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區塊鏈領域的發展正走在一條多鏈的趨勢上,人們已不再追求用一條鏈解決所有事情,而是模組化、應用鏈 ... 每條鏈有各自的功能和資源,再透過某種方式組合、連接,這樣的架構有更高的效率和靈活性。
於是區塊鏈的數量愈來愈多,對於使用者的多鏈使用體驗整合 (鏈抽象)、以及鏈與鏈之間的互動 (跨鏈互操作性) 就變成愈來愈重要的事情,而談到跨鏈互操作性,就不能不提 Cosmos 這個關鍵跨鏈生態項目,不能不提 Cosmos 核心團隊所開發的 IBC (Inter-Blockchain Communication) 協議。
Inter-Blockchain Communication,簡稱 IBC,主要處理的是區塊鏈與區塊鏈之間的通訊問題,讓區塊鏈之間能相互溝通。
我們每天使用的網路背後也有協定,網路將各種計算裝置 (電腦、手機) 連接起來,眾多不同裝置要相互連接、相互溝通,必然需要某種通用協定,在網路中的底層協定稱為 TCP/IP,協定可以理解成一種標準規範、一種架構。
到了區塊鏈的領域,每條區塊鏈也能想像成一台以去中心化方式運作的雲端虛擬主機,想將這些區塊鏈連接起來讓它們能相互通訊,必然也需要某種通用協定,IBC 就類似這樣的區塊鏈通訊協定,只要符合這個協定,就能相互連接打造區塊鏈網路。
IBC 推出已超過三年,據 官網數據 目前連接超過 110 條區塊鏈,一年處理超過三千萬次跨鏈轉帳、金額超過三百億美金,是目前加密貨幣中最廣泛應用的跨鏈協議。
視覺非常漂亮的 Cosmos zone 與 IBC 瀏覽器,可看到每個 Zone 與哪些 Zone 相連,以及鏈上與 IBC 數據。
支援異構區塊鏈
就算是不同架構、不同共識的區塊鏈之間也能相互通訊,但不能直接部署,在不同鏈上部署需要做一些相對應的調整。
模組化的設計架構
兩層結構,可再細分為傳輸、驗證、排序與應用,這樣的設計讓 IBC 更靈活與可擴展,開發者可根據需求調整。
原生驗證等級的安全性
不是經由第三方驗證,使用該鏈的輕客戶端來驗證狀態,上線至今從未出過安全問題。
支援跨鏈資產轉移也支援跨鏈消息傳遞
可跨鏈傳輸資產或數據等訊息,能支援跨鏈應用,跨鏈應用例如在 A 鏈投票,在 B 鏈領獎勵;在 A 鏈付錢,在 B 鏈領 NFT
開源與無須許可
任何人都能查看、使用,能根據自身需求修改 IBC 的程式碼,只要遵守協議就能加入 IBC 網路,不須經由任何人許可。
重要:IBC 不是跨鏈橋,而是跨鏈協議。任意鏈之間若有需求,都可以根據 IBC 的規範與架構去建立彼此之間的跨鏈通訊,並加入整個 IBC 網路。
雖然支援異構區塊鏈,但畢竟有不同邏輯架構與共識,需要做一些調整才能部署。
一開始主要在 Cosmos 生態鏈之間,目前經許多項目方的努力開發,已延伸擴展到各大公鏈,包含以太坊 Ethereum、Solana、雪崩 Avalanche、波卡 Polkadot、Polygon、Cardano、NEAR 等,多數知名公鏈都已能透過 IBC 相連接。
所謂在異構區塊鏈上需做調整才能部署,以這篇 PA News 的 報導 為例:
在嘗試連接 Solana 時,因 Solana 鏈沒有狀態證明,這就不符合 IBC 的規範,必須先解決這問題讓它符合規範才能加入 IBC 網路,用 IBC 打通每一條公鏈,背後可能都有某個項目的持續開發。
