# Cosmos Ecology Analysis By [Metastone Group](https://paragraph.com/@metastone-group) · 2022-03-01 --- 撰文：@opsmeta 编译：@opsmeta ![](https://storage.googleapis.com/papyrus_images/b82d033486dcd655d8f094b50db63e94afbc7bd259cf22e4e5507275ccd60194.jpg) **_目前整个行业还处于建设基础设施的阶段：Web3.0 是元宇宙的基础设施、区块链和加密货币是 Web3.0 的基础设施、Bitcoin 是区块链 1.0、Ethereum 是区块链 2.0，如今， Cosmos 被誉为是区块链 3.0——「区块链互联」多链宇宙的基础设施。本文从技术角度阐述Cosmos的生态发展_** 以太坊用户和开发者长期以来被扩展性和可用空间困扰，究其原因在于单一的公链资源无法满足多样化需求的应用，Defi与Gamefi等应用层级对公链本身的需求各有不同，也正因为此游戏公链纷纷诞生，由此，早在14年便出现的Cosmos生态走到了舞台中央，Cosmos通过提供模块化的区块链，从而为各个应用开发者使用适合自己的公链提供便利。 ![](https://storage.googleapis.com/papyrus_images/947c7aced5153bd3df1499adb6f8e88ef2f0c7606c4528489e123ede71fd7a73.jpg) ### 梳理Cosmos生态前，先来看看公链底层架构的设计： 1. \*\*数据层：\*\*最底层的加密技术：基于密码学的数据存储（梅克尔树，数字签名，链式存储，时间戳），将数据存储于一个区块，通过链式存储/时间戳等技术相连接组成区块链。 2. \*\*cosmos 网络层所用协议（网络层）：\*\*gossip协议 P2P比特币网络层协议：节点沟通机制，影响了区块链的信息确认速度，决定区块链的可扩展性。 3. \*\*共识层协议：\*\*BFT+POS BFT（共识层）：拜占庭容错机制，也就是在有节点作恶的前提下/环境不稳定的前提下，节点系统仍然能继续运行。节点总数为N 作恶节点为F 保证N大于3F+1 即可仍然达成网络共识。POS（激励层）：proof of staking，各个验证者也是参与共识的链上节点，通过持有代币进行质押以获得区块奖励 共识层机制：验证者们通过提议/投票/提交 达成2/3的投票形成共识增加新区块，他们有三个群体：a全节点：从投票到出块全部都参与的节点，b非验证人节点：只是参与提议/预投票/预提交等准备阶段的节点，c提议者：开启每轮投票流程的验证者/节点。 共识中不是每轮投票都能产生新区块，提议者如果掉线就重启了，共识中参与验证的节点上限为100，保证2/3节点达成一致即可出块，也就保证了不会出现分叉的风险，但是固定的验证者/节点可能会出现过于中心化的风险。对POS链进行攻击的代价就是其成本为总节点数量成本的2/3. 共识引擎（共识层）：BFT/POS的底层引擎：Tendermint Core 的上的共识机制设计意味着即使出现1/3的节点作恶/故障，也不会影响整个网络的运行，从而保障了整个网络大规模使用的前提。 \*\*合约层：\*\*分为智能合约虚拟机（例如EVM），智能合约执行机制：驱动应用程序自动运行的智能程序，智能合约脚本（本身）。 \*\*应用层：\*\*多链钱包（小狐狸/Math），软硬钱包（onekey/芭蕾钱包），可编程金融（Defi） ![](https://storage.googleapis.com/papyrus_images/0f3f50721be29321d5921ce64ba50a17de99a1a2baac58f71476af99d711e080.jpg) 从数据层到应用层的层层堆叠构成了区块链的框架，Cosmos则是将层层镶嵌进行拆解，在共同使用底层的共识层和数据层的基础上，通过一组开源工具，例如ABCI与SDK为各个应用链或者平台链开发者提供语言与功能使用的便利。 ### Cosmos本身的特色>> 01 ABCI（Application Blockchain Interface）：socket 协议/调用的接口 ![](https://storage.googleapis.com/papyrus_images/60b764072702e92a1e78ff32f930cec90cd871de89b732d1006dbeb8acf7449a.jpg) ABCI保证了在共识层和网络层之上与应用层之间的关系中，可以通过ABCI调用任何一种开发语言为开发人员进行开发帮助， 举个反例：以太坊网络中EVM虚拟机在让智能合约运行时，需要EVM编译器将EVM允许的语言编译成代码上传区块链执行应用程序。（Solidity/Serpent） 而ABCI则允许应用开发者们使用多数开发语言将应用层接到共识引擎上。（智能合约驱动应用时上传时的语言分为了很多种） ABCI有三个功能类型： 1）查询应用层的状态：BeginBlock/EndBlock 2）提交给共识引擎处理并更新状态：DeliverTx 3）验证应用中的交易并提交到交易池广播交易：CheckTx ABCI保证了共识与网络层对应用层语言上的支持，而SDK在Cosmos生态中更像是生产机器或者汽车的机床和流水线，为开发者提供统一和定制类的服务。 ### 02 Cosmos SDK—模块化的开发方式 ![](https://storage.googleapis.com/papyrus_images/95396ec46bd7e6cb9bd6411b9fd5cc6bef0f5d6557512b1ecb88550d1d02bf4a.jpg) 在Cosmos生态中，允许不同应用开发者在SDK模块下对其应用功能进行自由重组，同时可以将已经组装好的模块功能通过KVstore的形式进行保存以供下次改进或者使用，并且SDK可以开源，开发者也可以通过项目实践实现迭代。 Cosmos SDK与ABCI的互动：通过Multistore 的机制来定义和维护应用层的状态，将应用层的状态划分到不同的模块，可以看作是独立的状态机CosmosSDK里内置的底层basepp里有ABCI的接口可以直接调用适应所有应用类型的Tendermint共识机制，更新后的状态由SDK里的Multistore的功能保存，并且还可以把信息切割开来对应到不同的模块。 ### SDK的模块功能 IBC:跨链协议功能，注意IBC只与SDK相交，但是不完全相同，开发者使用SDK并不强制使用TenderMint的共识协议，使用IBC的开发者也可以连接到其他共识层上，不一定是TM共识算法。 Account模块：账户管理的account模块 Bank模块：转账交易 Staking模块：代币质押 Slashing模块：惩罚策略的slashing Distribution模块：奖励分配的distribution模块 Supply模块：新币生成的 Gov模块：链上治理 SDK兼容第三方模块：开发者需要其他第三方模块功能时也可以兼容到SDK上，但是需要安全检查 SDK的安全性：SDK的每一个模块功能运行逻辑被保存在Keeper里面，keeper（模块存储器），每个模块的代码运行逻辑可以分散，keeper可以隐藏在幕后，当应用层出现问题时，开发者只要梳理问题代码功能来源，解决问题进行优化。 SDK的自由：使用SDK建立的应用层都可以自由选择自己的网络层和共识层，也可以选择网络层/共识层的验证者，建立社区。通过IBC协议，各个链都可以作为应用层的共识机制/网络层。 Cosmos SDK中的IBC模块，使用Cosmos SDK构建的应用都可以通过升级兼容IBC协议，全称Inter Blockchain Communication 区块链间通信协议，统一了在不同的区块链之间跨链沟通的标准 ### 03 IBC协议 IBC的特点： 1 、互操作性：资产跨链；信息跨链 2、安全性：IBC的安全来自对Tendermint默认Pos共识的最终确定性（即认可pos链），没有过多功能。 3、通用性：IBC对应用层没有过多要求，可能符合pos共识就可以，所以加入难度较小。可能不是最好的，但是比较便利。 4、兼容性：所有相同共识机制的区块链都可以兼容跨链，目前pow的还不能跨链。 