P 協議將檔案透過網頁版微信傳輸等應用場景。而以 Cosmos、Polkadot 為代表的跨鏈技術正在構建區塊鏈領域的 IP 協議，故而有人將跨鏈技術視為區塊鏈 3.0 時代。
Cosmos 原理
圖中最左側和最右側的 4 條公鏈在沒有 Hub 的情況下要實現連線，就必須在彼此之間新建一條通道，但如果有了 Hub ，它們都只需要與 Hub 連線，由 Hub 實現跨鏈的中轉。
Hub 本身也是一條公鏈，使用 Cosmos SDK 開發，具備 tendermint 結構；Hub 連線的公鏈以及公鏈的代理鏈被稱作「Zone」，所有的 Zone 都需要實現 IBC 通訊標準。
Cosmos SDK 架構
- baseapp ：定義了一個基本ABCI應用的模版，與 Tendermint 通訊。開發者也可以根據自己的需求重寫。
- 應用程式 ：包括 gaia、basecoin、democoin 。其中 gaia 就是 hub 主程式，basecoin 以及 democoin 是提供的兩個示例應用。
- plugins ：cosmos-sdk 的基本單元，每個 plugin 都是 baseapp 的功能擴充套件，包含各自的訊息和交易處理邏輯。
目前 SDK 已經整合了一些重要的 plugin ：
- staking ：POS 相關的實現，包括：繫結，解綁，通貨膨脹，費用等操作。
- ibc ：跨鏈協議 IBC 的實現，也是 Cosmos 支援跨鏈的主要外掛。
- governance ：治理相關的實現，如提議、投票等。
- auth ：定義了一個標準的多資產賬戶結構（BaseAccount），開發者可以直接嵌入自己的賬戶體系中。
- bank ：定義資產的轉移。
PegZone 原理
基於 Cosmos-sdk 開發的區塊鏈能夠輕鬆滿足實時最終性，然而現存的 Bitcoin 和 Ethereum 這類使用 POW 共識的區塊鏈並不具備此特點，只能屬於概率最終性，無法防止區塊鏈的回滾。對於這類鏈，團隊採用 PegZone 方案來解決。
上圖我們可以看出 PegZone 可以分為 5 個部分：
- Smart Contract ：資產託管的角色，保管以太坊中的代幣和 Cosmos 中的代幣。主要提供了 lock、unlock、mint、burn 四個方法。
- Witness ：是一個以太坊全節點，監聽以太坊合約的 event ，並等待 100 個區塊產生後，封裝 WitnessTx 提交到 PegZone 中來證明在以太坊內狀態更改。
- PegZone ：PegZone 是基於 Tendermint 的區塊鏈，負責維護使用者的賬戶資訊，允許使用者之間資產的轉移，並提供交易查詢。
- Signer ：使用 secp256k1 對交易進行簽名，以便籤名能夠高效的被智慧合約驗證，對應於智慧合約的校驗者公鑰集合。
- Relayer ： 中繼器負責交易轉發。將所有 Signer 簽名後的 SignTx 轉發到 smart contract 中。
乙太網到 Cosmos 的傳輸過程
- 合同在 Cosmos 端接收 lock 帶有 ERC20 令牌和目的地地址的交易。它將收到的資金鎖定在掛鉤區域的共識，記錄通知轉發器的事件。
- 中繼器透過 RPC 連線到以太坊完整節點，監聽 Lock 事件。
- 一旦節點收到智慧合約的存款，它就等待 100 個街區（最終門檻），然後生成並簽署 SignWitnessMsg 證明宇宙釘區正在監聽的事件的證據。
- 掛鉤區域接收證人交易，直到超級大多數投票權見證了事件。每個 BeginBlock 呼叫 peg 區域檢查是否有任何傳入的以太坊傳輸已達到超過大多數確認。
- 然後，節點使用內部事務更新狀態，以反映某人想要從以太坊傳送令牌並生成 IBCWitness 將令牌轉換為指定的目標鏈.
合約操作過程如下圖
Cosmos到乙太網的傳輸過程
- ABCI 應用程式收到 IBCRelay 要求燒錄以太坊令牌的請求，並根據 IBC 規範處理它。ABCI 應用程式生成一個有效的以太坊交易，其中包含{地址，令牌地址，金額，非現金}，並將其寫入其狀態。
- 每個簽名應用程式正在監視 ABCI 狀態中的新事務，並檢測新事務。
- 每個簽名應用程式使用 secp256k1 使用以太坊智慧合約已知的金鑰簽署交易。
- 每個簽名應用程式都將其中繼提交回 ABCI 應用程式以 SignRelayMsg 進行復制。
- 定期查詢 ABCI 應用程式事務的中繼程序看到事務已達到所需的中繼閾值。
- 其中一箇中繼器透過呼叫該 unlock 函式將事務傳送到智慧合約
- 智慧合約用於 ecrecover 檢查它是否由與交易高度相對應的超級大多數驗證器集簽名（這可能已被更新）。智慧合約釋放交易中指定的令牌，使其可用於目標地址。
標準共識分析
Cosmos 目前有 Cosmos Hub 模組 跨鏈 PegZone 模組 IBC 模組 治理相關模組 等一系列全生態環境，從願景上看，Cosmos 希望打造成一個區塊鏈網際網路。所以需要解決跨鏈的問題，目前未知並未在跨鏈方面看到成熟方案，這個目標還是很遠大，但很難實現，類比網際網路網路沒有共識層，只要解決好傳輸問題，就可以完成基本的通訊，但區塊鏈不一樣，它的特色就是有不同的共識模型，這是它的生命力，也是它進步的方向。
