全面解讀Cosmos核心技術 未來將會有哪些增長潛力？

去年 Cosmos 在 Cosmoverse 大會上重磅發布 2.0 白皮書，在鏈間安全、流動性質押、新代幣模型以及費用機制等方面作了許多詳細闡述，讓許多人又對這個老牌鏈產生了有別以往的看法與興趣。

在目前多鏈時代，跨鏈成為區塊鏈行業的剛性需求。Cosmos 的跨鏈模式專注於垂直領域的公鏈，通過提供模塊化的區塊鏈，讓各個开發者選擇更適合自己的公鏈，這在大量新公鏈和 L2 解決方案出現的今日，更凸顯了 Cosmos 高價值的能力，接下來我們就來看看 Cosmos 背後的深度技術、生態發展與最近消息。

Cosmos 的核心產品以及背後技術、應用

以太坊推出了以太坊虛擬機（EVM），解放了智能合約功能，讓 DeFi、NFT、遊戲和其他領域的各種 DApp 得以开發。然而，由於以太坊是一個通用公鏈，同時支持各種競爭的網絡資源，當交易過多時會導致擁塞，使交易費用不斷上漲，使用體驗受到影響。

為了解決這個問題，出現了 L2（Layer 2）解決方案，不過這意味着 DApp 除了遵循自身的規則外，還必須遵循 L2 協議的規則。而且每次 DApp 需要新功能時，都需要改變協議，對开發者來說相當不方便。這時候 Cosmos 的出現就變得很重要，因為 Cosmos 提出了一個不同的方法，每個 DApp 可以在自己獨立、並行和應用優化的區塊鏈上運行。

由於這些區塊鏈是獨立的，它們可以獨立升級或修改，不會相互幹擾。同時，這些區塊鏈可以相互通信，甚至可以與使用不同共識機制的區塊鏈進行交互。

因此，Cosmos 生態就是這樣一個概念，它利用了區塊鏈間通信協議（IBC）進行通信，無論是在協議、網絡還是生態系統當中。舉例來說， Cosmos Hub 及其原生代幣 ATOM 就是其中的一部分。在 Cosmos生態中，每個 DApp 可以獨立運行在自己的區塊鏈上，相互之間可以通信，這樣使得整個生態系統更加靈活和自主，同時也提高了效率和安全性。

接下來我們就來一一拆解 Cosmos 的核心產品以及背後技術、應用。

首先， Cosmos 的核心包括 Tendermint 共識機制 、 Cosmos SDK 和 跨鏈 IBC 協議 。市場上只要有一個項目皆有使用這三大類產品之一，都可以被歸為 Cosmos Network 生態。

這裏有一個重點是， Cosmos 當初出現在市場的目標是把自己定位在效仿“互聯網發展”的過程。就像當初局域網（Local Area Network，簡稱 LAN）逐漸發展成全球互聯網（Internet）時，需要相應的協議、技術和設備來實現數據的傳輸和分發。

在互聯網發展的過程中，引入了 TCP/IP 數據傳輸協議，它成為了互聯網通信的基礎標准，確保了數據在不同的網絡間順利傳輸。同時，為了實現數據在全球範圍內的傳播和交換，引入了路由器和交換機等數據分發路由設備，這些設備確保了數據能夠准確地找到目的地，實現了數據的高效傳輸。

而 Cosmos 的目標就是打造出類“似於互聯網的區塊鏈生態系統”。就像互聯網需要 TCP/IP 協議來實現數據的互聯互通，Cosmos 借由 IBC（Inter-Blockchain Communications，區塊鏈間通信）協議，這個協議可以讓不同的區塊鏈之間進行通信和交換資訊。一旦有路由器和交換機這樣的數據分發路由設備，對應到 Cosmos 當中就成了各個獨立的區塊鏈，它們不僅可以獨立運行並相互通信，還可以形成一個更加靈活自主的區塊鏈生態系統。

這邊先下一個簡單的結論， 即是 Cosmos Network 希望成為區塊鏈的互聯網（多鏈互聯），通過 IBC 協議，配合自創的Tendermint 共識機制和整合的 Cosmos SDK 來實現區塊鏈的互聯網。

講述了 Cosmos Network 的大架構後，接下來我來一一拆解各個技術的創新點。

（一） IBC 協議 ：當我們談論IBC協議，可以把它想像成一座橋梁，連接着不同的區塊鏈。這個協議的目的是讓這些不同的區塊鏈能夠互相傳送價值（像是代幣）或者數據。

它有兩個主要重點：

第一個是 “不同的層次結構” ，意思是不同的區塊鏈可能有不同的結構和運作方式，但為了使用 IBC 協議，這些區塊鏈必須符合一些條件，其中最重要的是它們的共識（驗證交易的方法）必須是快速又確定的。這就像是確保通行的橋梁必須有特定的支撐結構一樣。

