【我的区块链之路】- cosmos源码分析之前奏，聊一聊cosmos

由于工作的需要，近期需要浏览大量的国内主流的链，比如说，最近就在研究 cosmos。这里我打算出一些列的cosmos源码分析，本文先是cosmos源码分析的开胃菜，我们先来从总体上了解下 cosmos，可能后续还会有 波卡的源码分析。

cosmos总结

主要专注领域

跨链、解决多个不通的区块链间的价值传递

主要的架构图

 网络的组成拓扑

图一：

图二：

 由 cosmos hub 加上多个 zone 组成

完善的架构组成

 由上层的 cosmos-sdk 加 底层的 tendermint 组成。

 总结下上述的两张图，cosmos的架构组成组要有 cosmos-sdk 和 tendermint 。

其中 cosmos-sdk 是主要给第三方链提供接入到cosmos 网络的sdk，而 tendermint 是将 BFT + POS 共识独立出来的模块 。第三方链如果只想做应用拓展开发，而不想关心底层共识细节的话，可以基于 tendermint 来实现自己的区块链；如果一个第三方链想和另外一个第三方链做交互的话，则需要这两个第三方链都接入cosmos网络，接入的方式为，各自引入 cosmos-sdk 即可将自己对接到 cosmos hub 上，再由cosmos hub 来作为中继器提供两条第三方链做相互交互。其中 cosmos-sdk 底层已经是基于 tendermint 的。详细的我们下面讲如何做到跨链。ProposalVoteTx

 对于接入了cosmos-sdk的第三方链来说，他们就成为了cosmos网络的 zone，而裸奔的cosmos-sdk 就是目前cosmos的第一个主网 gaia，也是cosmos网络中的 hub。zone 和 hub之间通过 IBC 进行通信。而上层的sdk 和底层的共识使用 ABCI 进行交互。共同组成了整个cosmos网络。

cosmos-sdk：

1、baseApp：
    用来和底层tendermint交互
2、多币账户:
    Atom主要用来质押，Photon 只要做交易手续费，支持外来币加入白名单后做交易手续费。
3、staking: 
    POS 相关的实现，包括：绑定，解绑，通货膨胀，费用等操作。
4、governance: 
    Atom代币持有人可以通过签署一个特殊类型的交易来提交提案，并表明他们是否批准（或不批准）提交给区块链网络的提案。任何人都可以向系统提交文本提案。不过，如果你提交的提案想要进入到投票阶段，则有最低存款金额要求。在投票阶段，Atom代币持有人可以就提案是否被接受进行投票。[详细可参考](https://bihu.com/article/1877947910)
5、bank：
    定义资产的转移
6、auth：
    定义了一个标准的多资产账户结构（BaseAccount），开发者可以直接嵌入自己的账户体系中。

7、slash (惩罚): 
    还未完善

tendermint 共识机制

1、永远不会分叉。
2、抗1/3拜占庭，且必须收齐(超过2/3数量) precommit才允许提交区块。
3、分叉问责制 (可以根据协议的规则进行识别和惩罚。或者，可能是法律制度。)
4、共识有需要投票，投票阶段称为PreVote和PreCommit。

 Merkle 树

•  Simple tree ：

    Simple Tree是一个Merkle树，用于静态元素列表。如果物品的数量不是2的幂，则一些叶子将处于不同的水平。简单树试图保持树的两侧高度相同，但左侧可能更大。如图：
 

•  IVAL + tree:

    使用AVL算法的变体来平衡树 ，并且所有操作都是O（log（n））不可更改的平衡二叉树）
    的是为应用程序状态中的键值对提供持久存储，以便可以有效地计算确定性Merkle根哈希，类似于以太坊的  Patricia trie。

发起跨链
在IBC协议中主要用两种交易支持跨链:

•  IBCBlockCommitTx:

    把发起方的最新区块投信息通过cosmos hub传递到接收方，目的是好让接收方获得发起方的最新 merkle root 。

•  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。

参考

slash (惩罚机制)

目前从各个资料中没有发现清除的描述，从代码中看，目前只有一个解除惩罚锁定的入口实现

 链上治理

• 第一阶段：存款阶段

对于想要进入到投票阶段的提案，需要在提交该提案之后的两周时间内存入至少512 Atom代币，这也是进入到投票阶段的最低存款金额要求。任何Atom代币持有人都可以支持提案，并且为该提案提供存款，这意味着提案提交方不一定自己存入512 Atom代币，只要有人愿意为其出这笔“钱”即可。不过，存款必须要有垃圾邮件保护，这样当提案被接受的时候、或是两周之后未能达到最低存款限额要求的时候，支持该提案的Atom代币持有人就能够收到通知提醒。

• 第二阶段：投票阶段

一旦提案满足了最低存款限额要求，那么长达两周（336小时）的投票阶段就将正式启动。在此期间，Atom代币持有人可以对该提案进行投票，目前有四个投票选项，分别是“是”、“否”、“行使否决权的否定”、“弃权”。

