作者：Russian DeFi. 编译：Cointime.com QDD

单体式区块链在持续一段时间后终于出现了区块链三难问题，因为它们试图在每个节点中完成所有任务（共识、数据可用性、结算和执行）。

为了避免这个问题，使用模块化链将一个区块链的许多角色划分到不同的层次中。因此，链能够以最小化权衡的方式进行扩展。

以太坊和 Cosmos 在这种模块化竞争中处于领先地位。区块链的未来是模块化的。

自从以太坊推出以来，它就通过引入以太坊虚拟机实现了智能合约功能。这使得在去中心化金融（DeFi）、非同质化代币（NFT）、游戏和其他领域开发了各种各样的去中心化应用（DApps）。

以太坊是一个通用的公共链，可以支持竞争网络资源的各种 DApps。在拥堵时，交易费用暴涨，导致用户在成本和延迟方面的使用体验较差。

以太坊和其他第一层链的另一个问题是它们的“两层”治理系统。这意味着除了遵循自己的规则之外，DApp 还必须遵循协议的规则。每当 DApp 需要新功能时更改协议将是不可能的。

Cosmos 提出，与其让各个 DApp 竞争单一链的资源，不如让每个 DApp 运行在自己独立、并行、以应用为优化的链上。因为它们是独立的，每个链都可以独立升级或修改。Cosmos 链可以相互通信，甚至在某些条件下可以与使用与 Cosmos 链不同的共识机制（PoS/PoW）的链进行通信。

什么是 Cosmos？

Cosmos 被称为“区块链的互联网”，因为它是一个允许不同区块链共存和互操作的网络。通常，区块链彼此独立，尽管最近的技术使得两个区块链可以通过桥接进行通信和数据传输，但 Cosmos 的目标超越了这个。Cosmos 通过允许开发人员创建最初互操作的区块链来提高互操作性。

这些区块链通过区块链间通信协议（IBC）进行通信，其中 Cosmos Hub 及其 ATOM 代币是其中之一。

Cosmos 的历史

Cosmos 首次亮相于 2014 年，由 Jae Kwon 在 Tendermint 共识协议下创建。Kwon 无法建立一个完全互操作的系统，因此他与 Zarko Milosevic 和 Ethan Buchman 合作。2020 年，Kwon 最终辞去了他在 Cosmos 项目中的职务。

以下是 Cosmos 的一个简要时间线，突出显示了各个里程碑：

总部位于瑞士的非营利性机构 Interchain Foundation 负责管理 Cosmos 的开发。与以太坊基金会类似，ICF 是一个协调机构，通过在软件开发团队之间搭建编码流程的桥梁来进行协调。

Cosmos 的愿景

与单体式第一层链不同，Cosmos 构建了一个分散交换、存储和保护价值的平台，鼓励协作、创新和竞争。

因此，Cosmos选择使用模块化软件堆栈（Cosmos SDK）和互连的区块链网络来构建。这使得 Cosmos 生态系统的中心链和区域能够创建具有自定义执行环境的新区块链，并利用IBC进行跨链通信。

这种模块化和自治的增长愿景使 Cosmos 的区域数量迅速增加。截至目前，有 56 个区域中有 52 个是活跃的。

什么是区域和中心链？

区域是在 Cosmos 网络中创建的自包含区块链应用程序，而中心链是连接这些区域的区块链。中心链之间也可以相互连接。

Cosmos Hub 是 Cosmos 网络的第一个中心链（区块链）。Cosmos Hub 是一个权益证明（PoS）区块链，促进其他区域之间的通信和互操作性。Cosmos Hub 监控与其连接的区域，而这些区域是使用 Cosmos SDK 创建的。

建立在 Cosmos 网络上的区块链（区域）包括 Binance Chain（现为 Beacon Chain）、Cronos、Osmosis、Neutron、Juno、Celestia、Sei Network、Terra、Injective Protocol、Secret Network、Evmos、Regen Network、Kava、Kujira、ThorChain、BandChain、Archway 等。

