Cosmos简介和环境搭建

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简介

Cosmos是基于Tendermint的多链分布式网络，Tendermint则是基于BFT的共识引擎。 Cosmos解决了目前区块链孤岛的问题，把其他链联合起来构成了一个新的生态系统。 要搞明白cosmos如何解决这个问题，首先需要明白区块链的三层架构：

  • 应用层

    负责处理指定的输入（如交易）并更新状态机

  • 网络层

    负责广播交易和共识信息

  • 共识层

    负责让节点认同当前的系统状态

以太坊的缺陷

  • 可扩展性

    可扩展性是以太坊的第一个问题，以太坊的TPS只有15，这是因为以太坊还是单链POW模式。

  • 可用性

    这里指的是EVM的性能问题，以太坊对开发者的灵活度并不高。因为EVM是一个通用的沙盒系统，并没有针对单一情况进行优化。

  • 独立性

    第三个限制是在独立性方面，因为所有的应用都是公用同一个底层环境，当一个DAPP有bug时，除非变更底层应用或者分叉，否则无法修正，或者当一个应用需要新的EVM特性时，也需要对底层环境进行变更。

Cosmos解决思路

cosmos可以很容易的构建新链，并且让链与链之间方便的通信，相当于创建了一个区块链的网络，通过去中心化的方式进行通信。 通过cosmos，每条链都可以保持独立性，并且可以快速的打包交易。 cosmos使用了一些优秀的开源工具，如tendermint，cosmos SDK，IBC，实际上cosmos就是tendermint团队的社区化产品。

Tendermint和ABCI介绍

在过去，构建一条链需要构建链的三个部分：网络层，应用层和共识层。为了让链开发更加简单便捷， Jae Kwon在2014年创建了Tendermint项目。 Tendermint BFT是解决区块链网络层和共识层的通用引擎，可以让区块链的开发者聚焦于应用层的开发，而避免底层复杂的协议。 应用层需要使用socket通过ABCI（Application BlockChain Interface）来调用Tendermint BFT协议。 特性：

  • 可以定制私有链和公有链

    Tendermint只实现了网络层和共识层，对于链的具体业务则需要开发者在应用层自行定义，因此可以很方便的开发出公有链或者私有链。

  • 高性能

    可实现区块的秒级确认以及数千的TPS

  • 实时确认

    BFT算法可以避免分叉，因此Tendermint可以在区块打包后立刻确认交易，实现区块的不可逆化

  • 安全机制

    Tendermint不仅有容错机制，同时具有问责机制，问责机制保证侧链共识的安全性。

Cosmos SDK和其他应用框架

SDK用来解决应用层通过ABCI和Tendermint连接的问题。

区块链互联互通协议IBC

基于Tendermint和cosmos SDK，我们可以很方便的创建一条新链，那么如何将这些链连接在一起呢？ cosmos定义了一个区块链互通协议IBC（Inter-Blockchain Communication protocol），IBC通过使用Tendermint的即时确认机制实现异构链的数据互通。（双向锚定）

什么是异构链

  • 架构层不同

    不管是共识层，网络层还是应用层，只要有一层设计不同就可以称为异构链。

    异构链如果想接入IBC，它的共识层必须有较快的确认能力，因此POW是不适合的，它的确认速度太慢。

  • 独立主权

    每条链都有自己的出块验证者和资产管理机制。

    IBC工作模式

    IBC实际上是通过SPV模式来工作的。

    让我们举一个例子，来看看链A是如何发送10个ATOM代币到链B的。

    首先，每条链都运行一个其他链的轻节点，因此链A和链B都能收到对方的header信息。

    当链A发送IBC Transfer消息后，10个ATOM将会在链A被锁定。

    链A发送一个证明消息到链B，链B收到消息后和链A的header做验证，验证通过，则链B生成10个ATOM。

    构建区块链网络

    IBC提供了两条链互通数据的协议，那么怎么构建一个区块链网络呢？

    一个方法是两两直连，但是这种方法会导致连接数非常多，假如一个100条链的网络，就需要建立4950个连接，开销太大

    为了解决这个问题，cosmos设计了两种基础链：Hubs和Zones，Zones是常规的异构区块链，而Hubs则是将区块链连接到一起的链，相当于计算机中的通信总线。