Cosmos治理实施有一些重要细节值得关注，包括：

1、只有权益（bonded）代币才能参与治理；

2、投票权基于权益被评估，你拥有的Atom代币数量决定了你对提案决策的影响力（代币投票）；

3、委托人可以继承被委托人的投票，除非委托人自己有过投票。如果委托人自己投票的话，将会覆盖验证器的决定。

• 第三阶段：清点投票结果

根据Atom代币持有人的投票结果，如果提案被接受，那么至少需要满足以下几个条件：

1、法定人数：在投票结束的时候，超过40%的权益代币需要参与投票；

2、门槛：超过50%的参与投票代币（在排除了“弃权”投票之后）需要支持该提案（即选择的投票结果是“是”）；

3、行使否决权：低于33.4%的参与投票的代币（在排除了“弃权”投票之后）对最终决定选择了“行使否决权的否决”。

如果在投票阶段结束时上述要求中有任何一项没有满足，比如法定人数没有达到，那么该提案就不能被通过。此时，这个被拒绝的提案中的存款不会被退还，而是会被纳入到社区池中。

•   第四阶段：实施提案

如果提案被接受，则需要作为依赖网络验证器运行的软件一部分来实施。我们未来还会专门发布一篇文章来详细解释不同类型的提案、以及验证器会如何准确地协调、实施上述提到的那些被接受的提案。

如果你想要看看一个治理投票的典型示例，不妨可以先看看验证器团队B-Harvest的第一个治理提案，该提案是关于调整用于计算网络通胀的块时间率，以反映网络中的实际情况。（请注意：Chorus One支持该提案，因为它通过实时网络支付权益奖励，符合Cosmos白皮书中描述的内容。不过我们发现这只是一个临时解决方案，今后也会支持引入一个基于网络条件动态调整的其他提案。

总结: 链上治理可以理解为比经济模型更大的一个范畴，类似与Dao ，通过链上治理可以做到链的升级，各配置项的更改，以及外来币加入白名单。

经济模型

1、cosmos hub 上通过发行代币 ATOM (相当于以太坊的ETH) 和 Photon (光子类似与以太坊的gas)

2、持有ATOM的人都可以通过质押(锁定)ATOM来竞选成为验证人，目前只有质押权重为前100名，才能成为验证人，后续通过链上治理可以达到上限的300名验证人。具体的为：在最开始的时候被内置门槛为100名，这个数字将在10年内以13％的速率增加，并且在300个验证人上限。

3、验证人有资格成为提议人参与出块，而单纯的验证人则共识和验证区块。成为提议人出块成功被链上接受，则可以获取出块奖励及交易手续费的分红。

4、持有ATOM的人也可以通过质押ATOM获取投票成为委托人 ，委托人将自己的选票投给心仪的验证人，当验证人获取出块奖励及交易手续费分红时，委托人也获取一定比例的分红。

5、限制:
    只有达到前100明才可以有资格成为提议人出块，解除质押需要等待三周。

6、白皮书上写的：
    在创世块中的ATOM和验证人的初始分布将为：
    Cosmos团队共计发行2亿枚Atom，其中，首次代币(众筹参与者持有)发行占75%，天使投资人(预售参与者持有)5%，ICF基金会(ALL IN BITS 集团持有 )10%，团队保留10%。 往后每年ATOM总量的1/3将奖励给验证人和委托人。  可以查看

7、鼓励黑客：
    Cosmos Hub鼓励黑客通过一项ReportHackTx 交易发布成功的漏洞，该交易说：“此验证器被黑客入侵。请将赏金发送到此地址“。从而获取奖励，奖励从被黑客攻击的验证人及其委托人的质押金上扣减。

8、收益主要有: 
    增发收益+出块奖励+交易手续费。

9、Atom通胀的比例在7%到20%之间变化：若系统只有很少的Atom被用作抵押，则通胀比率高达 20%。当系统抵押比例达到2/3后，通胀比例将固定为7%

10、Photon是奖励给Cosmos网络验证人的。Photon可以用来支付Cosmos生态系统中任一空间的手续费。Photon以500枚/小时的固定速度生产出来，这一速度下Photon的通胀速度趋近于零。

11、Atom的 “通货膨胀”:
    为了鼓励 Atom 持有者将代币用做抵押而不是在市场上交易，抵押的 Atom 会按照一定比例通胀，越来越多。也就是说如果你没有把 Atom 用作抵押，那么它的价值将逐渐被稀释。每年的通胀率将[在7–20％]之间，取决于抵押ATOM的总数。如果超过 2/3 Atom 参与 Staking，则增发率最低 7%，如果小于 2/3Atom 参与 Staking，则增发率最高 20%。

 有文章分析为:

• 总计2.3亿个Atom
•  年度平均通胀（增长）: 10%
•  平均佣金比例: 10%
• 年度总佣金产生: 230万个Atom
•  边际利润: 50%  (边际利润，是指增加一单位产品的销售所增加的利润，那么我们这里可以理解为 质押币而获得的利润)
•  年度节点总收益115万个 Atom (总供给量的0.5%)

一些指标:

• TPS:  最高14000（2节点）最高5000（32节点）  4000左右（64个验证节点)

• 区块确认时间：平均在1s
•  出块时间 ：6s左右 [浏览器看](https://www.mintscan.io/)
•  貌似是不支持智能合约的，但是 Ethermint 是可以支持的。

亮点

支持跨链，支持价值转移。

总结

1、支持跨链理想很强大，实现起来比较难
2、链上治理也是一样。