区块链领域的发展正走在一条多链的趋势上,人们已不再追求用一条链解决所有事情,而是模组化、应用链... 每条链有各自的功能和资源,再透过某种方式组合、连接,这样的架构有更高的效率和灵活性。
于是区块链的数量愈来愈多,对于使用者的多链使用体验整合(链抽象)、以及链与链之间的互动(跨链互操作性)就变成愈来愈重要的事情,而谈到跨链互操作性,就不能不提Cosmos 这个关键跨链生态项目,不能不提Cosmos 核心团队所开发的IBC (Inter-Blockchain Communication) 协议。
IBC 是什么-通用的区块链互操作协议
Inter-Blockchain Communication,简称IBC,主要处理的是区块链与区块链之间的通讯问题,让区块链之间能相互沟通。
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我们每天使用的网络背后也有协定,网络将各种计算装置(电脑、手机) 连接起来,众多不同装置要相互连接、相互沟通,必然需要某种通用协定,在网络中的底层协定称为TCP/IP,协定可以理解成一种标准规范、一种架构。
到了区块链的领域,每条区块链也能想像成一台以去中心化方式运作的云端虚拟主机,想将这些区块链连接起来让它们能相互通讯,必然也需要某种通用协定, IBC 就类似这样的区块链通讯协定,只要符合这个协定,就能相互连接打造区块链网络。
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IBC 推出已超过三年,据官网数据目前连接超过110 条区块链,一年处理超过三千万次跨链转帐、金额超过三百亿美金,是目前加密货币中最广泛应用的跨链协议。
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https://mapofzones.com/
视觉非常漂亮的Cosmos zone 与IBC 浏览器,可看到每个Zone 与哪些Zone 相连,以及链上与IBC 数据。
IBC 有什么特色- 让你一键执行跨链交易
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支援异构区块链
就算是不同架构、不同共识的区块链之间也能相互通讯,但不能直接部署,在不同链上部署需要做一些相对应的调整。 -
模组化的设计架构
两层结构,可再细分为传输、验证、排序与应用,这样的设计让IBC 更灵活与可扩展,开发者可根据需求调整。 -
原生验证等级的安全性
不是经由第三方验证,使用该链的轻客户端来验证状态,上线至今从未出过安全问题。 -
支援跨链资产转移也支援跨链消息传递
可跨链传输资产或数据等讯息,能支援跨链应用,跨链应用例如在A 链投票,在B 链领奖励;在A 链付钱,在B链领NFT -
开源与无须许可
任何人都能查看、使用,能根据自身需求修改IBC 的程式码,只要遵守协议就能加入IBC网络,不须经由任何人许可。
重要:IBC 不是跨链桥,而是跨链协议。任意链之间若有需求,都可以根据IBC 的规范与架构去建立彼此之间的跨链通讯,并加入整个IBC网络。
IBC 目前生态发展- 日渐打通EVM、Solana 等生态
虽然支援异构区块链,但毕竟有不同逻辑架构与共识,需要做一些调整才能部署。
一开始主要在Cosmos 生态链之间,目前经许多项目方的努力开发,已延伸扩展到各大公链,包含以太坊Ethereum、Solana、雪崩Avalanche、波卡Polkadot、Polygon、Cardano、NEAR 等,多数知名公链都已能透过IBC 相连接。
在尝试连接Solana 时,因Solana 链没有状态证明,这就不符合IBC 的规范,必须先解决这问题让它符合规范才能加入IBC网络,用IBC 打通每一条公链,背后可能都有某个项目的持续开发。
至于项目为什么要协助开发扩展IBC?这可能跟它们的业务方向有关,例如新闻中的Picasso Network 业务之一是Solana 的restaking,而Composable 的主要服务之一是跨链交易执行与结算,IBC 连接愈多公链生态对它们的业务发展愈有利。
稍微介绍一下Picasso Network,它是波卡平行链,相关团队Composable Finance 则同时有波卡平行链与Cosmos 生态链两种版本,透过这种组合式的架构,在波卡生态内用XCM 跨链通讯,对Cosmos 生态则透过IBC 通讯,早早就打通Cosmos - Polkadot,接着又成功使用IBC 连接以太坊与Solana,据官方发布的2024 规划,下一步正在研究如何以IBC 连接比特币网络。
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IBC 打通各大公链是近几个月陆续发生的事情,还需要等待应用开发的时间,要看到IBC 带动各公链间的跨链应用发展需要再等一等。
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根据官网数据,IBC网络连接的生态总规模已超过千亿美金,这还不包含近期连接的以太坊与Solana 等公链。
IBC 的由来- Cosmos Network
IBC 由Cosmos Network 开发,Cosmos 是老牌且知名的跨链生态。
Cosmos 并非单一公链,而是一整个区块链生态系的统称。容许其他项目透过其提供的框架及共识演算法,建立自己的区块链,各链之间能相互连接,也就是说Cosmos 是一个多链系统。
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Cosmos 的架构靠三大工具实现:
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Tendermint
区块链底层共识引擎,把区块链中最复杂的网络层与共识层打包处理,让开发人员可以免去这部分专心开发应用 -
Cosmos SDK
模组化框架,协助开发人员依照需求建立自己的应用层,许多知名公链都是使用Cosmos SDK 开发,例如币安智能链BSC、KAVA、知名交易所Crypto.com 的Crypto.org 链,以及近期热门游戏公链SAGA -
IBC - Inter-Blockchain Communication
本文主角,跨链通讯协议,让多链生态中的各链彼此之间能相互连通互操作,建立起区块链网络
Cosmos Network 的代币为$ATOM,2019 上市,撰文当下在CMC 市值排名第31 名,流通市值约为27 亿美金,在跨链赛道中也是龙头项目之一。
IBC 如何运作/ 技术架构
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IBC 是模组化的双层架构,可分为传输、验证、排序与应用,其中传输、验证、排序可综合称之为传输层(IBC / TAO),以及由应用程序组成的应用层。