第二個是 “主權性” ，每個區塊鏈都有一群人負責維護它，確保交易被處理正確。這些人叫做驗證者。有些區塊鏈裏的驗證者組成一個特定的集合，我們稱它們為主權性區塊鏈。主權性區塊鏈裏的驗證者負責改變區塊鏈的狀態。IBC 協議的作用就是讓不同的區塊鏈可以彼此溝通，互相交換代幣和數據。這意味着不同區塊鏈上的應用和驗證者都可以交流合作，就像是人們可以在不同的橋梁上相互走動一樣。

當我們理解了 IBC 協議作用是要連接不同區塊鏈的協議，讓它們可以相互通信和交換資料。接下來再深度剖析一下，在 Cosmos Network 中，使用 IBC 協議的應用鏈其實被稱為 Zone，而與許多Zone 相連的 Zone 則被稱為 Hub。Hub 是負責追蹤每個 Zone 的狀態，並協助各個 Zone 之間實現跨鏈交互的重要角色。Hub 可以被看作是整個網絡的中心樞紐，協調並促進不同區塊鏈之間的交流和合作。值得注意的是，Hub 和 Zone 在本質上是相同的，只是為了區分不同的角色而有不同的名字。這意味着任何一個 Zone 都有潛力成為 Hub。

在 Cosmos Network 裏，第一個 Hub 就是 Cosmos Hub。它扮演着一個中心角色，幫助其他區塊鏈（Zone）實現跨鏈交互，並將整個 Cosmos Network 連接在一起。 總的來說，Hub 和 Zone 是Cosmos Network 中兩個重要的角色，它們使用 IBC 協議讓不同的區塊鏈能夠相互溝通和合作，進一步擴展整個區塊鏈生態系統的功能和可能性。

（二） Tendermint 共識機制 ：

Tendermint 是 Cosmos 的重要部分，就像是一個高效的區塊鏈共識引擎。它有三個主要組成部分：通訊層、共識層和應用層。這個共識層就非常重要。Tendermint 在達成共識時不關心具體交易的細節，只把交易打包成區塊的形式，然後通過節點之間的機制達成共識。為了確保區塊鏈的安全和一致性，上層應用的狀態更新必須是確定性的，也就是說從相同的初始狀態开始，所有節點都必須按相同的順序處理交易。

同時，上層應用在整個網絡中的狀態也必須保持一致。為了驗證上層應用的狀態，區塊鏈會使用數字指紋。  Tendermint 共識可以支持在有上百個節點的區塊鏈網絡中實現秒級出塊，這表示區塊的生成速度非常快。它還提供了逐塊最終確認的功能，這意味着一旦確認了一個區塊，它之前的所有區塊都不能被更改，這保障了區塊鏈網絡的安全性。

在區塊提交後，Tendermint 共識協議通過特定接口（ABCI）與與 Cosmos SDK 進行交互，完成交易處理並返回結果。它把區塊的執行過程劃分為多個步驟，上層應用可以根據自己的需求定義交易處理邏輯。這樣的設計讓开發者可以自由選擇如何使用這個共識引擎來滿足他們的區塊鏈應用需求。

（三） Cosmos SDK ：

前面說到了 Tendermint 將區塊鏈的开發時間大大縮減，但從頭構建一個安全的 ABCI 應用（實現ABCI 協議）仍然是一項非常困難的任務，這就是為什么我們還需要 Cosmos SDK。

Cosmos SDK 是一個通用框架，它可以幫助开發者更簡單地在 Tendermint 共識引擎上建立安全的區塊鏈應用。這個框架基於兩個主要原則。首先，它是模塊化的。這就意味着开發人員可以用現有的模塊來輕松地搭建特定應用的區塊鏈，而不需要從頭开始編寫每個功能。比如說，Tendermint 團隊正在建立一些基礎模塊，這些模塊可以在建立自己的應用時使用。同時，开發人員也可以創建新的模塊來自定義自己的應用。

隨着 Cosmos 網絡的發展，SDK 模塊的生態系統也會變得更大，讓开發復雜的區塊鏈應用變得更容易。  其次，它是基於功能的安全性。這意味着模塊之間有安全的邊界，可以限制惡意或者意外的交互。這樣开發人員可以更好地了解模塊之間的可組合性，防止一些意外的問題。

除此之外，Cosmos SDK 還附帶了一組有用的开發者工具，比如控制臺命令行（CLI）、REST 服務和其他一些常用工具庫，這些工具能幫助开發者更方便地建立區塊鏈應用。  總結來說，Cosmos SDK 就像是一個積木，讓开發者可以在 Tendermint  共識引擎上建立應用。未來也可能支持其他實現 ABCI 協議的共識引擎。隨着時間的推移，預計會有更多不同架構模型的 SDK 出現，可以兼容多種共識引擎，這些都會在 Cosmos 網絡的生態系統中。

