什么是Cosmos区块链？有史以来最全面的指南

什么是Cosmos区块链？…

什么是Cosmos区块链？最全面的指南。当中本聪于2008年10月31日发布比特币白皮书时，世界变得颠倒了。在许多方面，比特币向世界介绍了区块链技术。从那时起，闸门已经开启，区块链技术已被世界上一些最大的公司采用。以太坊向世界展示了区块链技术的多功能性。

然而，快速采用会产生问题。问题出在可扩展性和互操作性领域。 Cosmos区块链，正在寻求解决所有这些问题并将区块链提升到新的水平在我们熟悉Cosmos之前，让我们仔细研究一下可伸缩性和互操作性问题。

• 什么是Cosmos区块链？最全面的指南
• Cosmos区块链是解决方案
• Cosmos区块链背后的团队
• Tendermint：运行Cosmos区块链的燃料
• 枢纽和区域：Cosmos区块链的核心
• Atom令牌
• Cosmos区块链治理
• Cosmos区块链用例
• Cosmos区块链：结论

什么是Cosmos区块链？最全面的指南可伸缩性和互操作性问题

问题＃1：可扩展性

对于比特币和以太坊与Visa和PayPal等更主流的系统竞争，他们需要在交易时间方面认真加强他们的游戏。虽然PayPal每秒管理193笔交易，Visa管理每秒1667笔交易，但以太坊每秒只进行20笔交易，而比特币每秒管理高达7笔交易这些数字可以改进的唯一方法是它们的可扩展性。

现在，可扩展性问题有许多可能的解决方案，例如：

• Segwit。
• 闪电网/ Raiden。

然而，尽管两者都有用，但它们都有其自身的缺点。

Segwit是一种垂直扩展解决方案，这意味着它非常依赖于单台机器的物理功能。另一方面，Lightning Network是一个出色的支付系统，但它现在只能处理微交易。

问题＃2：互操作性

让我们看看当前的生态系统。在密码圈，我们有不同的加密货币硬币，如比特币，以太币，莱特币等。同样，在传统的金融世界中，我们有像传统银行这样的系统，它们使用SWIFT，ACH等。

问题在于这些个体实体极难相互沟通。比特币很难知道以太坊发生了什么，反之亦然。通常情况下，这些区块链成为孤岛，很少相互分享任何信息。我们确实有像Atom交叉链交易所这样的解决方案，但这不是真正的互操作性。

当银行试图与密码进行通信时，它变得更加困难。

这就是为什么在密码和银行之间提供门户的加密货币交易所变得如此强大和重要。然而，这本身就存在问题。交易所不是一个去中心化的实体，而且非常脆弱。

• 他们可以被黑客入侵。
• 它们可以长时间停电以进行系统升级。

此外，还有另一个领域，传统世界与加密货币世界之间的这种错误沟通可能导致灾难性的后果：ICO。

在ICO中，一个实体获得数百万美元以换取其代币，但是，将这些钱存入其银行账户可能会变得困难。银行显然想要知道所有这些钱来自何处以及谁提供的钱几乎是不可能提供的。

Cosmos区块链是解决方案

Cosmos旨在成为一个“区块链互联网”，它将一劳永逸地解决这些问题。 Cosmos的架构由几个独立的区块链组成，称为“区域”，附加到称为“Hub”的中央区块链。

图片来源：Cosmos Video

根据Cosmos白皮书：

“这些区域由Tendermint Core提供支持，它提供了一个高性能，一致，安全的PBFT共识引擎，其中严格的fork-accountability保证可以控制恶意行为者的行为。 Tendermint Core的BFT一致性算法非常适合扩展公共股权证明区块链。“

在您进一步了解详细信息之前，让我们与团队会面。

Cosmos区块链背后的团队

Cosmos由Interchain基金（ICF）提供支持。 Tendermint团队已与ICF签订了开发合约。

以下是ICF和Tendermint团队的快速浏览：

图片来源：Cosmos网络

Tendermint，并且，通过扩展，Cosmos背后有一支出色的团队。让我们见到主要参与者：

Jae Kwon：他是Tendermint的首席执行官和创始人。他早些时候共同创办了“我做过这个”，这是一个适合团队的生产力应用。他还为多个项目做出了很多贡献，包括Scramble.io，Flywheel网络和Yelp。

Ethan Buchman：首席技术官兼联合创始人，拥有圭尔夫大学硕士学位和两年多的研究科学家工作经验。他在区块链领域的第一份工作是在2014年与Eris Industries合作。

