Cosmos跨链交易的流程步骤解析

Cosmos中最重的一部分就是跨链通信，跨链是通过IBC协议来实现的。Cosmos中交易分为两种：普通交易和跨链交易。普通交易基本局限在各个区块链的交易方式中，在Basecoin中已经提供了基础的转帐功能供使用；跨链交易主要由IBC协议来实现。

一、普通交易

cosmos的普通交易和以太坊类似，也是一个帐户模型。但是与以太坊不同的是，cosmos的交易进行了插件化的处理，也就是说，最基础最简单的交易可以使用Basecoin提供的基础函数，但是要想实现以太坊一样的丰富的交易管理就得使用交易的插件，这正是Cosmos实现插件化的编程的基础。

Basecoin就是tendermint上的一个ABCI应用，致力于成为数字货币的基本开发框架，或ABCI应用的开发示例。如果到tendermint公司官网可下载到两个二进制文件，basecoin和basecli，前者是节点服务端，后者是节点的命令行轻客户端。我们可以使用basecli生成账户，用于获得初始资金，并设置验证人集合（也可以只有一个），配置完成后会有一个genesis文件，并初始化一条basecoin链。配置basecli连接节点端口，并根据genesis文件检查chainID。

二、跨链交易

作为跨链互操作的解决方案，Cosmos最引人注意的地方便是跨链通信协议inter-blockchain communication protocol，IBC。你可以把IBC看作互联网中的TCP/IP协议。互联网这是借助TCP/IP协议让消息以光速在地球上传播。IBC通过共识机制保证了两条异构区块链之间能够进行价值交换。IBC为区块链提供了灵活性，它允许可以实现公共和私有链、联盟链和公有链彼此交换代币之类的有价值的信息。由于IBC协议本身的可扩展性，分布式商业架构也将产生巨大的变革。

IBC交易，用户将能体验到一种真正的去中心化交易所的便捷。在保障自己资金安全的情况下，将永远控制自己的资金安全，不像现在的中央化交易所，用户委托给第三方与其他人进行交易。

它意味着Cosmos开发人员真正实现了一种高效、安全的跨链的价值转移。目前IBC可以实现在两个同样基于Tendermint共识的网络中实现价值转移。后续借助peg-zone，我们将看到比特币、以太币借助IBC在区块链网络中流动。

1、交易步骤

IBC协议中包含了两个主要的交易类型：

IBCBlockCommitTx：发送方所在区块链的最新的区块信息。

IBCPacketTx：跨链交易本身的信息，及其在发送方链中被打包的区块信息。

其中IBCBlockCommitTx就是传送MerkleRoot到另外一条链的消息。而IBCPacketTx则传递了跨链的交易信息。也就是交易经常提到的有效载荷（payload）。而为了保证数据的安全，双方链需要创建两个队列，一进一出，用来存储入链（从对方链进来的消息）和出链（发给对方链的消息）。

当双方在路由注册后，彼此发现就可以通过路由进行跨链交易了。（下图来自美图的Cosmos分析）

它主要有以下几个步骤：

1、路由注册。

2、User A向chain1提交跨链交易（包括验证信息等），chain1执行该交易，并将交易存入outgoing队列。

3、relayer从chain1中对应test-hub的outgoing消息队列取出跨链交易，提交到test-hub。

4、test-hub执行交易，放入incoming消息队列。

此处的流程和官网的白皮书略有不同，和前面交易的步骤中提到的也有区别，主要原因是代码尚未完成，按它们的计划需要明年第三季度才可能完成。所以细节有出入是正常的。

2、源码分析

在看了上面的分析之后，结合代码分析一下：

1、注册路由

func NewBasecoinApp（logger log.Logger， db dbm.DB） *BasecoinApp {

。。.。。.

// add accountMapper/handlers

app.coinKeeper = bank.NewKeeper（app.accountMapper）

app.ibcMapper = ibc.NewMapper（app.cdc， app.keyIBC， app.RegisterCodespace（ibc.DefaultCodespace））

app.stakeKeeper = stake.NewKeeper（app.cdc， app.keyStake， app.coinKeeper， app.RegisterCodespace（stake.DefaultCodespace））

app.slashingKeeper = slashing.NewKeeper（app.cdc， app.keySlashing， app.stakeKeeper， app.RegisterCodespace（slashing.DefaultCodespace））

// register message routes

app.Router（）。

AddRoute（“auth”， auth.NewHandler（app.accountMapper））。

AddRoute（“bank”， bank.NewHandler（app.coinKeeper））。

AddRoute（“ibc”， ibc.NewHandler（app.ibcMapper， app.coinKeeper））。

AddRoute（“stake”， stake.NewHandler（app.stakeKeeper））

。。.。。.。

return app

}

2、发起传送

// SendTxCommand will create a send tx and sign it with the given key

func SendTxCmd（cdc *wire.Codec） *cobra.Command {

。。.。。.

