详解Cosmos跨链通信实现机制与具体产品

来源：Interchain博客

原标题：《Welcome to the IBC gang, let’s talk》

编译：饼干，链捕手

2020 年加密故事的主题围绕DeFi 和可组合金融系统，而2021年叙事的主线是各种公链之间的互操作性得到快速发展。早在2016 年 Cosmos 的白皮书就展现了先见之明，让每一条公链都体现自己价值，让资产自由跨链，成为 Cosmos 白皮书和实际开发的核心部分。

Tendermint 核心、跨链通信协议 (IBC)、Cosmos SDK和Cosmos Hub都是基于跨链而设计的：以互操作性为第一原则。在一个多样化生态系统中，IBC让不同的公链找到共同语言，而IBC 的最新功能——跨链账户，使一条链能够向另一条链发送消息，同时能接收回执。

IBC和跨链通信的概述

跨链互操作性的安全性仅取决于其最薄弱的链接，异构链之间通信的跨链解决方案依赖去中心化的第三方协议。

设计互操作性协议的目的是验证在两个生态系统之间传递的价值。对交易安全性的信任委托给协议上的验证者——信任第三方的验证者、资产。此类设计适用于预言机或跨链桥，但在所有跨链场景中，这样的交互模型不太安全。

IBC 的设计是无需信任的。首先启动网络交互（模拟 TCP/IP 连接），然后在两个想要连接的链之间进行确认。为了确认交易，A链的规则直接编码在B链的 IBC 客户端中，并针对这些规则进行状态验证。例如，在 Cosmos SDK 中 ibc-go 实现使用了 Tendermint 轻客户端，它可以通过验证区块的 Merkle 证明来验证 IBC 交易另一端的链状态，与交易相关联的标头与交易对手链的最新共识状态。

图表来自Aditya Sripal

这项技术即时验证和传递中继器运营商的网络的数据包，确保 IBC 保持高度安全和无需许可的性能——任何链都可以配置 IBC 客户端和中继器，然后连接到其他网络。更重要的是，除Cosmos-SDK 链之外的任何链都可以通过 IBC 连接，并进入 Interchain（IBC 生态系统）。

IBC 协议由两个不同的层组成：传输层，用于传输、身份验证、排序，在链之间建立安全连接和验证数据包，以及应用层，它准确定义了这些数据包应该由谁打包发送和解析。

当人们谈论互操作协议时，通常指的是传输层，而 IBC 为这一层提供了最安全的设计。IBC 的巨大潜力在于不仅可以优化传输层，还可以优化应用层：一个通用且无需信任的传输层，并支持多样化和创新应用的程序，可以在这一层部署跨链同步交易验证，预言机数据等等。

应用层面临的难题是：如何将资产从A链转移到B链，链之间如何理解资产是什么？IBC 应用层协议标准和IBC 代币模块传输、预言机数据以及 2022 年第二季度完成的跨链NFT 传输和IBC 查询标准解决了这个问题。既然资产已经转移，那么下一步该做什么呢？IBC的回答是跨链账户。

跨链账户和可组合性跨链

跨链账户在跨链交易中实现了可组合性，这将允许链不仅可以交换数据，还可以写入状态。这样用户就不用随着资产的迁移，去选择各种接口。

可组合系统是将各种组件解耦，然后重组为更大系统中的一个模块。在高度可组合的系统中，每个组件都可以创新和优化。可组合性使整体大于部分之和。在 IBC 中启用可组合性允许部署不同创新性的应用程序，而无需升级整个跨链系统，更具可扩展性。这是通过允许创建、优化较低级别的组件，然后将其构建到共享基础设施中来实现的，这些基础设施是有状态的，也是无许可的，通过传递信息和可访问性产生价值。

跨链账户交易

跨链账户交易是打包在 IBC 交易中的目标区块。接收者（B链）如何处理交易由接收者自己的逻辑决定，无论交易类型是什么，都允许使用跨链帐户传递交易代码。特定应用链可以非常方便地移植它们的可组合模块——商业模式从原链转移到一个链，再跨链回来。这通过一个跨链帐户的特定通道来实现，反之亦然。

跨链账户可以接受来自两条链的链上治理。这些是编码交易消息，类似于以太坊委托调用编码函数，代替发送者（A链）在接收者（B链）上执行。非常简单地说，跨链账户交易可以理解为装在盒子里的一封信，告诉接收者下一步该怎么做。

跨链账户如何使快速跨链

理论上可以通过创建新的 IBC 应用程序标准来实现类似的交易流程。例如，如果有流动性池相关功能的IBC 新标准，那么每个发送方和接收方将能够通过 IBC 传输层端口解析数据包为相应的消息类型，并执行交易。