最後 Cosmos 生態至今日已累積 272 個應用程序和服務，鏈上總資產超過 7500 億美元。

配合著三大主要技術，Cosmos 解決了當今區塊鏈上三個最困難的問題：

第一個問題是 “主權性” 。Cosmos 的 SDK 等同於一個自由的工具包，讓开發人員可以建立自己的區塊鏈應用，且不需要花費太多的成本。這些區塊鏈可以輕松地互相連接，而不需要用復雜的智能合約在不同的區塊鏈之間做橋梁。這樣一來，开發者就能避免因為區塊鏈交易太多而產生的高費用，並且能夠开發更好的功能。這些功能可以應用在 DeFi 、NFT、遊戲、DAO、社交網路、市場等等，讓每個人都能有自己的權益。

第二個問題是 “可擴展性” 。Cosmos 採用了兩種可擴展性方式。第一種是“垂直可擴展性”，它通過放棄了需要大量計算力的工作證明機制，讓 Tendermint 共識引擎可以處理每秒數千筆交易。但這樣也可能會出現其他瓶頸，比如應用程序本身的限制。不過，使用特殊工具包的應用程序，可以實現更高的交易速度，這也是特定應用區塊鏈的好處之一。

另一種是“橫向可擴展性”，即使共識引擎和應用程序優化到極致，單個區塊鏈的交易吞吐量也會有極限。所以未來會使用多鏈架構，讓幾個相同應用的區塊鏈平行運作，理論上可以無限擴展。

第三個問題是 “可持續性” 。Cosmos 使用的是 PoS 共識算法，來確保整個網絡的安全性。與 PoW 共識算法相比，PoS 可以減少碳排放，讓環境更環保。總體來說，Cosmos 幫助解決了這三個大問題，讓區塊鏈更加穩健、快速，並且可以更好地應用在各種領域。

ATOM 代幣模型

ATOM 代幣是 Cosmos 生態系統中非常重要的一部分。它主要用於保證區塊鏈的安全性和功能運行。簡單來解釋的話：

Cosmos Hub 是 Cosmos Network 裏的第一個區塊鏈，ATOM 是 Cosmos Hub 的治理 Token。

而 ATOM 代幣可以用來支付交易費用，就像我們在手機上用錢包支付的時候需要支付一些手續費一樣。這樣做是為了防止一些有心人士濫用區塊鏈系統，類似於防止垃圾郵件的作用。其次，ATOM代幣還可以被質押，就像把錢存在銀行裏一樣，來獲得一定的資產。

質押的 ATOM 越多，就能得到更多的獎勵。質押的 ATOM 數量也決定了整個 Cosmos Hub 系統的安全性，因為攻擊網絡的成本會隨着質押的數量增加而增加。

最後，ATOM 持有者還可以用他們質押的代幣來進行治理投票，就像我們選舉代表一樣。他們可以投票支持或反對一些提案來管理整個 Cosmos Hub 系統。

總體來說，ATOM 代幣在 Cosmos 生態系統中有着重要的作用，保證了系統的安全性和運行順利。同時，ATOM 持有者還可以通過質押和治理投票來獲得獎勵並參與系統的管理。

團隊發展故事

Cosmos 項目的創始人 Jae Kwon 是一位在 PoS（權益證明）公共區塊鏈環境中應用拜佔庭容錯（BFT）技術的專家。在 2014 年，他發表了一篇名為《Tendermint: Consensus without Mining》的論文，提出了一個創新的區塊鏈共識解決方案，名叫 Tendermint。這個方案使用改進過的拜佔庭容錯算法，不需要像 PoW（工作量證明）那樣進行挖礦，並可以更好地保護區塊鏈免受攻擊。

不久之後，Jae Kwon 成立了 Tendermint Inc（All in Bits Inc）。他开始專注於解決 PoW 中的一些問題，例如速度、可擴展性和環境問題。在這個過程中，他結識了 Ethan Buchman，也是一位在區塊鏈領域有豐富經驗的專家。

2015 年，Jae Kwon 和 Ethan Buchman 在一個會議上見面，他們非常投緣，开始密切合作开發Tendermint軟體。不久之後，Ethan Buchman 成為了 Tendermint Inc 的正式共同創辦人並擔任技術總監。  隨着 Tendermint 的發展，Jae Kwon 和 Ethan Buchman 开始思考更大的愿景。他們將目光投向了區塊鏈之間的互操作性問題。

於是，在 2016 年，他們發布了 Cosmos 白皮書，這是該項目的一個歷史性裏程碑時刻。白皮書提出了一個由許多獨立區塊鏈（即 Zone）組成的網絡，這些 Zone 可以通過特殊的協議IBC相互通信。Cosmos Hub 成為了這個網絡中的第一個 Zone。