// build and sign the transacTIon， then broadcast to Tendermint

msg ：= client.BuildMsg（from， to， coins）

res， err ：= ctx.EnsureSignBuildBroadcast（ctx.FromAddressName， msg， cdc）

。。.。。.

return cmd

}

// IBC transfer command

func IBCTransferCmd（cdc *wire.Codec） *cobra.Command {

。。.。。.。

// build the message

msg， err ：= buildMsg（from）

if err ！= nil {

return err

}

// get password

res， err ：= ctx.EnsureSignBuildBroadcast（ctx.FromAddressName， msg， cdc）

if err ！= nil {

return err

}

。。.。。.。

return cmd

}

3、Relay传输

// IBC relay command

func IBCRelayCmd（cdc *wire.Codec） *cobra.Command {

。。.。。.

cmd ：= &cobra.Command{

Use： “relay”，

Run： cmdr.runIBCRelay，

}

。。.。。.。

return cmd

}

func （c relayCommander） runIBCRelay（cmd *cobra.Command， args ［］string） {

//得到路由的相关信息

fromChainID ：= viper.GetString（FlagFromChainID）

fromChainNode ：= viper.GetString（FlagFromChainNode）

toChainID ：= viper.GetString（FlagToChainID）

toChainNode ：= viper.GetString（FlagToChainNode）

address， err ：= context.NewCoreContextFromViper（）.GetFromAddress（）

if err ！= nil {

panic（err）

}

c.address = address

//循环处理路由

c.loop（fromChainID， fromChainNode， toChainID， toChainNode）

}

func （c relayCommander） loop（fromChainID， fromChainNode， toChainID，

toChainNode string） {

ctx ：= context.NewCoreContextFromViper（）

// get password

passphrase， err ：= ctx.GetPassphraseFromStdin（ctx.FromAddressName）

if err ！= nil {

panic（err）

}

ingressKey ：= ibc.IngressSequenceKey（fromChainID）

OUTER：

for {

TIme.Sleep（5 * TIme.Second）

processedbz， err ：= query（toChainNode， ingressKey， c.ibcStore）

if err ！= nil {

panic（err）

}

var processed int64

if processedbz == nil {

processed = 0

} else if err = c.cdc.UnmarshalBinary（processedbz， &processed）; err ！= nil {

panic（err）

}

lengthKey ：= ibc.EgressLengthKey（toChainID）

egressLengthbz， err ：= query（fromChainNode， lengthKey， c.ibcStore）

if err ！= nil {

c.logger.Error（“Error querying outgoing packet list length”， “err”， err）

conTInue OUTER //TODO replace with continue （I think it should just to the correct place where OUTER is now）

}

var egressLength int64

if egressLengthbz == nil {

egressLength = 0

} else if err = c.cdc.UnmarshalBinary（egressLengthbz， &egressLength）; err ！= nil {

panic（err）

}

if egressLength 》 processed {

c.logger.Info（“Detected IBC packet”， “number”， egressLength-1）

}

seq ：= c.getSequence（toChainNode）

for i ：= processed; i 《 egressLength; i++ { egressbz， err ：= query（fromChainNode， ibc.EgressKey（toChainID， i）， c.ibcStore） if err ！= nil { c.logger.Error（“Error querying egress packet”， “err”， err） continue OUTER // TODO replace to break， will break first loop then send back to the beginning （aka OUTER） } //在此广播交易 err = c.broadcastTx（seq， toChainNode， c.refine（egressbz， i， passphrase）） seq++ if err ！= nil { c.logger.Error（“Error broadcasting ingress packet”， “err”， err） continue OUTER // TODO replace to break， will break first loop then send back to the beginning （aka OUTER） } c.logger.Info（“Relayed IBC packet”， “number”， i） } } }

4、执行交易

// IBCReceiveMsg adds coins to the destination address and creates an ingress IBC packet.

func handleIBCReceiveMsg（ctx sdk.Context， ibcm Mapper， ck bank.Keeper， msg IBCReceiveMsg） sdk.Result {

。。.。。.

_， _， err ：= ck.AddCoins（ctx， packet.DestAddr， packet.Coins）

。。.。。.

return sdk.Result{}

}

5、相关的数据结构体

// MsgSend - high level transaction of the coin module

type MsgSend struct {

Inputs ［］Input `json：“inputs”`

Outputs ［］Output `json：“outputs”`

}

三、总结

通过上述的分析，可以看到，其实整个Cosmos还是处于一个非常初级的阶段，大量的相关代码都处理演进状态。

不过从交易的设计角度来看，这还是有一些值得借鉴的。这里没有讨论已存在的链（如比特币，以太坊等）在Cosmos-sdk上的交易的办法，解决的方式是PegZone。