来源：IOBC Capital

跨链是区块链行业在多链时代的刚性需求。DeFi、GameFi公链本身的性能需求点不同：DeFi对可组合性要求较高，GameFi并发性能要求高，SocialFi对重存储有很高的要求。因此，近期各类专注于垂直领域Layer1或Layer2逐渐诞生，比如专注GameFi的Ronin，专注于SocialFi的DESO等。

Cosmos跨链模式非常适合这些专注于垂直领域的公链，Cosmos通过提供模块化的区块链，为每个应用程序开发用自己的公共链提供便利。Cosmos使用生态应用程序和协议IBC连接区块链间的通信协议，实现独立区块链间的跨主权自由交换资产和数据。

主要有四种跨链技术方案：

1、公证人机制（Notary Schemes）

2、侧链/中继（Side Chains/Relays）

3、哈希锁定（Hash-locking）

4、分布式私钥控制（Distributed Private Key Control）

Cosmos属于Relays一个典型的中继技术案例，另一个案例是Polkadot。Cosmos是通过IBC实现跨链接的协议Polkadot是基于XCMP该协议通过插槽实现跨链。

本文重点介绍Cosmos跨链方案。

Cosmos是由Tendermint团队推出的一个支持跨链交互的异构网络。Cosmos的ICO发生在2017年4月，筹集了4870 BTC和24w ETH。ATOM没有上限，年通胀率最高会增加20%。具体通胀率与质押率负相关，目前质押率为186M/291M（63.9年通胀率为%10.05%。

Cosmos最终目标是创建一个区块链互联网，允许大量独立和易于开发的区块链相互扩展和互动Tendermint开发，使用Tendermint共识算法类似于使用拜占庭容错的共识引擎，具有高性能、一致性、拜占庭容错等特点。Cosmos基于Tendermint引擎每秒可以实现数千笔交易，接近VISA的交易速度。

Cosmos跨链网络有三个核心组成部分心网络Hub、区域空间网络Zone，跨链协议IBC。

中心区块链网络HUB，是Cosmos经济中心也是跨链信息的信任中心。承担多资产分布式账簿，通过这些代币资产IBC跨链协议，从一个空间转移到另一个空间。除了官方Cosmos Hub，还有多个跨链Hub可提供跨链服务，如IRISnet。

区域空间网络ZONE，是独立的区块链，可以和Cosmos中心网络HUB进行IBC跨链通信、信息交换和资产交换。

IBC协议，IBC（Inter-Blockchain Communication Protocol）是Cosmos针对区块链间通信协议Cosmos网络设计依赖于其及时最终性的特点Hub与Zone新闻传递，然后达到跨链的目的。IBC也是Cosmos SDK模块之一。

Cosmos跨链核心逻辑：Cosmos Hub建立与兼容链IBC实现资产与数据的跨链交换。Hub相当于跨链集中市场，是持有数字资产和跨链管理账户的最佳场所。Hub每一个都需要跟踪记录Zone而每一个Zone有义务不断向自己的新区块汇报Hub。

当Zone对Hub建立了IBC连接后，它可以自动访问其他连接Hub上的所有Zone；当Zone通过Hub从别人那里收到Zone它只需要信任代币Hub，而不需要信任网络中的所有其他Zone。

IBC到底是怎么工作的？以此为例：从ChainA跨链转账10 ATOM到ChainB。

ChainA和ChainB都支持了Cosmos SDK，成为了Cosmos生态的一个Zone。Relayer负责轮询和路由的链下中继IBC跨链数据包的一般流程如下：

ChainA——Relayer——Cosmos Hub——Relayer——ChainB

包括多个环节：

1、Tracking（跟踪）：ChainA和ChainB的IBC该模块一直在同步对方链上的区块头信息。这样，双方就可以跟踪对方区块链上验证者集合的变化。本质上是互相维护对方链的轻节点；

2、Bonding(锁定):使用时Cosmos跨链转账后，A链的IBC该转账将记录在模块中，ChainA上的10 ATOM锁定状态；

3、Proof Relay(中继证明):一份证明ChainA 已锁定10 ATOM的“Proof会被路由到ChainB的IBC模块；

4、Validation（验证）：ChainB结合ChainA轻节点信息，对此Proof验证通过后，ChainB铸造10 ATOM Voucher(凭证)，这些Voucher可用于后续流通。当然，这些Voucher也可以通过同样的跨链方式返回ChainA，然后ChainA的锁定的ATOM将执行解锁操作。