除了区块链，Cosmos SDK 还可以用于构建市场、去中心化交易所（DEX）、钱包、私有网络、DApps、DeFi 平台和其他基础设施等项目。

Cosmos 的独特之处是什么？

Cosmos 自认为是区块链技术的第三代（继比特币和以太坊之后）。它使开发人员能够创建适用于特定用途的区块链，即应用特定区块链，这些区块链可以互相连接以交换数据。

Cosmos 的目标是鼓励 Web3 开发者创建去中心化项目，而无需依赖以太坊的智能合约设计。Cosmos 设计了一个模块化架构，允许开发人员创建独立的区块链，而不是在基础区块链上构建 DApps。

Cosmos 开发人员不需要依赖类似以太坊的第一层区块链的共识或网络层。当加密货币爱好者在 Cosmos 上构建时，他们可以创建满足其设计要求的区块链。Cosmos 提供给 Web3 开发者完全自由发展区块链的能力，同时又能从其 Tendermint 算法的安全性中受益。

与此相反，Cosmos 不仅仅关注帮助 Web3 开发者创建独立的区块链。

Cosmos 创建了区块链间通信协议（IBC），允许不同的区块链相互通信。此外，Cosmos 团队正在开发可连接到 Cosmos 生态系统之外项目的“pegg-zones”区块链。例如，Cosmos 可以在比特币和以太坊之间部署一个 peg 区块链。

除了这些好处，Cosmos 可以处理每秒 10,000 个交易，具有低的手续费，并且由于其 PoS 设计，对环境的影响较小。

Cosmos 网络的层次结构

从架构上将区块链分为三个概念层：

应用层：根据交易的执行更新区块链的状态。

网络层：负责确保交易和与共识相关的消息的传播。

共识层：允许节点对系统的当前状态达成一致。

Cosmos 技术

Cosmos 技术基于以下内容：

Tendermint：一种共识协议，允许开发者创建快速、可扩展和安全的权益证明区块链。

Cosmos SDK：允许开发者在基于 Tendermint 的区块链上构建应用程序。

区块链间通信协议（IBC）：一种允许不同区块链连接和通信的系统。

1. Tendermint Byzantine容错和 ABCI

直到最近，构建一个区块链需要从头开始处理所有三个层次（网络、共识和应用）。以太坊通过提供一个虚拟机区块链，让任何人都能在其上部署自定义逻辑的智能合约，使去中心化应用程序开发更加容易。

然而，它并没有使得区块链的开发变得更简单。Go-Ethereum 和比特币一样，是一个难以分叉和定制的单体技术堆栈。这就是 Jae Kwon 在 2014 年创建 Tendermint 的原因。

Tendermint BFT 是一个解决方案，将区块链的网络和共识层合并为一个通用引擎。

以下是将 Tendermint BFT 作为先进的区块链引擎的特点：

适用于公共或私有区块链：

高性能：Tendermint BFT 的区块时间可以达到每秒 1 秒的数量级，并且可以处理数千个每秒的交易。

即时确定性：Tendermint 共识算法具有即时确定性的特性。这意味着如果超过三分之一的验证者是诚实的（Byzantine的），就不会产生分叉。一旦创建了一个区块，用户可以确信他们的交易会完成（这在比特币和以太坊等 PoW 区块链中不是这样）。

安全性：Tendermint 共识不仅对缺陷具有宽容度，而且具有可追责性。如果区块链出现分叉，有一种方法可以确定责任。

Cosmos 是基于 Tendermint 共识引擎的几个平台之一，其他平台有：

Ethermint：是一个可扩展和互操作的混合区块链，使用 Cosmos SDK 和 Tendermint 构建。

Terra：是一种委托权益证明平台，用作区块链支付解决方案的稳定币。

Regen Network：是一个去中心化的环境资产、数据和气候协议市场。

2. Cosmos SDK 和其他应用层框架

Tendermint BFT 将区块链开发时间从数年缩短到数周，但是从头开始创建一个安全的 ABCI 应用程序仍然具有挑战性。这就是 Cosmos SDK 的原因。

