# Cosmos简介和环境搭建 \[TOC] ## 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: ### 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](https://app.gitbook.com/zh/join-mainnet.html)或是[验证人节点](https://app.gitbook.com/zh/validators/validator-setup.html)加入到主网。 ### 安装 Go 按照[官方文档](https://golang.org/doc/install)安装`go`。记得设置环境变量`$GOPATH`,`$GOBIN`和`$PATH`: ``` mkdir -p $HOME/go/bin echo "export GOPATH=$HOME/go" >> ~/.bash_profile echo "export GOBIN=\$GOPATH/bin" >> ~/.bash_profile echo "export PATH=\$PATH:\$GOBIN" >> ~/.bash_profile echo "export GO111MODULE=on" >> ~/.bash_profile source ~/.bash_profile ``` ::: 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](https://github.com/cosmos/cosmos-sdk/releases)。 ::: 警告 对于主网，请确保你的版本大于或等于`v0.33.0` ::: ``` mkdir -p $GOPATH/src/github.com/cosmos cd $GOPATH/src/github.com/cosmos git clone https://github.com/cosmos/cosmos-sdk cd cosmos-sdk && git checkout master make tools install ``` > *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: ``` $ gaiad version --long $ gaiacli version --long ``` **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： ``` cosmos-sdk: 0.33.0 git commit: 7b4104aced52aa5b59a96c28b5ebeea7877fc4f0 go.sum hash: d156153bd5e128fec3868eca9a1397a63a864edb5cfa0ac486db1b574b8eecfe build tags: netgo ledger go version go1.12 linux/amd64 ``` ### 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： ``` ➜ config gaiad init --help Initialize validators's and node's configuration files. Usage: gaiad init [moniker] [flags] Flags: --chain-id string genesis file chain-id, if left blank will be randomly created -h, --help help for init -o, --overwrite overwrite the genesis.json file Global Flags: --home string directory for config and data (default "/root/.gaiad") --inv-check-period uint Assert registered invariants every N blocks --log_level string Log level (default "main:info,state:info,*:error") --trace print out full stack trace on errors ``` 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`。 ``` ➜ gaiad init blockabc --chain-id cosmoshub-2 --home /root/cosmos --log_level info {"app_message":{"auth":{"accounts":[],"params":{"max_memo_characters":"256","sig_verify_cost_ed25519":"590","sig_verify_cost_secp256k1":"1000","tx_sig_limit":"7","tx_size_cost_per_byte":"10"}},"bank":{"send_enabled":true},"crisis":{"constant_fee":{"amount":"1000","denom":"stake"}},"distribution":{"base_proposer_reward":"0.010000000000000000","bonus_proposer_reward":"0.040000000000000000","community_tax":"0.020000000000000000","delegator_starting_infos":[],"delegator_withdraw_infos":[],"fee_pool":{"community_pool":[]},"outstanding_rewards":[],"previous_proposer":"","validator_accumulated_commissions":[],"validator_current_rewards":[],"validator_historical_rewards":[],"validator_slash_events":[],"withdraw_addr_enabled":true},"genutil":{"gentxs":null},"gov":{"deposit_params":{"max_deposit_period":"172800000000000","min_deposit":[{"amount":"10000000","denom":"stake"}]},"deposits":null,"proposals":null,"starting_proposal_id":"1","tally_params":{"quorum":"0.334000000000000000","threshold":"0.500000000000000000","veto":"0.334000000000000000"},"votes":null,"voting_params":{"voting_period":"172800000000000"}},"mint":{"minter":{"annual_provisions":"0.000000000000000000","inflation":"0.130000000000000000"},"params":{"blocks_per_year":"6311520","goal_bonded":"0.670000000000000000","inflation_max":"0.200000000000000000","inflation_min":"0.070000000000000000","inflation_rate_change":"0.130000