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火币研究院:从Cosmos、IRISnet主网上线看跨链生态的未来发展 | 火星号精选

火币区块链研究院 ·

03月21日

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跨链项目Cosmos 和IRISnet已分别于北京时间2019年3月14日和3月1日启动主网。主网的成功启动在一定程度上预示着2019年开始成为跨链平台落地的元年。

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本文章由火币区块链研究院出品,本报告发布时间2019年3月20日,作者:袁煜明、胡智威

摘要

跨链项目Cosmos 和IRISnet已分别于北京时间2019年3月14日和3月1日启动主网。主网的成功启动在一定程度上预示着2019年开始成为跨链平台落地的元年

火币研究院自去年 9 月份参与了IRISnet Fuxi-2000 测试网开始的半年多迭代测试,3月1日作为 IRIS Hub 的创始验证者之一参与了主网启动,并在当前的 IRIS Hub 中运行着验证者节点。

从技术结构来看,Cosmos 将区块链分为了 Hub 和 Zone,并提供Cosmos SDK 支持模块化链开发。其重要模块包括IBC、Tendermint、ABCI等组件。

IRIS Hub是Cosmos生态中的另一个Hub,为独立区块链。尽管底层架构相同,但技术实现细节略有差别。IBC 启用后, 两个Hub 将实现交互和生态打通。

Cosmos 仍有许多技术功能需要进一步实现、完善,包括启用转账交易、启用IBC协议等。这些功能将以“三部曲”的主网启动方式分阶段实施。

除了单纯的跨链外,采用 Cosmos、Polkadot这种“平台式”跨链的项目,完全有可能实现更多的技术功能,给区块链技术的发展带来更多想象空间,形成围绕着跨链而带来的生态效应,包括:(1)可有助于实现 Layer 2扩展;(2)会促进“一站式发链”,甚至于“一键发链”;(3)跨链与 PoS 共识产生新型经济模式。

因此跨链已不只是跨链本身;Cosmos、IRISnet、Polkadot等带来的跨链生态可能会让区块链世界产生一些新的变化,值得关注期待。

报告正文

1. 背景介绍

尽管公链项目的热度从2018年底开始降温,但是在经历了过去几年公链白热化的竞争,知名的公链平台类项目据不完全统计至少有数十个。如此多的公链项目,底层架构都不尽相同,要实现数据的互通可谓十分困难。而这一问题其实也是 IT 界的老大难问题,即使是互联网技术已经比较发达的今天,仍然有许多的“数据孤岛”。而如果这一问题在区块链时代仍然存在,则会带来更大的“价值孤岛”的问题。

值得高兴的是,越来越多人已经认识到这一问题并在努力予以解决。据火币研究院统计,目前市值前100 的平台类项目中,有大约 65%的项目将支持跨链、跨链协议或与跨链相关的侧链/子链功能[1]。可以预见的是,未来这一比例将继续升高。

近期,跨链项目Cosmos 和IRISnet已分别于北京时间2019年3月14日和3月1日启动主网。同时,这也在一定程度上预示着2019年开始成为跨链平台落地的元年。但除了跨链外,Cosmos、IRISnet 、Polkadot等跨链项目可能会为区块链世界带来更多新的变化。

2. Cosmos 简介

Cosmos(https://cosmos.network/)是由Tendermint团队于2017年发起的跨链平台项目,支持模块化建立Cosmos同构链,也支持通过Peg的方式对接外部异构链[2]。

早在2014年,团队的核心人物之一Jae Kwon即发表了Tendermint 共识的论文[3]。该共识改进了经典的 DLS共识,不需要依赖于全局时钟即可运行于一个半同步的网络中;它使用权益证明(Proof of Stake)作为底层安全机制,并可将拜占庭容错(Byzantine Fault Tolerance)共识扩展到广域网级别,成为 Cosmos 技术基础之一。

2016年6月,为解决跨链问题而发起的Cosmos项目发布第一版白皮书。2017年12月,出于对跨链生态多枢纽构建的探索,Jae Kwon参与和支持了IRISnet 的构建。但跨链本身具有较高的技术难度和各类潜在的安全问题。在经历了“跳票”后,Cosmos 的前两个跨链枢纽:IRIS Hub和Cosmos Hub已于2019年3月启动主网。

