Into the Cosmoverse｜乌托邦周报 #4
说人话，解释 Cosmos 的跨链通信协议 IBC。
I believe we exist in a multiverse of universes.
——Michio Kaku
多元宇宙不仅是许多人设想的现实，也是 Cosmos 期许的未来。
在多元宇宙中，每个平行宇宙有自己的物理法则和参数；而在 Cosmoverse 中，每个区块链“宇宙”也有自己的特色，比如有的是 DNS 宇宙，有的是发票宇宙，有的是高速支付宇宙，不同宇宙为各自的特色业务发展提供良性的土壤。
这些迥异的通过一套跨链通信协议连接起来，从而构成区块互联网（Internet of Blockchains）。本文将本着接地气的原则，讲讲区块链间的这套通信机制。
本文要点：
什么是 IBC
为什么需要 IBC
IBC 是如何实现的
什么是 IBC
IBC 的命名体现了不绕弯子的务实精神，干什么都写在名字里了。
所谓 IBC，全称就是 Inter-Blockchain Communications，即区块链和区块链之间的通信。
众所周知，区块链其实是一个状态机（State Machine），其核心是给定一个状态（State），以及一个转移（Transition），输出一个新的状态（State’），而这整个过程需要是确定性的（deterministic）。这也就意味着，改变状态的转移中，你不能整些什么花活儿。
比如初始状态是 1，转移是 +1，那输出的新的状态就是 2，这个就是确定性的；但如果转移是加上一个随机数（比如当前时间戳），那每个区块链节点输出的新的状态就不确定了。
所以，无论是状态，还是转移，都必须给予过往的链上的信息，不能引入链下信息。
这就导致，每个区块链生来就是一个孤岛，想互相之间喊话是一个很难解决的问题。
为什么需要 IBC
有问题，有需求，就会有解法。
你不是想让区块链之间互相喊话吗？我站中间做传话筒（relayer）不就好了。
举个例子，跨链通信最常见也是最早出现的诉求就是资产互通，比如看以太坊支持更强大的智能合约而比特币不支持，很容易就会想到，能不能把 BTC 挪到以太坊上，作为 ERC-20 代币来用呢？
可以的，只要引入一个中间人，这个中间人通常是一个权威机构（authority）。我们让他在两边分别注册一个“账户”，你把 BTC 给他存起来（实际上是靠 HTLC 锁住），然后让他把等值的 BTC 代币（Wrapped BTC）在以太坊上给你，等你不用的时候，再找他兑换回 BTC。
这种解决方法可能是最直接，也最容易想到的。但问题也很明显，如果我把 BTC 给了你，你在以太坊上不交货怎么办？
于是便有了改进，我们把中间人从单一节点，换成多节点（federated），收放款需要大多数节点签名才行，这样不就好了。我不用担心你一个人使坏，只要节点中的大多数不使坏，我的资金就安全。
但即便如此，你依然无法排除他们共谋分赃（collude）的可能。
IBC 就能解决这个信任问题。
IBC 是如何实现的
中间人之所以能做恶，原因是他们是人，而非智能合约。
那我们这样，把收放款的操作，放到区块链上执行，然后，把中间人给踹了，A、B 两条区块链的节点同时监控两条链上的区块，不就可以了？
但这样会有一个问题，那就是节点负担会很重。何况这还只是两条链之间通信，如果想要 10 条链之间都能通信，那每个节点都要做 10 条链的 Full Node，显然不现实。
所以，中间人还是得请回来，但这次不同，他只负责“飞鸽传书”，只传递双方关心的信息，其他啥事儿也不干。
回到上面跨链汇兑的例子。我们在 A 区块链上存入 100 个代币，签上我们的大名。中间人看到后，将这个消息，告诉区块链 B。区块链 B 验明签名属实、票据可靠后，便将对应的款项放到我们在 B 上的账户中。
这样一来，即便中间人动了歪心思，他也没办法篡改票据，因为这样会被 B 识破。他最多只能装聋作哑，不传递信息，致使我们的交易诉求卡在中间，但只要我们找一个老实的中间人来帮下忙，就能解决这个问题了，资金总是安全的。
用 IBC 的语言来讲，通信方式有这样几个要点：
每条链都遵循一套共同的“语言规范”（ICS）；
每条链实现要通信的链的 Light Client；
中间人（Relayer）发起链与链之间的连接，并定期同步两条链的共识状态；
这条连接类似于 2 个国家之间通航，每个国家有多个港口（Port），每个港口有各自的业务；
跨链汇兑是一个业务，在 2 个国家各自的跨链汇兑“港口”之间来往，其他业务在其他的港口之间来往；
港口之间来往必须走专门的航线（Channel），并且航线要时不时有活动，如果长期没活动就可能被取消；
当用户有跨链汇兑需求的时候，他可以将钱存到国内，然后得到一张票据（Message），写好寄件人、收件人所在的港口（分别在 A、B 境内），把票据统一交给中间人打包（Packet），由中间人坐船去投递；
收件人在港口收到信件后，拆开看里面的每张票据，核实是否有效，有效就会按约定，将款项放给他在 B 国的账户。
以上便是 IBC 的基本玩法了。说起来简单，但其实省掉了非常多的细节。权且作为一个引子，待日后填坑续上。