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深度 | 区块链互操作性深度解读:Cosmos vs. Polkadot(上)

区块链互操作性可能成为下一波创新浪潮,并将为分布式网络的扩张创造巨大的价值。

Cosmos 和 Polkadot 是创建区块链互操作网络的两个主要竞争者。本专题将分别探究两个项目的协议,网络设计,安全模…

深度 | 区块链互操作性深度解读:Cosmos vs. Polkadot(上)

深度 | 区块链互操作性深度解读:Cosmos vs. Polkadot(上)

区块链互操作性可能成为下一波创新浪潮,并将为分布式网络的扩张创造巨大的价值。

Cosmos 和 Polkadot 是创建区块链互操作网络的两个主要竞争者。本专题将分别探究两个项目的协议,网络设计,安全模型,以及技术堆栈等问题。

本文由加密谷独家编译,将分为两期刊出,此为上篇。

 

什么是区块链互操作性?

 

区块链互操作性十分复杂,所以让我们尝试用最简单直白的方式来解释它。

区块链互操作性将发送以太网,并通过区块链协议接收 BTC,期间无需第三方(如交易所)的介入。这是一个简单的愿望,但目前尚未实现。

Polkadot 和 Cosmos 都在为区块链建立协议,以实现安全可靠的交互。这些协议允许新区块链的创建,并能够彼此之间发送交易和传递消息。

区块链具备网络效应。当一切都连接起来时,它会带来更多的资金、更好的用户体验,以及更多的打破常规的方法来完善网络。

区块链互操作性能够显著地提高区块链的可扩展性和速度。 例如,你有一条区块链的上限为100 TPS,则可以创建第二条相同的区块链,以达到200 TPS,并可与其他区块链交互、交易。 这样你就可以轻松的实现1000 TPS。

同时,它还允许私有链,公有链和联盟链的连接。 最终,区块链甚至可以与 SWIFT 等法定银行系统进行互操作。

 

为什么要关注 Polkadot 和 Cosmos?

Polkadot 和 Cosmos 是区块链互操作领域最具有前景的项目。它们都拥有强大的技术团队,在分散网络社区中享有良好的声誉,有着多年的从业经验,并从零开始,编写了大量的区块链代码。

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图片来源:Cosmos Network Website 和 Polkadot Network Website

在解决区块链互操作性上,他们策略相似,但在协议和设计方面存在细微差别。 这些差异在安全性、隐私性、效率、灵活性和易用性之间进行权衡。

现在,让我们深入研究区块链互操作性的未来是怎样的。

 

The Cosmo Network

自2014年 Tendermint 发布以来,Cosmos 团队一直致力于区块链互操作性研发。Tendermint 是一个拜占庭容错共识引擎,以及点对点网络 gossiping 协议。

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图片来源:Cosmos Network Website

Cosmos 团队正在构建 The Cosmos Network,这是一条基于 Tendermint 的区块链。 有必要指出,Tendermint 和 Cosmos 都属于 InterChain 基金会。

下面两张图将简单解释他们如何设计网络。

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区块链由三个主要组成部分构成:相互通信的计算机节点网络、允许节点就新块达成一致的共识协议,以及具有自身状态的应用层(如以太坊账号, 以储存 Ether 为状态。)

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Tendermint 负责区块链的网络和共识层。 这允许区块链在 Tendermint 之上创建属于自己状态的应用程序。ABCI-application (应用程序)通过 ABCI 协议与 Tendermint 进行交互。

  • 技术设计和协议

Tendermint(共识和网络):Tendermint 是一种实用的拜占庭容错(PBFT)状态机。 它需要一组已知的验证者(Validators)同意,在区块上达成共识。The Cosmo Network 要求至少2/3的人达成共识。 假设不到1/3的 Validators 是“拜占庭式的“,则网络永远不会分叉。因为 Validators 不能在相同的高度提交冲突块。这源于 Tendermint 倾向于安全性而不是活跃度的事实。

应用区块链接口(ABCI):ABCI 是定义复制引擎(Tendermint)和状态机(区块链)之间边界的接口。 ABCI是区块链状态更新的唯一方式,只有 Tendermint 可以访问区块链的状态更改功能。 这种设计是一种很棒的安全策略,因为改变状态只有一个接入口。

下图展现了 Tendermint 的堆栈,展现了节点在点对点网络中连接,以及每个节点的组件。

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五个节点组成了一个点对点的网络。 每个节点都是一台运行 Tendermint Core 的计算机。 Tendermint 可以通过 ABCI 协议连接到区块链。左下角的 Light Client 节点可以通过 RPC 调用连接到任何 Tendermint 节点。

 

  • Cosmos 的互操作性

区际链通信(IBC):Cosmos Network 具有 Inter Blockchain Communication(IBC) 协议,它允许区块链与其他区块链交互。以 Cosmos 网络作为中心枢纽,区块链网络通过IBC进行通信。区块链通过 Spoke (分支) 模型连接到 Cosmos Hub。 网络中的分支又称为 Zones,如下图所示。

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Cosmos Hub 是主要的区块链,它将连接所有建立在 Cosmos 网络之上的其他区块链。 每个 Zone 都是自己的区块链,它们共同创建了一个用于连接的枢纽和分支模型。

IBC 的技术术语是”Chain Relay” 。Chain Relay 允许区块链读取和验证其他区块链中的事件。 例如,链A上的智能合约想知道链B上所发生的事情。为此,链B上的智能合约需要用链A的区块头,并验证它是否已达成共识并达到最终性。