2.1. 总体结构

从水平拓扑结构上来看,Cosmos 将区块链划分为了2大类[4]:结构各不相同的区块链(Zone)与专门为实现这些区块链的相互链接而设计的枢纽(Hub)。Hub维护了一个多资产分布式账本,掌握了与其相连的所有Zone的资产种类以及数量情况。

图1 Cosmos 拓扑结构示意(来源:https://cosmos.network/intro

图 2 Cosmos技术模块结构(来源:Cosmos 讲解视频[5])

图1中所展示的是Hub 和 Zone 的拓扑结构关系;图2中的ChainMint、Ethermint、OmiseGo等即图1中的Zone。图2从实现跨链的技术模块角度,展示了Cosmos 网络的主要技术组件:

IBC:如结构图所示,Zone 之间的资产转移需要通过与 Hub 的通信来完成。而这一通信的协议被称为 IBC(Inter-Blockchain Communication protocol),是跨链的信息交互基础。

Tendermint Core:而为了能更方便的实现IBC协议,一个较为方便的做法是让所有区块链均使用一个相同的底层,且该底层遵守 IBC 协议。当前,这个底层即Tendermint Core。该组件包含两个部分:共识网络。在 Cosmos Hub 中的共识采用的即上文提到的“Tendermint 共识”;网络模块实现P2P网络的组建

ABCI:但到目前为止,跨链问题仍然没解决:怎么能让现有的区块链,比如比特币、以太坊,使用 Tendermint Core?这就需要ABCI(Application Blockchain Interface)来实现。它定义好了分布式账本与Tendermint Core 之间的交互接口,可以让现有的区块链系统以应用接口方式与Tendermint Core 实现通信

Cosmos SDK:不过如果并不是一个存量的链,而是一个新链,那么是否还需要再从头写好一个区块链,再以应用方式来调用 ABCI?这样显然较为繁琐。Cosmos SDK 就是用来简化这一过程。通过其插件形式,可以实现包括实现一个区块链通常所需要的原生 token、治理、委托等等基本功能

2.2. 验证者节点与 BPoS

Cosmos 的另一个特点是验证者(Validator)与BPoS(Bonded PoS)委托机制。目前 Cosmos Hub 与 IRIS Hub的共识由验证者节点来负责。当前验证者节点最多为100个(Cosmos 和IRISnet 未来3年计划支持到300个),以用户对验证者节点的委托数量多少来排名产生。

但与 EOS 的超级节点(Block Producer)和 DPoS 的委托和奖励模式不同,Cosmos 的 BPoS 对于所有参与委托的用户均有通胀型的 token奖励。任何人只要有服务器也可以选择成为验证者以此获得委托佣金奖励和挖矿奖励。成为验证者的要求并不高,官方推荐2核 CPU 和6GB 内存的服务器配置。而据火币研究院测试,略低于该配置亦可运行全节点或验证者节点。这无疑提高了网络共识的参与范围

此种设计与 PoS 网络的安全机制有一定关系。因为 Tendermint 和BFT类共识的容错性一样,也为网络节点数的1/3,所以当验证者节点数量较少时,会存在被联合攻击的风险。Cosmos鼓励更多的节点成为验证者、鼓励更多的 token 委托在节点中,并以奖惩机制来降低验证者节点作恶概率。

值得一提的是,火币研究院自去年 9 月份参与了IRISnet Fuxi-2000 测试网开始的半年多迭代测试,3月1日作为 IRIS Hub 的创始验证者之一参与了主网启动,并在当前的 IRIS Hub 中运行着验证者节点。

图 3 火币研究院验证人节点运行情况(来源:https://www.irisplorer.io/

2.3. Cosmos Hub 与 IRIS Hub 的关系

但是如果只有一个负责跨链的 Hub,还是显得较为的中心化。而Cosmos Hub的目的并不是建成另一个“花园围墙”或数据中心,因此在实现IBC 的基础上,多 Hub将是Cosmos 未来发展的方向,即Hub 将可按需建立,形成多 Hub的拓扑结构。

图 4 Hub 间的结构关系示意(来源:https://cosmos.network/intro

Cosmos Hub是Cosmos 网络所设计的第一个 Hub,其原生 token 为Atom。

IRISnet 的主网IRIS Hub是Cosmos生态中的另一个Hub,基于 Cosmos SDK 开发,将支持跨链服务,也将促进去中心化商业应用的构建[6]。其原生 Token 为 Iris。