    当Zones和Hubs创建一个IBC连接时，它就相当于连接到了其他链的Zones上了，也就是说其他链只需要建立和Hubs的连接就可以实现区块链网络的建立了。

    创世的Hubs为Cosmos Hubs，它上面的代币称为ATOM。

    联通非Tendermint共识的链

    cosmos设计之初就是用来联通所有区块链的，因此它支持快速确认和概率确认两种共识的链。

  • 快速确认的链

    快速确认的链通过IBC连接到Hubs上即可。

  • 概率确认的链

    像是POW链，就是一种概率确认的链，这种链需要一个快速确认链做为中介来连接到cosmos网络。

    比如以太坊，我们首先需要定义一个不可逆的确认数，假如为100，那么只有确认数达到100时才能执行上面的交易，然后我们定义一个合约，在合约内部定义生效时间为确认数达到100时才执行。

    以太坊的实现已经完成：cosmos/peggy: https://github.com/cosmos/peggy

解决扩展性

  • 垂直扩展

    垂直扩展取决于区块链自身，通过替代POW共识机制以及优化自身架构来提高TPS

  • 水平扩展

    水平扩展也就是多链并行的机制，可以大幅度提高总网络的TPS

总结

  • 通过Tendermint BFT共识和cosmos SDK，cosmos可以方便的开发一条性能强劲的区块链

  • 链与链之间通过IBC以及Peg-Zones机制，在保留自身独立性的同时可以方便的进行互通

  • 可以快速的进行水平扩展以及垂直扩展

环境搭建

安装 Gaia

本教程将详细说明如何在你的系统上安装gaiad和gaiacli。安装后，你可以作为全节点或是验证人节点加入到主网。

安装 Go

按照官方文档安装go。记得设置环境变量$GOPATH,$GOBIN和$PATH:

::: 提示 Cosmos SDK 需要安装 Go 1.12.1+ :::

安装二进制执行程序

接下来，安装最新版本的 Gaia。这里我们使用master分支，包含了最新的稳定发布版本。如果需要，请通过git checkout命令确定是正确的发布版本。

::: 警告 对于主网，请确保你的版本大于或等于v0.33.0 :::

注意: 如果在这一步中出现问题，请检查你是否安装的是 Go 的最新稳定版本。如果出现下载问题，可以设置go代理：export GOPROXY=https://goproxy.io

等gaiad和gaiacli可执行程序安装完之后，请检查:

注意：新版本v0.37将gaia拆分成新的库，需要另外安装：https://github.com/cosmos/gaia，但是主链运行的还是v0.34.7版本，这个版本需要用go1.12版本编译。

gaiacli的返回应该类似于：

Build Tags

build tags 指定了可执行程序具有的特殊特性。

| Build Tag | Description |

| --------- | ------------------------------------- |

| netgo | Name resolution will use pure Go code |

| ledger | 支持 Ledger 设备 (硬件钱包) |

接下来

然后你可以选择 加入公共测试网 或是 创建私有测试网。

加入主网

通过设置config.toml和genesis.json来启动主网https://hub.cosmos.network/docs/join-mainnet.html genisis.json在库https://github.com/cosmos/launch中，将它下载到本地。 初始化步骤：

我们可以通过home参数指定配置文件路径，同时需要设置chain-id参数为cosmoshub-2。

然后将创世配置文件拷贝到config目录下：

启动失败：

查询原因，cosmos的主链运行版本为cosmos SDK v0.34.7，因此不能用最新的gaiad版本。。。 用34版本再次启动：

需要配置p2p种子节点：

后台启动：nohup gaiad start --home /root/cosmos --fast_sync=false --log_level info > cosmos.log 2>&1 & 通过客户端查询数据：

通过RPC查询，需要启动cli的后台程序： nohup gaiacli rest-server --home /root/cosmos --chain-id='cosmoshub-2' --laddr='tcp://0.0.0.0:1317' --trust-node > gaiacli.log 2>&1 &

配置supervisord

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