跨链Cosmos之“跨链交互协议IBC”前言

Posted 2021-06-27 thefist11

1. 跨链流程

A链上的Alice发送10个ATOM代币给B链上的Bob

step1. Tracking
A链上的IBC模块会不断的同步B链上的区块头信息，B链上的IBC同理。通过这种方式，双方能够实现跟踪对方区块链上的验证者集合的变化，本质上来说，就是A链、B链相互维护了一个对方的轻节点。

step2.Bonding
当使用IBC初始化一笔跨链转账之后，A链上的10个ATOM事实上处于锁定的状态。

step3. Proof中继
一份证明A链上已经锁定10ATOM的“证据”会被路由到B链上的IBC模块。

step4. 验证
B链结合A链的轻节点信息，对这份“证据”验证通过之后，B链上会“铸造”10份ATOM Voucher（抵用券），这些Voucher可以进行后续的流通使用。当然这些Voucher也可以通过同样的跨链方式返回到A链，A链上的ATOM代币相应执行解锁的操作。

2. IBC握手流程

IBC协议实现区块链间跨链消息的可信、可靠转发，并有效进行流量控制、多路复用等功能。
IBC也是如此。

• 借鉴了传输层的TCP协议（希望成为区块链领域的“TCP协议”）
• 有连接的、可靠的跨链消息传输

2.1 三种角色

2.1.1 链内客户端

跨链双方需要在链上初始化一个对方链的轻客户端，这个Client实质上是另一个区块链的轻客户端，而且必须满足Cosmos规定的一套Client接口。

需要保证在本链上能够验证来自来源链的跨链交易是能够验证的，否则无法保证在本链上执行该交易的有效性和合法性。

• 轻客户端规定了一套通用的接口，不同类型的区块链通过实现该 Client来达到接入的效果。
• 现阶段支持 Tendermint Client和Solo Client，也就是同构链之间原生支持跨链。
• 不是使用Cosmos构建的区块链想要接入Cosmos Hub进行跨链的话，必须通过一个额外的“转接桥”

2.1.2 Connection和Channel

Connection和Client一起负责跨链交易的“合法性”——包括跨链交易确实在目的链上发生，以及跨链交易只提交了一次。

Connection和Channel在跨链扮演的角色和能不同， Channel用来保证跨链交易的有序性，每笔交易按照 Sequence Number来进行发送。

Connection和Channel的建立过程都如上面所示，只是数据包的名称和内容会有不同，

• 建立Connection的时候发送的便是 ConnOpenInit请求
• 建立的Channel的时候便是ChanOpenInit 请求，之后的请求依次类推。

2.1.3 无序的Channel

采用了有序的模式。

• 有序Channel和TCP类似

• 无序Channel类似于UDP，无序Channel按照UDP来讲的话，在某些不太关注跨链消息包顺序的场景下也是适用的。

• 考虑到Channel的消息发送能力，允许一条Connection上建立多个Channel，在不同的跨链应用场景中，可以使用不同的Channel发送消息，从而隔离不同业务。

2.2 通信原理

2.2.1 握手连接

在轻客户端的基础上建立握手连接，握手连接基本上分别为三个部分。Connection和Channel的建立都如下：
● 启动跨链的用户向链A发起OpenInit请求，等待Relayer 接收到该请求。
● Relayer进行路由跨链消息包的工作，如果收到 OpenInit的请求，Relayer 会构造一个的OpenTry 的请求发送到链B上。
● 链B收到OpenTry请求之后，如果同意的话，会对该消息进行确认（生成OpenACK数据包，并按照之前的方式由 Relayer 转发给链A。
● 链A通过OpenACK数据包判断此次握手是否成功，如果成功，对此次握手发送最后的 OpenConfirm 数据包返回链B。如果握手失败，此次连接也就是建立失败了。

2.2.2 发送跨链数据包

完成握手之后，应用层便可以在Channel上发送自己的数据了。Cosmos跨链交易的如下图：

• TimeoutHeight和TimeoutTimestamp 超时机制

  如果某个区块高度或者某个时间这笔跨链交易还没有完成的话，用户能够指定将这笔交易回退（比如是跨链转账的话，可以防止资金长时间冻结）。

• Data字段
  留给用户进行自定义，以应对可能的各种复杂的跨链场景。