目前,两个 Hub 拥有着各自网络的验证者节点,是独立的区块链。因此尽管基于相同的技术架构,但在一些功能细节上,两者实现仍略有差别,例如IRIS Hub可通过在线治理实现网络升级。

在 IBC 启用后,这两个 Hub 将实现信息交互:Cosmos 通过IRISnet 主网可以联通 IRISnet 生态,同时 IRISnet 生态可以通过 Cosmos 与Cosmos 生态应用链接。

3. 存在的问题与上线三部曲

不过,跨链的实现难度仍然不容小视。正如Cosmos 在其指南文件中所述:“Cosmos Hub仍然是一个试验型的区块链技术软件”,Cosmos 项目仍有许多功能需要进一步实现、完善。从跨链可用的角度来看,目前至少还有两方面功能有待启用和实现:

(1)链上交易:目前 Cosmos Hub还没有启用正式的转账交易功能。Cosmos强烈建议用户不要在当前阶段交易Atom[7]

(2)跨链协议(IBC):负责实现跨链的 IBC 协议目前还没有完全实现,因此现有的两个 Hub: Cosmos Hub 和 IRIS Hub 还无法正常跨链通信

针对以上问题,Cosmos采用的方式是逐步推进,分阶段解决。Cosmos 将上线分为三个大的阶段[7]:

第一步:启动阶段

当前即处于这一阶段。不过Cosmos 还没有开启正式的转账功能;用户能做的操作基本只有委托相关的一些功能。这样一方面,是为了防止出现重大漏洞时,可以回滚交易;另一方面,将用户可操作的功能限定在可以获取分红收益的委托功能上,可以让 token 尽快的委托到各个验证者节点中,使得网络可以尽可能快的变得安全、稳定

第二步:启动转账交易

当主网被认为足够稳定后,将会通过链上投票方式来决定是否启用链上转账交易功能

第三步:启用跨链协议(IBC)

最后一步,也是对跨链而言最核心的一步,启用 IBC跨链协议。在链上投票通过并启用该功能后,用户将可以把 token 在实现了 IBC 协议的链之间进行转移,实现跨链。

4. 跨链生态的未来发展

除了单纯的跨链外,Cosmos、Polkadot 这类“平台式”跨链的项目,完全有可能实现更多的技术功能,给区块链技术的发展带来更多想象空间,形成围绕着跨链而带来的生态效应。

4.1. Layer 2 扩展

在这里我们需要再明确一点,当我们谈跨链时,我们谈的是什么?正如火币研究院在《【火币区块链产业专题报告】跨链篇》提出的,跨链,狭义上来说是两个相对独立的区块链账本间进行资产互操作(Interoperability)的过程;广义上来说是两个独立的账本间进行资产、数据互操作的过程[8]。

因此,类似哈希时间锁、见证人、中继等技术在侧链、状态通道以及狭义的跨链等技术方式中均有应用。跨链在可实现账本“更广”的使命下,还带有一些“更快”的基因,将可能有助于提高区块链的扩展性。

另一方面,跨链本身可能也会带来一些链外扩展的特性,例如比特币等平台本身TPS 很低,但可以跨链的方式在一些更快的链上完成各类交易后,再通过跨链的方式以比特币完成最终结算。

近期也有人表达了这种观点[9],认为Cosmos有可能可以作为比特币的二层网络、可以成为比特币的发动机[10]。

这些潜力将在跨链功能真正上线应用后会被逐步挖掘,值得进一步关注。

4.2. 一站式发链

跨链平台项目的落地应用还可能会促进区块链应用方面的“一站式发链”,甚至于“一键发链”。

此原因在于跨链平台类项目的技术思路。因为通过哈希锁定、中继等方式可以较为简单的实现两个链之间朴素的资产跨链,但如果要通过这些方式来实现多个链的跨链,工作量则会成平方级或线性增长,显然不是一个好的选择;所以为了更快更方便的实现跨链,则应该建立一个跨链的标准及底层平台,让其他的区块链来主动兼容适配。那么自然的,这一标准的实现越简单越容易越好,以便跨链的标准可以更好的开发落地。