Cosmos SDK 是一个基于 Tendermint BFT 的通用框架，用于在其之上构建安全的区块链应用程序。

它基于两个基本原则：

模块化：Cosmos SDK 的目标是建立一个模块生态系统，允许开发者快速创建特定应用程序的区块链，而无需从头开始编写每个功能。任何人都可以创建 Cosmos SDK 模块，并且将现成的模块导入到自己的应用程序中就像导入库一样简单。

例如，Tendermint 团队正在开发 Cosmos Hub 所需的一套基本模块。任何开发者都可以使用这些模块创建自己的应用程序。开发者还可以创建新模块，进一步自定义他们的应用程序。随着 Cosmos 网络的发展，SDK 模块的生态系统也会增长，从而更容易开发复杂的区块链应用程序。

基于功能的安全性：通过限制模块之间的安全边界，能力限制了恶意或意外交互的范围。这使开发者能够更好地理解模块的可组合性，并限制恶意或意外交互的范围。

Cosmos SDK 还包含一系列有用的开发者工具，用于创建命令行界面（CLI）、REST 服务器和其他常用的实用程序库。

像所有的 Cosmos 工具一样，Cosmos SDK 也是模块化的。开发者今天可以在 Tendermint BFT 之上构建。然而，它也可以与任何其他支持 ABCI 的共识引擎一起使用。Cosmos 预计随着时间的推移将出现多个 SDK，每个都采用不同的架构模型，并与不同的共识引擎兼容——都在一个生态系统中：Cosmos 网络。

Ethermint

Cosmos SDK 的模块化特性使开发者可以将几乎任何使用 Golang 编写的现有区块链代码库移植到其中。例如，Ethermint 是一个将以太坊虚拟机转换为 SDK 模块的项目。

Ethermint 与以太坊完全相同，但也具有 Tendermint BFT 的所有优势。所有以太坊工具（Truffle、Metamask 等）都与 Ethermint 兼容，您可以轻松迁移您的智能合约。

CometBFT

CometBFT 是 Tendermint Core 的分支和后继版本，于今年 2 月发布，将成为 Interchain Stack 的官方复制引擎。CometBFT 的长期目标是成为可靠、安全、大规模、应用特定区块链的主要复制引擎。

CometBFT 的长期目标是在支持互联链的增长中发挥关键作用。

具体而言，CometBFT 的目标是：

强调用户关注，明确产品战略，优先考虑用户需求。这是一项战略决策，确保 CometBFT 保持相关和有价值。

通过使用先进技术（如基于模型的测试）来提高质量保证和正确性保证，以严格指定和测试我们的实现。

专注于模块化，关注适当的抽象层级，允许根据需要对系统进行拆分，支持在依赖于它的项目中逐步集成。Cosmos 希望通过添加新的接口来支持不断扩大的用例集合，鼓励将 CometBFT 作为库使用，并减少分支和碎片化。

通过改进项目在整个 Interchain Stack 中的协调，实现更快的功能发布，而不牺牲质量。

3. IBC - 区块链互联

一种称为区块链间通信协议（Inter-Blockchain Communication protocol，简称IBC）的协议用于连接区块链。IBC利用Tendermint共识的即时最终性属性（尽管它可以与任何“快速最终性”区块链引擎配合使用）来实现异构链之间的价值（即代币）或数据的传输。

基本上，这可以归结为两个方面：

不同的层次结构：异构链具有不同的层次结构，这意味着它们在网络、共识和应用组件的实现上可能存在差异。要与IBC兼容，区块链只需满足一些要求，其中最重要的要求是共识层必须具有快速最终性。概率性最终性的区块链（如比特币和以太坊）不包括在内。

主权：每个区块链由一组验证者维护，他们的工作是就下一个要提交到区块链的区块达成一致。在工作量证明的区块链中，这些验证者被称为矿工。主权区块链拥有自己的验证者组。在许多情况下，区块链必须是主权的，因为验证者最终负责改变状态。在以太坊中，所有应用程序都由同一组验证者运行。因此，每个应用程序的主权仅有限。