至於項目為什麼要協助開發擴展 IBC?這可能跟它們的業務方向有關,例如新聞中的 Picasso Network 業務之一是 Solana 的 restaking,而 Composable 的主要服務之一是跨鏈交易執行與結算,IBC 連接愈多公鏈生態對它們的業務發展愈有利。
相關新聞:
稍微介紹一下 Picasso Network,它是波卡平行鏈,相關團隊 Composable Finance 則同時有波卡平行鏈與 Cosmos 生態鏈兩種版本,透過這種組合式的架構,在波卡生態內用 XCM 跨鏈通訊,對 Cosmos 生態則透過 IBC 通訊,早早就打通 Cosmos - Polkadot,接著又成功使用 IBC 連接以太坊與 Solana,據官方發布的 2024 規劃,下一步正在研究如何以 IBC 連接比特幣網路。
IBC 打通各大公鏈是近幾個月陸續發生的事情,還需要等待應用開發的時間,要看到 IBC 帶動各公鏈間的跨鏈應用發展需要再等一等。
根據 官網數據,IBC 網路連接的生態總規模已超過千億美金,這還不包含近期連接的 以太坊與 Solana 等公鏈。
IBC 由 Cosmos Network 開發,Cosmos 是老牌且知名的跨鏈生態。
Cosmos 並非單一公鏈,而是一整個區塊鏈生態系的統稱。容許其他項目透過其提供的框架及共識演算法,建立自己的區塊鏈,各鏈之間能相互連接,也就是說 Cosmos 是一個多鏈系統。
Cosmos 的架構靠三大工具實現:
Tendermint
區塊鏈底層共識引擎,把區塊鏈中最複雜的網路層與共識層打包處理,讓開發人員可以免去這部分專心開發應用
Cosmos SDK
模組化框架,協助開發人員依照需求建立自己的應用層,許多知名公鏈都是使用 Cosmos SDK 開發,例如幣安智能鏈 BSC、KAVA、知名交易所 Crypto.com 的 Crypto.org 鏈,以及近期熱門遊戲公鏈 SAGA
IBC - Inter-Blockchain Communication
本文主角,跨鏈通訊協議,讓多鏈生態中的各鏈彼此之間能相互連通互操作,建立起區塊鏈網路
Cosmos Network 的代幣為 $ATOM,2019 上市,撰文當下在 CMC 市值排名第 31 名,流通市值約為 27 億美金,在跨鏈賽道中也是龍頭項目之一。
延伸閱讀:
ATOM 幣|潛力公鏈生態 Cosmos,拓展「區塊鏈宇宙」
IBC 是模組化的雙層架構,可分為傳輸、驗證、排序與應用,其中傳輸、驗證、排序可綜合稱之為傳輸層 (IBC / TAO),以及由應用程序組成的應用層。
另外還涉及以下幾個元素:
輕客戶端
中繼器
連接
通道
直接舉例說明,假設從 A 鏈跨轉 100 USDT 到 B 鏈:
在 A 鏈發起一筆交易
A 鏈輕客戶端負責驗證與排序這筆交易
之後傳遞給中繼器
中繼器不修改數據,只負責傳送給 B 鏈輕客戶端
B 鏈輕客戶端驗證消息後傳送給 B 鏈的應用
- 到這裡暫停一下,上述屬於傳輸層的工作,傳輸層負責驗證消息正確和傳送 -
應用收到消息後,解讀並執行
執行完畢後狀態改變,再逆著傳送消息回到 A 鏈
A 鏈確認最新狀態後完成交易
輕客戶端負責驗證與排序,中繼器負責傳輸,一開始必須先建立連接與通道,簡單說必須通過測試,確認彼此已確實連接並可相互驗證才能開啟連接與通道。
連接是鏈與鏈之間,例如 A 鏈與 B 鏈之間,在雙方的輕客戶端之間經四次測試驗證確認後打開連接。