Cosmos基于共识算法PoS(权益证明)和BFT共识机制(拜占庭容错)。Hub以质押模块为基础Tendermint BFT在共识机制上，使ATOM代币持有人可以通过Staking他们的ATOM来保护Cosmos以交易费用换取区块链安全。

目前Cosmos Hub区块链上有342个验证人，150个有效验证人，平均区块时间7.29秒。

Cosmos Tendermint的PoS规则

假设有ABC三个验证人，分别抵押了1、2、3个代币；

1、第一轮由于C抵押资产最多，所以C当选第一轮提议人；

2、第二轮由于C上一轮当选提议人，所以他的Vote_power变为pre_votingPower-(stake_a stake_b) 也就是 3-(1 2)==0，而B的 vote_power 等于pre_votingPower stake 也就是2 2==4，同理A的 vote_power 等于2，所以这一轮最大的投票权是B，所以B当选提议人；

3、第三轮A的 vote_power 为3，B的 vote_power 为2-(2 0)==0，C的 vote_power 为 0 3==3，由于A排名在C所以A当选提议人；

4、第四轮A的 vote_power 为 -1，B的为2，C的为6，所以C当选提议人。

……以此类推。

一般来说，抵押资产最多的人首先是提议人，然后根据抵押资产的数量进行排序，依次轮换。

Cosmos Tendermint的BFT规则

BFT是Byzantine Fault Tolerant这种共识机制可以追溯到拜占庭将军的问题。

拜占庭将军问题

拜占庭是东罗马帝国的首都。由于当时拜占庭罗马帝国幅员辽阔，每支军队的驻地分离很远，将军只能通过信使传递信息。战争发生时，将军必须制定统一的行动计划。

但这些将军中有叛徒，他们会传达错误的消息。因此，将军们必须有一个预定的方法，使所有忠诚的将军达成一致。本质上，拜占庭将军应该在叛徒的非信任环境中建立战斗计划的共识。

Tendermint很容易理解BFT共识协议，协议遵循一个简单的状态机原理。那么，Tendermint如何在不需要信任的环境中达成共识？

协议中有两个角色：

验证人：协议中的角色或节点，不同的验证人在投票过程中有不同的权力（Vote Power）；

提议人：从验证人中产生。验证人（提议人）对交易区块和提议区块进行投票，验证人也对提议区块进行投票。

块被提交到链上，每个块都是一个块的高度。但是，块也可能无法提交。在这种情况下，协议将选择下一个验证人（提案人）在同一高度提出新块，并重新开始投票。

流程：

1、Propose(提议)阶段:Proposer(提议人)会给全网广播一个Proposal（提议）；

2、Prevote(预投票)阶段:每一个Validator(验证人)在当前轮中接收Proposal(提议)区块签名并广播Prevote(预投票)；

3、Precommit(预提交)阶段:每一个Validator(验证人)如果收集到2/3 以上，会判断Prevote(预投票)，然后签名并广播该区块Precommit(预提交)投票；如果收集到超过2/3的空块（Nil）的Prevote投票，然后释放之前锁定的块，然后返回Propose阶段。如果不收集超过2/3Prevote投票，那么它就不会锁定在任何区块上；

在Precommit如果Validator收集超过2/3的Precommit投票，那么Validator进入到Commit否则进入下一轮Propose阶段；

4、Commit(提交)阶段:Validator收到全网Commit的区块，Validator会为这个区块广播一个Commit投票；Validator全网需要Precommit收集超过2/3的块Commit投票。只要节点在整个共识过程中收到2/3 Commit如果你投票，它会立即进入Commit并将阶段CommitTime设置为当前时间，然后进入NewHeight阶段(新区块)。

简单地说，要成功地提交一个块，必须分开Prevote和Precommit三分之二以上的验证者投票。拜占庭节点只要少于三分之一的验证者Tendermint只要不超过2/3的验证者是拜占庭节点，就可以正常出块Tendermint恶意区块不会产生。

那么，Tendermint如何将底层共识传递到状态层？

Tendermint主要包括两部分：Tendermint Core，负责节点间数据传输和拜占庭共识的区块链共识引擎；ABCI，区块链应用程序接口（Application Blockchain Interface），支持任何语言语言交易处理的协议。