IBC使得异构区块链可以交换代币和数据，这意味着具有不同应用和验证者组的区块链可以进行通信。例如，它使公共链和私有链能够交换代币。目前，没有其他区块链框架支持这种程度的互操作性。

IBC的工作原理

IBC基于简单而直接的原则进行操作。

例如，假设链A上的一个账户希望向链B发送十个代币：

跟踪 - 两个链互相跟踪对方的验证者

绑定 - 在发起IBC转账时，ATOM在链A上被锁定（绑定）。

证明中继 - 绑定的证明从链A发送到链B。

验证 - 在链B上根据链A的头验证该证明；如果有效，则在链B上创建ATOM凭证。

值得注意的是，在链B上创建的ATOM并不是真正的ATOM，因为ATOM仅存在于链A上。它们代表了从链A到链B的ATOM，并证明这些ATOM在链A上被冻结。当ATOM返回到原始链时，类似的机制将解锁它们。

这种方法的主要缺点是网络连接数量与区块链数量成二次关系增长。如果网络包含100个区块链，每个区块链都必须与其他区块链保持IBC连接，这将导致4950个连接。这很快变得难以处理。

为了解决这个问题，Cosmos提出了一个具有两种类型区块链（Hub和Zone）的模块化架构，如前所述。

连接非Tendermint链

Cosmos不仅限于Tendermint链。任何类型的区块链都可以连接到Cosmos。

有两种情况：具有快速最终性的链和具有概率性最终性的链。

具有快速最终性的链

通过修改IBC，使用任何具有快速最终性共识算法的区块链可以与Cosmos连接。例如，如果以太坊转换为CasperFriendly Finality Gadget，可以通过使IBC适应Casper来与Cosmos生态系统建立直接连接。

具有概率性最终性的链

对于没有快速最终性的区块链（如工作量证明链），事情变得更加困难。对于这些链，Cosmos使用了一条称为Peg-Zone的代理链。

Peg-Zone区块链监视另一条区块链的状态。Peg-Zone本身具有快速最终性，因此与IBC兼容。它的作用是为其连接的区块链提供最终性。

Cosmos解决了什么问题？

1) 主权

Cosmos免费的SDK允许开发者构建具有独立主权的区块链应用，而无需持续的成本。这些区块链可以轻松互连，而无需依赖智能合约存在于不同的区块链上，从而避免了由于网络拥堵而导致的高交易费用，并在开发更好的扩展功能。

这将促进去中心化金融（DeFi）、非同质化代币（NFT）、游戏、DAO、社交网络、市场和依赖互联网的经济，特别是每个人都拥有利益的所有权经济的创新功能。

2) 可扩展性

Cosmos利用了两种类型的可扩展性：

垂直可扩展性：垂直可扩展性是指区块链的扩展方法。通过放弃工作量证明并优化其组件，Tendermint BFT可以达到每秒数千次的交易处理能力。

瓶颈在于应用本身。例如，虚拟机将对交易吞吐量施加比直接嵌入交易类型和状态转换函数的应用更低的限制（例如，标准的Cosmos SDK应用）。这也是应用特定区块链有意义的原因之一。

水平可扩展性：即使共识引擎和应用程序经过高度优化，单个链的交易吞吐量最终也会达到无法克服的限制。垂直扩展已经被耗尽。未来将使用多链架构作为解决方案。其想法是有多个并行链运行相同的应用程序，并由一个标准的验证者集合操作，从而使区块链在理论上具有无限可扩展性。

3) 可持续性

通过PoS共识算法来确保网络的可持续性。与PoW共识算法相比，PoS将碳足迹减少了99%。

什么是ATOM代币？

ATOM加密货币是Cosmos生态系统中的关键代币。这个代币最为人熟知的用途是用于抵押以确保PoS共识机制的安全性。加密货币投资者必须抵押与当前排名前150个Cosmos验证者相同数量的ATOM代币来验证交易。然而，ATOM持有者可以将他们的代币委托给一个抵押池，以获得加密货币奖励的一部分。