測試方式,稱為四次握手:
A 鏈發起一次狀態改變,例如聲明我要跟你握手
B 鏈驗證收到這次狀態改變,更新自己的狀態為我已握起你的手
A 鏈驗證,確認收到後將自己的狀態更新為雙方已握手
B 鏈驗證它收到 A 鏈的最新狀態,也將自己的狀態更新為雙方已握手
這時就能開啟連接了
而通道則是針對應用與應用之間,例如代幣轉移是一種應用,智能合約調用、數據共享、治理投票等也是各自的應用,一個連接之內可以包含多個通道,通道也透過上述四次測試驗證後開啟。
上述資料參考來源:官方文件
從技術架構可知,IBC 使用輕客戶端驗證,不依賴第三方驗證,沒有額外風險,基本上能提供等同於區塊鏈本身的安全性。
IBC 已上線運作三年多,截至撰文當下沒有出現過安全事故。
理論上 IBC 支援異構區塊鏈,可在任意區塊鏈上部署,就上述架構來看,部署時至少需在兩鏈都建立輕客戶端與中繼器,若不同鏈在驗證上有不同邏輯 (如前面提到的 Solana),就還需要做額外的調整。
雖然理論上可在任意區塊鏈部署,實際上會有一定的部署成本。
IBC 在區塊鏈與鏈之間建立通訊,兩鏈之間需部署輕客戶端、中繼器並建立連接,那有一百條鏈要建立幾個連接?
這是排列組合數學計算,一百條鏈間每兩條鏈都分別建立連接,總共需要建立 4950 個連接,這數字會隨著規模以級數擴大,假設一千條鏈,數字會膨脹到 499,500,光想像就覺得這不實際。
Cosmos 為 Zone - Hub 架構,每個 Zone 是一條鏈,Hub 也是一條鏈,一個 Hub 連接多個 Zone,各自之間就能相連,不同 Hub 相連接後,各自的 Zone 也都能相連,如此就不需要每兩條鏈之間都各自連接。
很重要必須再強調一次:IBC 不是跨鏈橋,而是任何人都可自行部署的跨鏈協議。
這意思是許多項目都能根據需求部署各自的 IBC 連接,各自有各自介面,只是底層協議使用 IBC,沒有統一的操作窗口。
這邊以 Cosmos 官網首頁的 iBc.Fun 為例說明:
首先連接錢包,這裡需要 Cosmos 生態錢包。
接著選擇來源鏈與幣種 / 目標鏈與幣種,可看出這不是單純跨鏈轉帳,而是跨鏈 swap,能直接跨鏈兌換成目標幣種,這就屬於跨鏈應用之一。
須注意,IBC 目前已可連接許多公鏈,有時跨鏈操作會相對複雜,例如前面提過的 Picasso Network:
在圖中這個案例中,從以太坊跨鏈到 Solana,分別需要連接兩種錢包,只要是跨生態的跨鏈轉帳,幾乎都需要不同錢包,操作上會稍微麻煩一些。
所以真的很需要鏈抽象。
區塊鏈與鏈之間無法互通,每條區塊鏈都是孤島,這樣的現象已逐漸消失,隨著愈來愈多互操作性技術上的開發,例如本文介紹的 IBC,波卡生態中的 XCM,或 OP stack 的超級鏈等等,區塊鏈與鏈之間要進行足夠安全、快速、便宜的通訊愈來愈不困難,但這只是技術上。
實際做跨鏈操作時還是很複雜,要準備不同錢包、確認資產在哪條鏈上、準備足夠的 gas、找到介面簡單又可信任的跨鏈工具,就算已經是幣圈老手,就算在新的鏈上有賺錢機會,有時候想想還是覺得算了,跨鏈太累了。
如果確信未來會是多鏈的,那麼跨鏈互操作性與鏈抽象就會是未來最關鍵的賽道之二。
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東東
加密貨幣愛好者 | 2017 入圈,認為區塊鏈是下個世代的網路,期待區塊鏈與加密貨幣普及到日常生活的那一天。