从本质上讲,Cosmos 正在构建一个网络系统,其中可以很容易地创建新的区块链,并且从一开始创建就可以通过 Chain Relay 进行交互。 每条区块链都将在 Tendermint 上运行,如下图所示。

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Cosmos Hub 与其他4条在 Tendermint 之上运行区块链的进行交互。他们可以很轻松通过 IBC 协议读取并对彼此进行操作。只要新的区块链遵循 IBC 协议,它就能够加入网络,包括公有链和私有链。

Peg Zones:Peg Zones 允许 The Cosmos Network 连接到活跃区块链网络,例如以太坊主网。能够连接到活跃区块链是任何区块链可交互网络的主要要求。Peg Zones 很复杂,但我们试着用简单的术语解释它们的工作原理。

首先,你必须具有共享的安全模型,其中 Cosmos Peg Zone 的验证者也在运行以太坊主网节点。这个特殊的 Validator 会批准两条链之间的交互。想要建立这个复杂的基础架构,你还需要信任运行 Peg Zone 的团队。

实际的资产交换需要太坊主网智能合约才能锁定 Ether,这将在 Peg Zone 中创建可以代表 “Cosmos-Ether” 的新代币。Cosmos-Ether 可以通过 IBC 在 Cosmos 网络中传递。从 Cosmos 来看,Validator 会锁定 Atoms,同时 Atom 会在以太坊主网中创建可发送的 ERC-20 Atom token。这将给予 Cosmos 和以太坊主网之间资产的完全互操作性。

实现两条链之间的互操作性:任何可交互的网络都需要至少两条可以交换讯息和交易的区块链。Ethermint 是 Cosmos 提出的第一个可与 Cosmos Hub 交互的解决方案。

Ethermint 是 Cosmos 团队计划在 Cosmos Hub 主网发布后,于2018年第四季度推出的区块链。简单来说,Ethermint 是以太坊区块链,它利用 Tendermint 共识引擎取代了 PoW 算法。这便允许基于以太坊虚拟机的区块链轻松地通过 IBC 与 Cosmos 网络进行交互。

Ethermint 设计的精妙之处在于团队计划的 “hard spoon”。他们将在某个时间点拍摄所有以太坊帐户的快照,并使用该状态创建新的 Ethermint zone。这将允许他们引导现有的以太坊开发者网络,并为每个人提供新的 token 和更快的交易速度。

选择首先创建 Ethermint,而不是 Peg Zone 到以太坊主网,是因为它在技术上更容易实现。但是,区块链网络必须具有 Peg Zones。

对于 Cosmos 或 Polkadot 来说,BTC 和以太坊背后有巨大的动量,忽视它们是一个非常冒险的举动。

The Cosmos Hub:Cosmos Hub 是作为 The Cosmos Network 中所有区块链的中心连接器。 它是 Tendermint 驱动的、多资产证明的 PoS 区块链。 Cosmos Hub 的主要的代币是 Atom,主要用于区块链的抵押和治理。Cosmos Hub 启动时会有100个验证者,且逐年递增。

Atom 持有者既可以是验证者,也可以是投票人。验证者设置一个完整节点,用于维护网络,处理交易。投票人会判断验证者的可信赖程度和节点运行能力,并将其 Atoms 委托给其处理。

验证者得到 Atoms 代理权,并从每个块中获得 Atom 作为奖励。 这些奖励会给到投票人,其中少量费用会被扣除,作为操作验证节点的费用。

为了保证诚实性,设置了惩罚机制。向区块链发布不正确的数据的的验证者,会失去他们的 Atoms。 这一机制被称为 ”slashing”。这些博弈理论被用于激励 PoS 区块链中的良好行为。

Token 也代表治理。 一个 Atom 可以作为网络上的任何提案的一票,例如,软件升级。 Cosmos 的治理协议非常简单。投票人可以自己投票,或将投票权转让给他们所委托的验证者。验证者必须对每个提案进行投票,否则他们将被惩罚(“slashed”)。

2019年3月中旬, Cosmos 主网正式启动,跨链交互成为现实。此前,开发团队经历了漫长的测试网络阶段。

一旦主网能够稳定运行,他们将实施IBC,然后为 Ethermint 做一个以太坊的 “hard spoon”。

  • Cosmos 的开发人员

开发人员可以通过两种方式在 Cosmos Network 之上进行开发。 构建 IBC 交互的新区块链,并在 Cosmos Zones 中创建智能合约。Cosmos 团队创造了 The Cosmos SDK,便于开发人员在 Cosmos Network 上轻松启动新的区块链。

Cosmos SDK:使得开发人员可用简单的模块化方法在网络上设计自己的区块链。 SDK 用于构建 Cosmos Hub,当主网启动时,也可供开发人员构建自己的区块链。Cosmos Hub 构建了在 Cosmos Network 上运行的基础应用程序,然后为抵押,治理和 IBC 添加相应的模块。

这将允许开发人员轻松发布可交互的区块链,是个令人兴奋的机会。因为它将为开发人员创建一个全新的分布式平台,而不仅仅是以太坊风靡全球的代币模式。

SDK 是用 Golang 编写的,预计未来将支持其他语言。

在 Cosmos 上构建 dApp:Ethermint 将是你在 Cosmos Network 上构建 dApp 的第一步。 由于它是基于 EVM 的区块链,因此智能合约可用 Solidity 编写。Cosmos Network 的交易速度也将提高,因为 Tendermint 共识每秒可处理比以太坊主网  PoW 共识更多的交易。

– END –

Dave Kajpust  作者

DUANNI YI  翻译

Sonny Sun  编辑

Roy   排版

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