ATOM可以以三种方式使用：作为防止垃圾信息的系统、作为抵押代币和作为治理投票方法。

Cosmos上的区块链

Cosmos灵活的架构吸引了许多Web3开发者。其中最值得注意的Cosmos项目有：

Osmosis：成立于2021年，Osmosis是目前Cosmos生态系统中最大的去中心化交易所（DEX）。

Cronos Chain：由中心化加密交易所Crypto.com资助，Cronos Chain是在Cosmos上构建的与以太坊兼容的区块链。Cronos使用PoS算法，以Crypto.com的CRO代币作为主要加密货币。

币安链：中心化加密交易所币安也使用了Cosmos的工具套件构建了币安链。与Cronos Chain类似，币安的区块链具有许多DEX、加密借贷平台和NFT市场。

Thorchain：Thorchain是Cosmos上的一个DEX，致力于实现跨链交换的目标，这意味着它旨在实现在任何区块链（包括比特币、狗狗币和以太坊）上安全地交换本地代币和代币的可能性。Thorchain使用PoS算法，并使用其本地的RUNE代币来保证网络安全。

Cosmos生态系统

Cosmos网络管理的数字资产总额超过620亿美元，拥有274个应用程序和服务。

Cosmos拥有一个多样化且迅速扩展的生态系统。以下是一些最重要的Cosmos项目：

Osmosis

Osmosis是与Cosmos Hub相连的区块链之一。它采用安全的权益证明系统，提供与Cosmos链相同的许多专业权益证明服务。OSMO是其本地加密货币的名称。

OSMO代币持有者可以将其代币委托给这些专业权益证明者，以保护网络免受恶意和危险行为的影响。Osmosis是一个点对点的去中心化区块链，加密货币持有者可以使用它来生成流动性并交易支持IBC的代币。

Secret Network

Secret Network是一个专注于隐私并允许可编程隐私的智能合约平台。Secret Network将为生态系统提供一个隐私中心，非常适合隐私倡导者。

Regen Network

Regen Network正在构建一个以碳固定为主要支撑的“健康地球证明”网络。我们可以利用区块链的力量使世界变得更美好。Regen与Chorus One合作开发第一个绿色验证者商业模型。

G-Bridge

是一个跨链桥，使用户可以在区块链之间转移资产。G-Bridge是一个高度实验性和创新性的系统，由用户网络进行治理。

Akash Network

Akash Network是在Cosmos区块链上运行的另一个项目。Akash的主要目标是帮助Web3开发者以最小配置、设置和服务器管理部署各种dApp。

该项目被称为“云计算的Airbnb”，为开发者提供了第一个去中心化开源云平台，为开发者构建dApp提供了无需许可的云计算资源。

在讨论Akash Network时，还值得注意的是，它为dApp部署解决方案提供了一些竞争力非常强的定价。

Persistence XPRT

Persistence XPRT是一个由加密原生的DeFi和NFT资产组成的网络。该项目在技术上组织良好，为连接DeFi和传统金融在各个领域提供了基础设施。

Regen Network

Regen网络是建立在Cosmos生态系统上的权益证明区块链。它用于验证有关环境状况的声明、协议和数据。

Regen Ledger允许多个用户相互交互和交易，从而形成一个公共的生态会计系统。它是一个全球市场和平台，主要用于地球生态系统的资产、服务和数据。

市值最高的Cosmos生态系统代币：

Cosmos发现了重大系统弱点

去年报道，42个区块链已启用IBC。其中包括Cosmos Hub、Osmosis、Cronos和Evmos。

OKX Chain、Luna Classic和Thorchain是先前已集成IBC的重要区块链。对于它们来说，这个功能已经被停用或从一开始就没有完全启用。

Cosmos的联合创始人表示，已经通过修补程序解决了这个问题，并将应用于当前存在漏洞的所有区块链。

Polymer通过将IBC带到Cosmos之外来解决这个问题

IBC作为一种消息协议，在Cosmos生态系统中证明了其成功。然而，在Cosmos之外的使用仍然有限。

Polymer是一种将IBC带到Cosmos之外的新协议，它充当消息路由器，允许任何链或Rollup使用IBC向彼此发送消息，从而获得以前仅限于Cosmos的功能。