彭忠：设计负责人。他是一个自我描述的autodidact，拥有超过七年的经验，作为他开始的网络开发公司Nylira的全栈JavaScript开发人员。

Tendermint：运行Cosmos区块链的燃料

Tendermint是PBFT的变体，即实际拜占庭容错。

拜占庭容错或BFT系统是一个成功应答拜占庭将军问题的系统。

什么是拜占庭将军的问题？

图片礼貌：中等

好吧，想象一下，有一群拜占庭将军，他们想攻击一座城市。他们面临着两个截然不同的问题：

• 将军和他们的军队相距很远，所以中心化的权力是不可能的，这使得协同攻击非常艰难。
• 这个城市有一支庞大的军队，他们唯一可以获胜的方法就是一次攻击。

为了进行成功的协调，城堡左侧的军队向城堡右侧的军队发送一条信使，上面写着“攻击星期三”的信息。然而，假设右边的军队没有为此做好准备。攻击并说，“不。攻击星期五“并将信使通过城市送回左边的军队

这是我们面临问题的地方。

穷人信使可能会遇到很多事情。他可能被城市中的另一名使者俘获，受害，被杀，并被替换。这将导致军队获得篡改信息，这可能导致不协调的攻击和失败。

这也明确提到了区块链。这个连锁店是一个巨大的网络;你怎么可能信任他们？如果您从钱包中发送了4个以太坊，那么您如何确定网络中的某个人不会篡改它并更改4到40个以太坊？

这些将军需要的是一种共识机制，可以确保他们的军队尽管遭遇所有这些挫折，但实际上可以作为一个单位进行攻击。 Tendermint恰好是这些共识机制之一。

Tendermint的另一个属性是它的bFT算法，它是一个很好的BFT算法。比特币和以太坊的系统（截至目前）并不是最负责任的。正如比特币和比特币现金一样，比尔币继续发展，我们都知道臭名昭着的ETH-ETC分裂。

拥有一个对fork负责的系统可确保恶意actor不会通过其操作导致系统中的分裂。这也减少了双重攻击的可能性。

在Tendermint中定义一些条款

Tendermint是一个BFT共识机制，它简单，性能高，并且负责。

让我们首先熟悉一下我们将要使用的一些术语：

• 网络由许多节点组成。连接到特定节点的节点称为其对等节点。
• 共识过程发生在特定块高度H处。确定下一个块的过程包括多轮。
• 该轮由许多状态组成：NewHeight，Propose，Prevote，Precommit和Commit。每个州称为Roundstep或只是“步骤”。
• 据说节点处于给定高度，圆形和阶梯，或者在（H，R，S）或（H，R）处，以省略该步骤。
• 宣传或预先提交某些内容意味着广播普选票或预先投票。
• 当块在（H，R）处获得> 2/3的prevotes时，则称为锁定变换证明或PoLC。

什么是国家机器？

可以说，状态机是Tendermint协议的引擎。下图让您了解它的外观：

好的，那么这里发生了什么？

还记得每一轮经历的状态吗？ NewHeight，Propose，Prevote，Precommit和Commit。

其中，“Propose，Prevote，Precommit”由一轮组成，而另外两轮是特殊轮次。在理想情况下，状态转换将如下所示：

NewHeight – >（建议 – > Prevote – > Precommit）+ – >提交 – > NewHeight – > …

但是，这并不总是如何运作。在提交块之前可能需要多轮。以下是可能需要多轮的原因：

• 指定的提议者可能缺席。
• 建议的块可能无效。
• 该块没有及时传播。
• >验证器节点未及时收到2/3的prevotes。
• 尽管进展到下一步需要+2/3的prevotes，但至少有一个验证者可能已投票 或者恶意投票给别的东西。
• >即使已收到预购，也未收到2/3的预先通知。

每个州都会发生什么？

好吧……现在让我们看看每个州，看看整个事情是如何结合在一起的。

提出

在该阶段，指定的提议者，即所选择的节点提出要在（H，R）处添加的块。此阶段以两种方式之一结束：

• 该块被提议并进入普遍阶段。
• 提议者选择块的时间到期后无论如何都会进入prevote阶段。

Prévôté酒店

现在我们来到了盛行阶段。在这个阶段，每个验证者都需要做出决定。

• 如果以某种方式，验证器被锁定在前一轮的建议块上，它们会自动注销并广播该块。
• 如果验证者已收到当前轮次的可接受建议，则他们签署并广播建议块的普遍信息。
• 但是，如果他们发现提案有些可疑或根本没有收到任何提案（例如，如果提案人的时间用完了），那么他们会以“无”的方式签名。
• 在此阶段不会发生块锁定。
• 在此期间，所有节点都通过八卦协议在整个系统中传播prevotes。