IBC的协议内容 与互联网中的IP地址/端口号一样，每个应用都有自己的Port ID，同时信息交流在Channel通道上（多个通道防止过载/可以有序通过），port端口（模块功能可以介入不同port ID，接受不同应用的信息） 轻客户端：只参与部分流程的验证者 同步对方区块链的头部信息，验证交易的有效性和合法性（主要集中在相同共识机制的区块链：SDK同构区块链） IBC对两条链之间进行信息资产交流的规则： 验证轻客户端验证资产是否合法有效 A链发送证明ATOM已被锁定 B链验证A链的证明 B链创建100个AMT的Voucher抵用券，可以流通使用直到返回A链后用来解锁原来的100个ATOM（这里发送之后进行创建的并不是真实的资产，而是资产价值的所有权） 两个区块链网络通过IBC协议达成了信息沟通的标准得以进行传送沟通，接下来就是网络沟通交流的方式，Polkadot网络协议XCMP通过中继链维持网络的运转，但其弊病在于需要质押DOT放弃了效率，而Cosmos网络则选择采用Hub中心枢纽的模式。 ### 04 Cosmos Hub （A--B--C） ![](https://storage.googleapis.com/papyrus_images/a4bd8bf9509577e61505188bfdc46a17352e31da889e2469538d52b751e862fd.jpg) 运行机制： Hub作为Zone的中间枢纽，可以同步更新所有Zone的区块头作为验证的信息，也就是说Hub记录着每一条区块链作为账本的余额和交易记录： A——发送转账消息——B（由C存储在B上的区块头进行验证信息合法）——转到C 当Zone网络出现升级时，可以通过接入Hub将现有分区数据转移到升级后的Zone上 Pow与Pos的安全性问题：对于比特币和以太坊pow网络而言，验证者是各个为网络提供算力的矿工们，矿工购买算力维护网络获得收益，只有拥有全网络51%算力的验证者才能够对全网进行攻击，但由于比特币和以太坊网络规模到达一定程度，所以拥有51%算力难度较大，相应地安全性也较高；对于Tendermint默认的pos共识机制而言，验证者/节点运行是各个将pos链资产进行抵押的质押者们，相同的道理，要想攻击整个网络，也需要一定的成本规模，即链上作恶/攻击的节点数量达到总数的2/3，也就是成本达到总质押规模的2/3.（链上存储用于应用/交易/游戏的资产不等同于验证者用于质押的资产） 仍需在安全问题上考虑的问题：每个Zone上的应用的市场需求/规模有限，也就不太可能出现太多的质押资产，这里就需要加上Hub链上的资产抵御攻击。 pos安全的防范措施：1）不要让链上存储过多的资产，也就减少了作案的动机（但不符合未来的趋势）2）允许拥有更多质押资产的链，将Hub中枢链的质押资产分一部分给其他Zone链，提高整个作恶的成本。3）保证开发出的枢纽Hub功能的简单化，因为越简单，网络所纰漏的漏洞和不安全性的可能性也就越低。同时SDK本身设计是组装性设计Zone，因此也可以将Zone进行拆解成为独立功能的区块链（比如只具备惩罚或者验证功能）即使受到攻击，整个网络也可以正常运转。 Cosmos Hub的出现本身也带来了一定的安全意义，大部分开发者并没有公链的安全维护的冷启动资金，所以有了Cosmos Hub的安全质押资产的保护，客观上也保证了更多开发者集聚。最需要担心的问题是Cosmos Hub本身作为目前整个Cosmos生态中比较大的Hub枢纽，不太去中心化（同步了所有Zone的信息），由此也需要更多的质押资产对其进行防护。但Cosmos生态中不一定只有一个Hub，接下来的EVMOS/Juno Network/Osmosis都可以从某种程度上分担Cosmos Hub的安全责任，保障去中心化。 2）Cosmos Hub与ATOM：从创世块开始，Atom总量的1/3将会作为网络验证者的工作奖励。初始供应量2亿枚，Atom采用通胀模型，第一年按照7%增发，用于节点等奖励，之后每年增发比例会每年的抵押率波动：如果总质押的Atom小于供应总量的2/3，通胀率上升到20%；如果总质押大于供应总量的2/3，通胀率将会减小到最少7%。 