特定应用程序的区块链,简单来说,一个区块链就是一个专门的应用程序。为了实现某一特定的去中心化应用而专门实现一个区块链。
传统的用智能合约构建去中心化应用不行吗?
- 灵活性不足:智能合约本质上受到虚拟机本身的限制。例如,以太坊虚拟机不允许开发者实现代码的自动执行。
- 效率低:智能合约全部由同一虚拟机运行。当实现的应用多了,他们会争夺资源。智能合约需要由虚拟机解释,这与在状态机级别(智能合约是状态机的一部分)实现的本机应用程序相比会限制性能。(cosmos团队测试删除虚拟机后,性能提高了 10 倍左右)
- 主权限制:智能合约的利益相关者对其的主权非常有限,并最终被底层区块链的治理所取代。如果应用程序中存在错误,则对此无能为力。
如何构建特定应用程序的区块链?
在cosmos生态中构建区块链,基于tendermint共识引擎 (tendermint core、CometBFT) + Cosmos SDK来实现。
tendermint 共识引擎:封装了底层的网络层和共识层,并提供ABCI接口(应用区块链接口),使得转态机(具体的应用功能)与底层的共识引擎相连接。
Cosmos SDK:是用来构建区块链状态机(具体的应用功能)的框架。
借助 Cosmos SDK,开发人员只需定义状态机,tendermint 共识引擎将为他们处理网络上的复制。
共识引擎CometBFT
CometBFT是一个与应用程序无关的引擎,负责处理区块链的网络和共识层。实际上,这意味着 CometBFT 负责传播和排序交易字节。CometBFT 依靠同名拜占庭容错(BFT)算法来就交易顺序达成共识。
CometBFT共识算法与一组称为验证器的特殊节点一起工作。验证者负责将交易块添加到区块链中。在任何给定的区块中,都有一个验证者集合 V。算法会选择 V 中的验证者作为下一个区块的提议者。如果超过三分之二的 V 在该块上签署了 a prevote和 a precommit,并且该块包含的所有交易均有效,则该块被视为有效。验证器集可以通过状态机中写入的规则进行更改。
ABCI
CometBFT 通过一个名为ABCI 的接口将事务传递给应用程序,应用程序必须实现该接口。
CometBFT 仅处理交易字节。它不知道这些字节的含义。CometBFT 所做的就是确定性地对这些交易字节进行排序。CometBFT 通过 ABCI 将字节传递给应用程序,并期望返回代码来通知它事务中包含的消息是否已成功处理。
以下是 ABCI 最重要的信息:
- CheckTx:当 CometBFT 收到交易时,会将其传递给应用程序以检查是否满足一些基本要求。CheckTx用于保护全节点内存池免受垃圾邮件交易的影响。。称为AnteHandler 的特殊处理程序用于执行一系列验证步骤,例如检查是否有足够的费用和验证签名。如果检查有效,则交易将被添加到内存池并转发到对等节点。请注意,交易尚未被处理(即没有发生状态修改),CheckTx因为它们尚未包含在块中。
- DeliverTx:当CometBFT 收到有效区块DeliverTx时,区块中的每笔交易都会通过 via 传递给应用程序进行处理。正是在这个阶段,发生了状态转换。再次执行AnteHandler,以及事务中每条消息的实际Msg服务RPC。
- BeginBlock/ EndBlock:这些消息在每个块的开头和结尾执行,无论该块是否包含交易。触发逻辑的自动执行很有用。不过,请谨慎行事,因为计算成本高昂的循环可能会减慢您的区块链,如果循环是无限的,甚至会冻结它。
Cosmos SDK
Cosmos SDK 的强大之处在于其模块化。Cosmos SDK 应用程序是通过聚合可互操作模块的集合来构建的。每个模块定义状态的子集并包含自己的消息/事务处理器,而 Cosmos SDK 负责将每条消息路由到其各自的模块。
举例:
+||事务通过DeliverTx从整个节点的CometBFT|引擎中继到节点的应用程序|||+---------------------v--------------------------+| APPLICATION|||| Using baseapp's methods: Decode the Tx,|| extract and route the message(s) |||+---------------------+--------------------------+|||+---------------------------+|||Message routed to|the correct module|to be processed||+----------------++---------------++----------------++------v----------+||| |||| ||AUTH MODULE ||BANK MODULE|| STAKING MODULE || GOV MODULE|||| |||| |||| |||| Handles message,|||| |||| Updates state |||| |||| |+----------------++---------------++----------------++------+----------+|||| +--------------------------+ | | Return result to CometBFT | (0=Ok, 1=Err) v
每个模块都可以看作一个小状态机。开发人员需要定义模块处理的状态子集,以及修改状态的自定义消息类型。