预提交

现在我们进入被称为“预先提交”的“回合”的最后一步。进入这个阶段后，验证者通过广播他们的预告来预先决定他们的决定。可能发生以下三种情况之一

• 如果验证器接收到特定可接受块的> 2/3的prevotes，则验证器注销并向块广播它们的预先设置。他们也被锁定在那个街区。一个验证器一次只能锁定一个块。
• 但是，如果验证者收到超过NUL预告的2/3，那么他们解锁并提前转为“NIL”。
• 最后，如果他们没有收到超过2/3的多数，那么他们就不会签字或锁定任何东西。

在整个这个阶段，节点不断在整个网络中保持关于预先提交的闲聊。

最后，如果建议的块获得超过2/3的预先提交，那么我们将转向“提交”步骤。但是，如果他们没有达到那个阶段，那么他们就会进入下一轮的“建议”阶段。

承诺

提交状态不是“回合”的一部分。与NewHeight一起，它是两轮特殊赛事之一。在提交状态期间，检查两个并行条件以查看它们是否已满足。

• 首先，验证器必须接收网络预先提交的块。一旦完成，他们就会签字并宣传他们的承诺。
• 其次，他们必须等到他们收到至少2/3预备块。

完成此操作后，块将被提交到网络。

NewHeight

只需将块高度增加1即可显示已添加块。

选择验证器

正如您现在所理解的那样，选择初始验证器集对于Cosmos的运行至关重要。那么，他们将如何被选中呢？

与任何时候任何人都可以成为矿工的比特币不同，Tendermint系统只能使用很多验证器。由于验证器将单独需要执行许多功能，增加验证器的数量只会导致延迟。

这就是为什么Cosmos决定在Genesis日（即筹款活动当天）选择100个验证器。验证器的数量每年将增加13％，直到10年时它将达到300。

图片来源：Cosmos白皮书

那么… Tendermint有什么好处吗？

正如Cosmos白皮书所述：

“Tendermint提供卓越的性能。在分布在5大洲7个数据中心的64个节点的基准测试中，在商品云实例上，Tendermint共识可以每秒处理数千个事务，提交延迟大约为1到2秒。值得注意的是，即使在恶劣的对抗条件下，每秒一千次交易的表现仍然保持不变，验证人员会崩盘或播放恶意制作的选票。“

下图支持上述声明：

图片来源：Cosmos白皮书

Tendermint的好处

• 对于250字节的交易，Tendermint可以以每秒10,000个事务的速率处理交易量。
• 更好，更简单的轻客户端安全性，使其成为移动和物联网用例的理想选择。相比之下，比特币轻客户端需要更多的工作并且有很多需求，这使得它对于某些用例来说是不切实际的。
• Tendermint拥有fork-accountability，可以阻止诸如长期无关紧要的双重花费和审查等攻击。
• Tendermint是通过Tendermint核心实现的，这是一个“应用程序无关的共识引擎”。它基本上可以将任何确定性黑盒应用程序转换为分布式复制的区块链。

  Tendermint Core通过应用程序区块链接口（ABCI）连接到区块链应用程序。

枢纽和区域：Cosmos区块链的核心

如前所述，Cosmos的架构将遵循Hub和Zones方法。将有多个并行区块链连接到一个中央Hub区块链。想想太阳和太阳系。

Cosmos中心是一个分布式分类帐，个人用户或区域本身可以保存其令牌。这些区域可以使用IBC或Inter区块链 Communication通过Hub相互交互。

图片来源：SlideShare

显然，由于Hub在Cosmos区块链系统中起着如此重要的作用，因此其安全性非常重要。因此，它由全球去中心化的验证者组保护。这个集合可以抵御像大陆网络分区或民族国家赞助的攻击一样严重的攻击。

现在，连接到Hub的是区域。

区域使用IBC数据包与Hub进行交互。区域的验证器必须在集线器内部放置一定数量的Atom令牌。如果以防万一，该区域开始恶意行动，那么他们的质押Atom会被削减。

好吧，现在我们知道Hub和Zones是什么，让我们看看他们如何使用IBC互相交易所。

Cosmos中的IBC如何运作？

图片来源：GitHub

为了更好地理解Cosmos中的区块链通信如何工作，让我们看一个有效的例子。考虑一下你有三个区块链：

• 毂。
• 1区。
• 2区。

假设第1区想通过发送称为“数据包”的消息通过集线器与第2区进行交互。这将如何解决？

• 在区域2上发布了一个证明，即接收链，其表明发送链1区正在向区域2发送包。
• 要使Zone 2能够接收证据，它必须能够跟上Zone 1的块头。
• IBC分为两个事务：IBCBlockCommitTx事务，它使区块链能够向任何观察者证明其最新的块哈希。
• 第二个事务是IBCPacketTx，它允许区块链证明给定的数据包确实是由发送链通过Merkle-Proof发送到最近的块哈希。