在籌集資金的過程中，Tendermint Inc 遇到了一些挫折，但他們並沒有放棄。相反，他們重新審視他們的動機，並在迭代多版設計和討論幾種融資方案後，最終在 2017 年底籌集了一些初始資金，並开始構建 Cosmos。

2019 年 3 月 14 日，第一個由權益證明支持的公共 BFT 區塊鏈 Cosmos Hub 正式啓動，並成為了 Cosmos 網絡和生態系統的基石。Cosmos Hub 之後穩定推出分網絡、啓用傳輸和啓用 IBC 等階段。  隨着時間的推移，Cosmos 生態系統不斷壯大，吸引了越來越多的开發者和投資者。在 2022 年，Tendermint Inc 更名為 Ignite Inc，並推出了一個專注於 Web3 的加速器計劃，為未來的發展提供了更多支持。

生態發展

據 mapofzones.com 統計，截至今年 7 月 21 日，Cosmos Network Market Cap(Cosmos 生態項目市值總和) 為 103 億美元，ATOM 成為生態中市值最高的 Token，ATOM Market Cap Dominance（ATOM 市值佔比）為 42.7 %。

相較於以太坊目前的總鎖定資產價值，由 IBC 網路所串起來的生態系看似還有一段距離，不過隨着許許多多的 IBC  網路出現，能預期兩者間的差距會越來越小，當初 Cosmos 確實因為 Luna、UST 生態的崩塌受到了一定程度的影響，原因為 Terra 以及 Cosmos 生態中支援的穩定幣中 UST 佔有最大的成分，隨着 Luna 事件的影響，非常多的投資人、开發團隊、投資機構皆深受影響，但 Cosmos 生態反而沒有一蹶不振，更體現了夾縫中求生存的堅強意志力。

且 Cosmos 將於今年开始實現鏈間安全性（interchain security），借助 Interchain Security，开發人員將能夠啓動運行其 EVM、CosmWasm或 Cosmos-SDK 應用程序的消費者鏈（consumer chain，該鏈將由 Cosmos Hub 的完整驗證者和 $ATOM 代幣 60 多億美元的市值提供保護 ，也就是說允許 Cosmos Hub 與其他區塊鏈共享安全性的功能，最直接的好處將是“ATOM 的質押者將從早期項目的任何成功中受益，因為一定比例的獎勵將會回流 ATOM 質押者中”。

除此之外 Kerplr 錢包也發布了一項更新，將在錢包內籤名實現 EVM 鏈上交易功能，也就是說，未來 Cosmos 生態中 Keplr 錢包用戶將可以直接與 EVM 兼容鏈上的生態做交互。可以期待 2023 年應用鏈的生態發展、ICS 的共享安全性、ICA 的資產可組合性，各種優勢陸續展現出來也將使 Cosmos 大放異彩。

最後我要特別說明一下我對於 IBC 的看法跟潛力以及實際數據，在 2022 年，有 69％ 的資金損失是由於跨鏈橋攻擊，這些攻擊主要針對像 Ronin Bridge、BNB Bridge、Wormhole 和 Nomad 這樣的大型項目。也 由於這些跨鏈橋最早的設計是使用了流動性池，結果卻演變成攻擊者的目標，導致這些池中的資金實際上就像是賞金一樣 。

而為了解決區塊鏈之間的跨鏈通信問題，IBC 技術被推出就很關鍵。IBC 的運作方式是建立在降低參與鏈安全風險的信任基礎之上。具體來說，它要求用戶對他們所連接的鏈保持信任，並且有故障隔離機制，可以限制惡意鏈對整個系統造成的損害。 自 2021 年以來，IBC 協議的推出引領了跨鏈互通領域向更加可信任的方向發展。每天都有成千上萬筆 IBC 轉帳，總價值數千萬美元的資產在不同區塊鏈之間幾乎即時地移動，而且一切都進行得很順利 。

通過 Interchain Accounts (ICA)，還能實現跨鏈的組合性，這為新型的 DeFi 應用提供了更多可能性。

雖然 IBC 協議與 Cosmos 彼此技術都很緊密，但也有其他的區塊鏈生態系統使用類似的技術填補了這個缺陷。例如 Axelar、Composable Finance、Nitro、Landslide 和 Octopus Network，這些都擴展了 IBC 協議在 Cosmos 以外的應用範圍，並在其他社群中得到了廣泛支持。

另外，Evmos 是一個基於 Tendermint 建立的 EVM 區塊鏈，它實現了 ERC-20 代幣的 IBC，這為以太坊 DeFi 平臺提供了跨鏈通信的機會。我對於未來可信任的跨鏈互通協議發展有蠻大的信心， 相信在未來幾年內，它將成為跨鏈轉帳和消息傳遞的主流標准 。