Cosmos之外的IBC

IBC已经在Cosmos生态系统中通过保护57个链并转移超过1.6亿美元的价值来证明了其价值。由于与Tendermint等即时最终性共识系统的严格兼容要求，其成功尚未扩展到其他系统。像以太坊的工作量证明这样的概率最终性系统将违反IBC的安全承诺。

致力于将IBC引入以太坊的团队包括：

Electron Labs正在努力将IBC引入以太坊，但连接Tendermint链和EVM链需要大量工作。Cosmos要求对于轻客户端验证使用ed25519签名，而在EVM上验证这个签名会消耗大量的燃气。

为了解决这个问题，Electron Labs将使用ZK签名有效性的证明，并在以太坊上验证这个证明以降低成本。这种方法的一个缺点是依赖于结果智能合约，由一个团队控制。这不会扩展IBC的最小信任。

zkBridge也致力于连接Cosmos和以太坊。与Electron Labs类似，zkBridge使用轻客户端并运行一个以太坊智能合约。它使用一个中继网络，其中中继器将区块头提交给目标链进行验证。

这个系统允许并行证明，从而实现更便宜和更快的证明系统，并消除了一个信任设置的需要，即一个可信方生成私钥。尽管zkBridge依赖于中心化智能合约，但由于其证明系统，它对信任的假设较少。

Polymer是一个作为IBC中继的Cosmos应用链，允许链之间进行通信。Polymer使连接的链能够选择它们的验证方法，同时通过将IBC作为传输组件进行标准化，提供默认的ZK轻客户端验证（类似于Electron Labs和zkBridge的实现）。与Polymer连接的链还可以访问Cosmos SDK和Interchain Accounts。

Polymer在Solidity中实现了IBC，并使用Plonky2证明系统进行验证，以实现与IBC的以太坊连接。Plonky2是一个递归证明系统，可以从一系列证明中生成单个证明。这个系统进一步降低了证明生成和验证的成本。与其他实现类似，ZKP将在目标链上进行链上验证。

例如，如果以太坊和Osmosis通过Polymer进行通信，将会发生以下情况：

Polymer通过Tendermint轻客户端（由于Cosmos链的原因）验证Osmosis共识，而Osmosis通过Tendermint轻客户端验证Polymer共识。

Cosmos连接和模块化区块链

Polymer不仅为非IBC链标准化了桥接，还改进了Cosmos链的工作方式。

作为Cosmos和其他链的IBC中继，Polymer有效地消除了链之间的冗余连接。链目前正在连接Cosmos Hub，但通过Polymer，它们只需连接到Polymer一次，并继承与连接到Polymer的所有其他链的连接性。这是通过多跳升级实现的。

担忧

尽管IBC在Cosmos生态系统内部被证明是不可渗透的，但它尚未处理大规模的资本流量。尽管将IBC确切地确定为互操作性的领先模型可能为时尚早，但它目前是最有希望的跨链桥接模型。然而，关于多链未来和无信任互连链的假设将为整个领域带来净正面的结果。

Polymer计划使用Plonky2作为其验证器，这是一个新的未经审计的系统。使用ZKP可能需要帮助平衡证明成本和延迟。

结论

Cosmos无疑是Web3中最引人注目和独特的项目之一。

通过全力支持多链未来，Cosmos在一个独特的类别中确立了自己的领导地位。

Web3和Cosmos的未来最终将由开发者最看重的因素决定。随着越来越多的企业开始将区块链整合到其流程中，一个允许区块链相互通信的平台变得至关重要。

作为可互操作的区块链平台，Cosmos具有很高的增长潜力，这要归功于经验丰富的团队、明确的路线图、潜在的应用案例以及正在进行的多个联盟。

然而，如果开发者决定主权和基于应用的区块链是未来的发展方向，那么Cosmos将处于完美的位置来利用这种情绪。