所以如上文所述,区块链只需要通过 ABCI 来实现Tendermint 底层与 Hub 的通信即可。而另一方面,任何人如果有需要,也可以通过 Cosmos SDK 来实现自己的定制化公链。据公开信息显示,币安公链即基于 Cosmos SDK 来进行的开发[11]。

今年将上主网的另外一个热点项目 Polkadot也具有类似的功能。

尽管两者技术理念、架构思路等均不尽相同,但因为都主打“跨链平台”的概念,这两个项目经常会被横向对比。从项目所介绍的计划来看,Polkadot 的目标是实现Web3的技术基础,以此来实现“价值信息”的跨链。

与 Cosmos类似的是,Polkadot的底层框架Substrate也是支持独立部署链,甚至可以快速开发与搭建。Gavin Wood 在2018年10月的Web3峰会上即现场演示了一台全新电脑在15分钟内从0到1开发部署出一个新的区块链,引起了不小轰动。

我们预计,因为区块链应用开发的定制化需求越来越多出现,未来一站式发链的需求也会相应提高。Cosmos、Polkadot等平台因跨链需要而引申出的一站式发链的“副作用”将可能会在近一两年内大放异彩。

4.3. PoS 共识与 PoS 经济

今年将上线的许多跨链平台,因为见证者等各方面需要,很多都使用 PoS 类的共识,例如Cosmos 这种BPoS (Bonded Proof of Stake)的方式。一般而言,验证者越多、抵押的 token 越多,整个网络会更安全。因此Cosmos以可获取分红奖励的方式来鼓励网络中的token抵押在某个验证者。

而这类PoS 机制方式等有可能会带来更多的资产服务创新应用。例如,除了此前很多已提供的PoS 挖矿、理财服务以外,一些钱包等token托管方也开始提供借贷类服务。因为尽管委托token 后可以获得通胀收益,但仍存在该 token 自身资产价格下跌的风险。在熊市下,这类风险还不小。因此,有些托管方会允许以委托的 token 作为抵押,借出一定比例的 token 给用户通过市场卖出以实现部分套保或风险对冲。

类似这类因为跨链与 PoS 共识所产生的经济模式,可能也会和 EOS 上线时的所产生节点投票等机制为区块链世界带来一些新的变化。

5. 总结

Cosmos 和IRISnet 的主网启动可以视作是跨链技术发展历史的一个里程碑事件。尽管还有许多事情需要Cosmos去解决,例如要启用转账交易、实现跨链通信的IBC 等协议等等,但跨链已不只是跨链本身;Cosmos、IRISnet、Polkadot 等带来的跨链生态可能会让区块链世界产生一些新的变化,值得关注期待。

参考资料

[1]      袁煜明, 朱翊邦, 肖晓等. 全球区块链产业全景与趋势年度报告 (2018-2019年度)[EB/OL]. (2018). https://www.jianshu.com/p/b7bda9a5c020.

[2]      袁煜明, 李慧, 钟维. 【火币区块链产业专题报告】跨链篇(下)[EB/OL]. (2018).https://www.jianshu.com/p/b19b1f3cb9c7.

[3]      KWON J. TenderMint : Consensus withoutMining[R]. 2014.

[4]      Cosmos Whitepaper[EB/OL]. . https://github.com/cosmos/cosmos/blob/master/WHITEPAPER.md.

[5]      COSMOS. Cosmos: Many Chains, OneEcosystem[EB/OL]. . https://www.youtube.com/watch?v=LApEkXJR_0M.

[6]      IRISnet Whitepaper[EB/OL]. .https://www.irisnet.org/.

[7]      COSMOS互联链. Cosmos主网上线三部曲[EB/OL]. .https://mp.weixin.qq.com/s/rAiDY5O9lFoHcMwee6ENzA.

[8]      袁煜明, 李慧, 钟维. 【火币区块链产业专题报告】跨链篇(上)[EB/OL]. (2018).https://www.jianshu.com/p/f2d2e83473fc.

[9]      MELTZER E. Proof of Work #58[EB/OL]. .https://proofofwork.news/.

[10]    橙皮书. Cosmos最有意思的不是跨链,而是替代闪电网络[EB/OL].. https://mp.weixin.qq.com/s/zLL_TxaaSRe_Fo7niq2Q1Q.

[11]    Full Transcript: Twitter AMA with CZ[EB/OL]. Binance Blog, . https://twitter.com/binance/status/1093328531168276480.

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