目前总流通量达2.86 亿枚 $ATOM，在1月21日录得最高市值119亿美金。Atom的价值是节点作恶的很大一部分成本（质押数量\*代币价值），而Atom的升值则通过增加作恶成本上给Cosmos的网络安全提供了一定的保障。 ![](https://storage.googleapis.com/papyrus_images/a4e463df168dde44d4cc9bc8e113a79d3112bd60c1a0a44050c9f7bf94e043bb.jpg) ### 打通边界的Cosmos 除了CosmosSDK的同构公链，其他异构公链也可以连接Cosmos生态，而在现有的区块链中，Cosmos最先实现的是和以太坊的通信，为此推出了Gravity Bridge的跨链桥与兼容EVM的EVMOS。 跨链桥：允许在不同的区块链间（不同共识机制/代币标准/治理模型）进行资产和数据/信息转移的方式，将资产仍然保留在A链中，通过一定方式/条件（所有权的转移）在B链进行解锁使用。跨链桥分为 1）基于信任的桥：引入信任的检查者来执行（例如AVAX Bridge需要中间见证人利用隐私计算多方安全计算（MPC）确保交易有效合法。2）无需信任的桥：即：将资产仍然保留在A链中，通过一定方式/条件（所有权的转移）在B链进行解锁使用 ![](https://storage.googleapis.com/papyrus_images/405fe19cce5eaff82b58e77e00b765aab9d1bdcb51564368c0bab392cdb92f1f.png) **Gravity Bridge** 基于Tendermint共识机制的跨链桥区块链（使用了SDK模块/IBC协议进行组建/通信），作为兼容IBC的区块链，Gravity Zone可以作为兼容不同共识机制的中间桥链，同时Gravity作为独立的Zone区块链跨链桥，将会以DAO的社区形式发放代币与Hub代币（ATOM）一起作为激励验证者的Token。 **EVMOS** 兼容EVM生态的区块链，作为与Cosmos Hub地位相同的Hub，其底层共识机制仍为Pos（在以太坊未专成Pos之前或许使用Gravity桥进行资产桥接），在SDK模块的基础上添加了兼容EVM虚拟机的模块，既通过IBC/EVMO支持以太坊的ERC20代币标准，使得Cosmos生态内不兼容EVM生态的公链也能使用以太坊生态应用，同时作为Hub也能通过跨链安全和兼容EVM的Zone区块链共享安全护城河。 最后让我们期待Cosmos 在 Web3.0 和元宇宙这两个新方向上的发展，作为第一个允许开发者在不放弃简单可组装性的情况下，探索全部折衷空间的项目。Cosmos 可以在技术上探索更多的可行性，尤其是在自己的优势上做延伸，建立独有的生态结构。 **_CoinMix Global 成立于2017年，是一家风险投资基金，投资从种子到后期加密项目成长，涉及一级项目孵化、二级市场量化/衍生品。_** **_微信公众号：快链研究院_** [https://mp.weixin.qq.com/s/3bptVCjVsjepgO\_F61j2Og](https://mp.weixin.qq.com/s/3bptVCjVsjepgO_F61j2Og) **_Twitter：@CoinMixGlobal_** [https://twitter.com/coinmixglobal?s=21](https://twitter.com/coinmixglobal?s=21) **_Telegram:_** [https://t.me/kuailian8](https://t.me/kuailian8) **_Discord：_** [https://discord.com/invite/VZqsPyxS](https://discord.com/invite/VZqsPyxS) **_项目商务合作/微信社区添加助手微信：jnooyoo_** --- *Originally published on [Metastone Group](https://paragraph.com/@metastone-group/cosmos-ecology-analysis)*