然而，设计的标准着眼于全生态系统，IBC 标准背后的技术委员会必须考虑系统设计的迭代和可扩展性。因此，开发安全的标准需要大量的时间和资源。现实情况是，开发跨链生态系统的新 IBC 应用层标准不仅极其困难，而且很容易偏离最终目标。强制应用层创新与核心传输层的开发保持紧密结合，将导致应用标准出现不必要的推迟，阻碍创造跨链价值。

图表来自Josh Lee的博客

拓展部分

下面举例说明几个的实际产品，率先推动跨链账户发展，并开创了跨链原生产品的未来：

Cosmos Hub 和 Hub-as-Fund

Cosmos Hub 一直是 IBC 生态系统中非常重要的一部分，不仅资助了包括 IBC 在内的整个 Cosmos 技术堆栈的开发，而且还是最安全的验证器。它是即将推出的 Hub Interchain Services 产品（如Interchain Security ）的基础。现在新的提议正在酝酿中：将在 Hub 上提供另一个有价值的跨链服务。使用一种绑定机制，治理代币以折扣价出售给提供治理选定资产的用户，Cosmos Hub 提供一个开放的订单簿，任何交易员都可以使用。

治理社区设置资产清单和价格，通过跨链账户部署这些资产将支持抵押、提供流动性或在借贷协议中部署资产。例如，Cosmos Hub 可以决定以每股 1.25 个ATOM的价格购买 Osmosis OSMO/ATOM GAMM 流动性凭证。当用户填写此订单时，该模块将使用跨链账户来质押这些资金，并将奖励返还给ATOM 质押者。

这种协议控制价值的模型可能会产生两个重要的影响。首先是将 ATOM 的价值与 IBC 网络的价值更明确地结合起来，IBC 网络是在它的资助下构建的技术。作为最具流动性的交易对，ATOM 价值将随着 Interchain 一起增长。这一直是 Interchain 持续空投和 ATOM 提供强大流动性的结果，将 Interchain 编码到 ATOM 将是一个令人兴奋的事情，这是ATOM估值模型的新演变。为了补充这种价值增长，协议控制的流动性将为 ATOM 提供价格下限，进一步提高 ATOM 价值。

此外，协议控制的价值只是 Hub 将跨链账户用于整个“Hub-as-Fund”的一种方式。这是 ATOM 在 IBC 生态系统中角色的重要演变。Hub作为大型 ATOM 持有者，更直接的方法是利用社区池金库参加各种治理活动，来体现自己的地位。

Sommelier协议和流动性

Sommelier Protocol 为 Ethereum 和 Cosmos 上的流动性提供优化服务，他们使用 Sommelier 创建和执行复杂的交易策略来重新平衡和管理投资组合，而无需受信任的中介。这些自动化交易为流动性提供者提供了一个强大的工具，以最有效的方式管理流动性。

目前，Sommelier使用非托管双向桥，向以太坊提供流动性，并使用部署在以太坊上的智能合约来执行这些交易。Sommelier Protocol 和 Osmosis（IBC 生态系统中领先的去中心化交易所）之间的类似设置则需要在 Osmosis上部署 Sommelier Cellars 模块，这将需要对每条链进行全链升级，升级后方可用于模块开发。

通过跨链账户的集成，可以简单地在任一方的跨链账户之间发送和接收 Cellars 信息，然后执行这些消息，重新平衡或再投资，调整流动池中的流动性。Cellars 功能的部署和扩展是无需许可的，并能提高巨大的效率。

未来的发展方向在哪？

Interchain Accounts 现在已经过全面审核，你现在也可以在 repo 上找到官方发布候选版本！如果没有 Chainapsis（尤其是 Tony Yun 和 Josh Lee 对规范的初始贡献）、Informal Systems 和 Ethan Frey 的投入和支持，不可能如此高效地推出这个版本，我们向你表示最衷心的感谢和赞赏。

除了完善 IBC 交易模块里中间件模块的工作之外，我们现在已经开始研究一个新的跨链标准，该标准现在采用工作组格式，将为跨链交易奠定技术基础。跨 IBC 生态系统的链查询，这将使得用户有能力验证来自另一个链的状态，以及更改操作，而无需查询暴露的 RPC 端点或自己运行的节点。我们欢迎你参与有关此标准和其他即将推出的IBC 标准的讨论，并为不断增长的 IBC 应用程序级模块做出贡献。

这篇博文只阐述了 IBC 生态系统中正在进行的工作的一小部分，但我们希望至少能让读者对跨链未来有一个小小的了解。希望它能激发灵感：一个丰富多样且尚未规划的全链生态，这些将构成跨链的版图。