那我们为什么要这样做呢？为什么我们将IBC分成两部分？

在Cosmos中，这些区域意味着拥有独立的令牌模型，经济和治理系统。这听起来很酷，但这与此有什么关系呢？

将IBC拆分为两部分允许区域2的本地费用市场机制确定哪些数据包被提交，而不对区域1施加关于它们可以发送多少数据包的任何限制。

想想两国之间的贸易。假设A国向B国发送了一些铁，煤和黄金.B不知情，B禁止使用煤炭。通过一个枢纽说国家C，A可以发送他们想要的任何东西，B可以收到他们想要接收的任何东西。

图片来源：Cosmos白皮书

Atom令牌

Cosmos区块链中使用的原生令牌将是Atom。 Atom不是一种交易所媒介，也不是一种有价值的存储。它将纯粹用于质押Cosmos区块链。

根据Smith + Crown的说法，“众筹中的Atom不会立即变成流动性：一旦产生，它们将在两年内以每小时不变的速度运转。鉴于两年内的归属率，如果销售额增加500万美元并产生约625,000个Atom，他们将以每小时35.6Atom的速度归属。

Cosmos于2017年4月6日举行筹款活动，筹集了4.87k BTC / 246.89k ETH，共发行了168,475,963 ATOM。

在筹款期间，ATOM分发如下：

• ICF（10％）
• AIB（10％）
• 初始捐助者（5％）
• 筹款前捐款人+筹款捐助者（75％）。

Cosmos的交易费用

由于区域可以拥有自己的原生令牌，因此集线器验​​证器可以接受任何令牌或他们想要的任何令牌组合作为交易费用。只要不超过块的气体限制，汇率也将由验证者设定，因为他们认为合适。

收取的费用中，2％用于储备矿池，而其余的则按照其股权比例分配给验证人。

Cosmos区块链治理

可以想象，使用像Cosmos这样的系统，拥有严格的治理模型绝对是必不可少的。验证人员将负责整个系统的健康和健康。 Cosmos生态系统的变化是通过验证者的投票完成的。在投票之前需要满足某些条件：

• 验证者必须持有一定数量的令牌，这些令牌可以是任何其他令牌的ATOM或各种令牌的组合。
• 如果验证者没有及时投票给提案，那么他们将在一段时间内被停用而受到惩罚。

对于每个提案，选民可以使用以下方式之一进行投票：

• 是啊
• YeaWithForce
• 否
• NayWithForce
• 投弃权票。

根据投票结果，可能出现以下情况：

• 如果提案获得Yea或YeaWithForce的绝对多数，则该提案获得通过。
• 如果提案获得Nay或NayWithForce的绝对多数，则该提案将被删除。
• 然而，三分之一的选民可以“以武力”否决多数决定。
• 如果绝对多数被否决，参与的每个人都会因失去1天的封锁费而受到惩罚。此外，否决多数决定的一方将因失去0.1％的ATOM而受到惩罚。

Cosmos区块链用例

Cosmos有一些非常有趣的用例“

• DEX：由于Cosmos区块链将如此多的区块链相互连接起来，不言而喻，它可以轻松地使不同的生态系统相互交互。这是去中心化交易所的完美环境。
• 交叉链交易：同样，一个区域可以通过Cosmos中心利用另一个区域的服务。
• 以太坊扩展：这是更多用例之一。根据架构，连接到Cosmos集线器的任何基于EVM的区域将由Tendermint共识系统提供支持。这将使这些区域更快地扩展。

Cosmos区块链：结论

Cosmos和Tendermint都是其中一些最有趣的项目。它们为区块链带来了全新的可扩展性和互操作性，这是目前迫切需要的。只有时间才能说明它如何能够在Cardano，AION，ICON等互操作性领域中占据一些竞争对手。

然而，技术肯定是有趣的，他们似乎有一个非常热情和专注的团队支持他们。让我们希望他们能够实现所有实现。为了更快地采用主流，需要解决可扩展性和互操作性问题。也许Cosmos区块链将铺平道路。