000000000000","mint_denom":"stake"}},"params":null,"slashing":{"missed_blocks":{},"params":{"downtime_jail_duration":"600000000000","max_evidence_age":"120000000000","min_signed_per_window":"0.500000000000000000","signed_blocks_window":"100","slash_fraction_double_sign":"0.050000000000000000","slash_fraction_downtime":"0.010000000000000000"},"signing_infos":{}},"staking":{"delegations":null,"exported":false,"last_total_power":"0","last_validator_powers":null,"params":{"bond_denom":"stake","max_entries":7,"max_validators":100,"unbonding_time":"1814400000000000"},"redelegations":null,"unbonding_delegations":null,"validators":null},"supply":{"supply":[]}},"chain_id":"cosmoshub-2","gentxs_dir":"","moniker":"blockabc","node_id":"07b42a93606667d04ecb7b81ec8fabd3682878cb"} ``` 然后将创世配置文件拷贝到config目录下： ``` ➜ config cp ~/go/src/github.com/cosmos/launch/genesis.json ./ ``` 启动失败： ``` ➜ config vim config.toml ➜ config gaiad start --home /root/cosmos --log_level info I[2019-11-07|14:40:08.429] starting ABCI with Tendermint module=main I[2019-11-07|14:40:08.484] Starting multiAppConn module=proxy impl=multiAppConn I[2019-11-07|14:40:08.484] Starting localClient module=abci-client connection=query impl=localClient I[2019-11-07|14:40:08.484] Starting localClient module=abci-client connection=mempool impl=localClient I[2019-11-07|14:40:08.484] Starting localClient module=abci-client connection=consensus impl=localClient I[2019-11-07|14:40:08.484] Starting EventBus module=events impl=EventBus I[2019-11-07|14:40:08.484] Starting PubSub module=pubsub impl=PubSub I[2019-11-07|14:40:08.488] Starting IndexerService module=txindex impl=IndexerService I[2019-11-07|14:40:08.488] ABCI Handshake App Info module=consensus height=0 hash= software-version= protocol-version=0 I[2019-11-07|14:40:08.488] ABCI Replay Blocks module=consensus appHeight=0 storeHeight=0 stateHeight=0 panic: stored supply should not have been nil goroutine 1 [running]: github.com/cosmos/cosmos-sdk/x/supply/internal/keeper.Keeper.GetSupply(0xc0000f2850, 0x162a140, 0xc0004bb420, 0x163af40, 0xc0000f2fc0, 0x7f893e912c78, 0xc0000f0460, 0xc00094f0e0, 0x1639fc0, 0xc0000340a0, ...) /root/go/pkg/mod/github.com/cosmos/cosmos-sdk@v0.34.4-0.20191031200835-02c6c9fafd58/x/supply/internal/keeper/keeper.go:50 +0x18f ``` 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： ``` ➜ cosmos gaiad start --home /root/cosmos --fast_sync=false --log_level info I[2019-11-07|15:25:32.664] Starting ABCI with Tendermint module=main E[2019-11-07|15:25:34.296] Couldn't connect to any seeds module=p2p ``` 需要配置p2p种子节点： ``` ➜ cosmos cat config/config.toml # Comma separated list of seed nodes to connect to seeds = "3e16af0cead27979e1fc3dac57d03df3c7a77acc@3.87.179.235:26656,ba3bacc714817218562f743178228f23678b2873@public-seed-node.cosmoshub.certus.one:26656,2626942148fd39830cb7a3acccb235fab0332d86@173.212.199.36:26656,3028c6ee9be21f0d34be3e97a59b093e15ec0658@91.205.173.168:26656,89e4b72625c0a13d6f62e3cd9d40bfc444cbfa77@34.65.6.52:26656,6be0856f6365559fdc2e9e97a07d609f754632b0@cosmos-cosmoshub-2-seed.nodes.polychainlabs.com:26656" ``` 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： ``` ➜ cosmos gaiacli query block 1 --chain-id cosmoshub-2 {"block_meta":{"block_id":{"hash":"76ADC3B007938986BB552B684F16E027D89993A33127938CA6AEBBF0F50949AA","parts":{"total":"1","hash":"9470D4132A7D9A65540DB32756423106A1CAD84BB381144F958FD9A51E0FC649"}},"header":{"version":{"block":"10","app":"0"},"chain_id":"cosmoshub-2","height":"1","time":"2019-04-22T17:00:00Z","num_txs":"0","total_txs":"0","last_block_id":{"hash":"","parts":{"total":"0","hash":""}},"last_commit_hash":"","data_hash":"","validators_hash":"D658BFD100CA8025CFD3BECFE86194322731D387286FBD26E059115FD5F2BCA0","next_validators_hash":"D658BFD100CA8025CFD3BECFE86194322731D387286FBD26E059115FD5F2BCA0","consensus_hash":"0F2908883A105C793B74495EB7D6DF2EEA479ED7FC9349206A65CB0F9987A0B8","app_hash":"","last_results_hash":"","evidence_hash":"","proposer_address":"B1167D0437DB9DF0D533EE2ACDE48107139BDD2E"}},"block":{"header":{"version":{"block":"10","app":"0"},"chain_id":"cosmoshub-2","height":"1","time":"2019-04-22T17:00:00Z","num_txs":"0","total_txs":"0","last_block_id":{"hash":"","parts":{"total":"0","hash":""}},"last_commit_hash":"","data_hash":"","validators_hash":"D658BFD100CA8025CFD3BECFE86194322731D387286FBD26E059115FD5F2BCA0","next_validators_hash":"D658BFD100CA8025CFD3BECFE86194322731D387286FBD26E059115FD5F2BCA0","consensus_hash":"0F2908883A105C793B74495EB7D6DF2EEA479ED7FC9349206A65CB0F9987A0B8","app_hash":"","last_results_hash":"","evidence_hash":"","proposer_address":"B1167D0437DB9DF0D533EE2ACDE48107139BDD2E"},"data":{"txs":null},"evidence":{"evidence":null},"last_commit":{"block_id":{"hash":"","parts":{"total":"0","hash":""}},"precommits":null}}} ``` 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 ``` ➜ supervisord cat cosmos.conf [program:cosmos] directory = /root/cosmos ;程序启动目录 command = gaiad start --home /root/cosmos --fast_sync=true --log_level info autostart = true ; 在 supervisord 启动的时候也自动启动 startsecs = 5 ; 启动 5 秒后没有异常退出，就当作已经正常启动了 autorestart = true ; 程序异常退出后自动重启 startretries = 3 ; 启动失败自动重试次数，默认是 3 user = root ; 用哪个用户启动 redirect_stderr = true ; 把 stderr 重定向到 stdout，默认 false stdout_logfile_maxbytes = 20MB ; stdout 日志文件大小，默认 50MB stdout_logfile_backups = 20 ; stdout 日志文件备份数 stdout_logfile = /root/cosmos/log/cosmos.log ;stdout 日志文件，需要注意当指定目录不存在时无法正常启动，所以需要手动创建目录（supervisord 会自动创建日志文件）program:parity] ``` ``` ➜ supervisord cat cosmos-rest.conf [program:cosmos-rest] directory = /root/cosmos ;程序启动目录 command = gaiacli rest-server --home /root/cosmos --chain-id='cosmoshub-2' --node="tcp://127.0.0.1:26657" --laddr='tcp://0.0.0.0:1317' autostart = true ; 在 supervisord 启动的时候也自动启动 startsecs = 5 ; 启动 5 秒后没有异常退出，就当作已经正常启动了 autorestart = true ; 程序异常退出后自动重启 startretries = 3 ; 启动失败自动重试次数，默认是 3 user = root ; 用哪个用户启动 redirect_stderr = true ; 把 stderr 重定向到 stdout，默认 false stdout_logfile_maxbytes = 20MB ; stdout 日志文件大小，默认 50MB stdout_logfile_backups = 20 ; stdout 日志文件备份数 stdout_logfile = /root/cosmos/log/gaiacli.log ;stdout 日志文件，需要注意当指定目录不存在时无法正常启动，所以需要手动创建目录（supervisord 会自动创建日志文件）program:parity] ``` --- # Agent Instructions: Querying This Documentation If you need additional information that is not directly available in this page, you can query the documentation dynamically by asking a question. Perform an HTTP GET request on the current page URL with the `ask` query parameter: ``` GET https://plainchant.gitbook.io/plainchant/qu-kuai-lian/cosmos/cosmos-jian-jie-he-huan-jing-da-jian.md?ask= ``` The question should be specific, self-contained, and written in natural language. The response will contain a direct answer to the question and relevant excerpts and sources from the documentation. Use this mechanism when the answer is not explicitly present in the current page, you need clarification or additional context, or you want to retrieve related documentation sections.