另外还涉及以下几个元素:
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轻客户端
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中继器
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连接
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通道
直接举例说明,假设从A 链跨转100 USDT 到B 链:
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在A 链发起一笔交易
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A 链轻客户端负责验证与排序这笔交易
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之后传递给中继器
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中继器不修改数据,只负责传送给B 链轻客户端
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B 链轻客户端验证消息后传送给B 链的应用
- 到这里暂停一下,上述属于传输层的工作,传输层负责验证消息正确和传送 -
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应用收到消息后,解读并执行
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执行完毕后状态改变,再逆着传送消息回到A 链
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A 链确认最新状态后完成交易
轻客户端负责验证与排序,中继器负责传输,一开始必须先建立连接与通道,简单说必须通过测试,确认彼此已确实连接并可相互验证才能开启连接与通道。
连接是链与链之间,例如A 链与B 链之间,在双方的轻客户端之间经四次测试验证确认后打开连接。
测试方式,称为四次握手:
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A 链发起一次状态改变,例如声明我要跟你握手
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B 链验证收到这次状态改变,更新自己的状态为我已握起你的手
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A 链验证,确认收到后将自己的状态更新为双方已握手
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B 链验证它收到A 链的最新状态,也将自己的状态更新为双方已握手
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这时就能开启连接了
而通道则是针对应用与应用之间,例如代币转移是一种应用,智能合约调用、数据共享、治理投票等也是各自的应用,一个连接之内可以包含多个通道,通道也透过上述四次测试验证后开启。
IBC 安全吗?
从技术架构可知,IBC 使用轻客户端验证,不依赖第三方验证,没有额外风险,基本上能提供等同于区块链本身的安全性。
IBC 已上线运作三年多,截至撰文当下没有出现过安全事故。
如何部署IBC
理论上IBC 支援异构区块链,可在任意区块链上部署,就上述架构来看,部署时至少需在两链都建立轻客户端与中继器,若不同链在验证上有不同逻辑(如前面提到的Solana),就还需要做额外的调整。
虽然理论上可在任意区块链部署,实际上会有一定的部署成本。
Cosmos Zone - Hub
IBC 在区块链与链之间建立通讯,两链之间需部署轻客户端、中继器并建立连接,那有一百条链要建立几个连接?
这是排列组合数学计算,一百条链间每两条链都分别建立连接,总共需要建立4950 个连接,这数字会随着规模以级数扩大,假设一千条链,数字会膨胀到499,500 ,光想像就觉得这不实际。
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Cosmos 为Zone - Hub 架构,每个Zone 是一条链,Hub 也是一条链,一个Hub 连接多个Zone,各自之间就能相连,不同Hub 相连接后,各自的Zone 也都能相连,如此就不需要每两条链之间都各自连接。
IBC 操作界面
很重要必须再强调一次:IBC 不是跨链桥,而是任何人都可自行部署的跨链协议。
这意思是许多项目都能根据需求部署各自的IBC 连接,各自有各自介面,只是底层协议使用IBC,没有统一的操作窗口。
这边以Cosmos 官网首页的iBc.Fun为例说明:
首先连接钱包,这里需要Cosmos 生态钱包。
接着选择来源链与币种/ 目标链与币种,可看出这不是单纯跨链转帐,而是跨链swap,能直接跨链兑换成目标币种,这就属于跨链应用之一。
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须注意,IBC 目前已可连接许多公链,有时跨链操作会相对复杂,例如前面提过的Picasso Network:
https://app.picasso.network/
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在图中这个案例中,从以太坊跨链到Solana,分别需要连接两种钱包,只要是跨生态的跨链转帐,几乎都需要不同钱包,操作上会稍微麻烦一些。
小结- 安全跨链技术上做的到,但介面操作还是有点复杂
所以真的很需要链抽象。
区块链与链之间无法互通,每条区块链都是孤岛,这样的现象已逐渐消失,随着愈来愈多互操作性技术上的开发,例如本文介绍的IBC,波卡生态中的XCM,或OP stack 的超级链等等,区块链与链之间要进行足够安全、快速、便宜的通讯愈来愈不困难,但这只是技术上。
实际做跨链操作时还是很复杂,要准备不同钱包、确认资产在哪条链上、准备足够的gas、找到介面简单又可信任的跨链工具,就算已经是币圈老手,就算在新的链上有赚钱机会,有时候想想还是觉得算了,跨链太累了。
如果确信未来会是多链的,那么跨链互操作性与链抽象就会是未来最关键的赛道之二。
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