总体而言，Tendermint它可以理解为一个模块化的区块链软件框架，支持开发者在不考虑共识和网络传输实现的情况下定制自己的区块链。

Tendermint将区块链应用(状态)与底层共识、共识引擎和共识分开P2P网络封装在Tendermint Core，然后通过ABCI(区块链应用程序接口)和Cosmos SDK互动。基于这种结构，应用程序的开发者可以很容易地实现自己的区块链。

Cosmos SDK包含了Cosmos Hub程序代码也是区块链开发框架，可以为其他区块链开发者提供一些通用的功能模块，如：IBC、账户、治理、认证等IBC跨链关键协议：区块链间通信协议。

Cosmos通过SDK包装共识算法和网络模块，形成开箱即用的区块链开发框架。

综上所述，理论上Cosmos解决了当今最困难的区块链问题：

1、可扩展性：Tendermint基于投票一致系统，可以理解共识机制PoS和BFT算法，PoS选择提议人，BFT机制下，只要2/3节点诚实，投票结果就能保证一致；

2、可用性：Cosmos SDK这种模块化框架可以在应用程序中非常方便地构建可互操作的区块链；

3、互操作性：Cosmos通过IBC实现通信协议HUB与ZONE跨链通信实现了相似性TCP/IP的作用。

根据官网数据，截至目前Cosmos共有12个主要类别的247个项目，总市值接近1500亿美元，已发展成为仅次于以太坊生态的第二大区块链生态。

Cosmos生态头部项目包括：Osmosis、Cosmos、Stargaze、Juno、Umee、Terra、Chihuahua、Crypto.org、Injective、Cronos、Secret、Axelar、Sifchain、Akash、Comdex、Persistence、Gravity Bridge、Sentinel、Desmos、KiChain等。

Cosmos Hub的基础设施

1、Gravity DEX

用户可以无缝地交换整个跨链的数字资产。该协议将通过AMM将机制与订单簿相结合，改进现有设计，提供更丰富、更高效的交易体验。

Gravity DEX对于在Cosmos对于生态中的真实用户来说，就像社区中的便利店一样。在进行大规模投资交易时，你可能不会选择Gravity DEX，但是在跨链过程中配置一些资产会很方便。

但是，为了保持Cosmos Hub的“Credible Neutrality开发团队将把握核心精神Garvity DEX迁移到单独的区块链Crescent Network。

2、Gravity Bridge

Gravity Bridge是Cosmos生态基础设施的一部分是安全、高效、分散的跨链桥。它是基于的Cosmos Hub几十亿美元的质押ATOM，将Cosmos资产以ERC-20同样的以太坊生态流入以太坊生态ERC-20也可以流入代币Cosmos生态。

Gravity Bridge是由Althea团队研发，有自己的代币GRAV。

3、域名服务

Cosmos生态域名服务将在Cosmos Hub上进行管理，它们就会做到Interchain用户更容易识别他们想要互动的链。

4、Liquid Staking

流动性质押将成为跨链DEFI流动性质押的核心是空间中的一个重要原语ATOM索赔。就像质押一样ATOM同样，流动性质押也会产生质押奖励，但与一般质押不同，流动性质押是流动性质押ATOM可转移。因为它们代表质押ATOM，因此如果基础ATOM流动质押有被烧毁的风险。

Cosmos Zone的核心项目

这个图显示的是IBC Transfers最活跃的Zones。目前Cosmos共有43个生态学Zones，其中42个是活跃的(是的IBC Transfers）。

与去年相比，今年的IBC Transfers数据大幅增长。2021年Cosmos生态的活跃Zones全年IBC Transfers但最近30天，IBC Transfers已超过1300万次。

1、Osmosis（OSMO）

这是一种使用Cosmos SDK构建的高级AMM协议。到目前为止，它吸引了7亿美元的流动性和交易支持IBC总交易量已超过95亿美元。Osmosis已经成为将IBC推向市场的关键力量。

值得注意的是，osmosis是Paradigm以太坊生态外首次投资AMM机制的DEX项目。

2、Terra（LUNA）

2021年10月份，Terra启用了IBC，为Cosmos生态带来了超过180亿美元的流动性资产及其本土资产LUNA代币和稳定币UST。

如此大规模的公链加入IBC生态，极大的鼓舞Cosmos更多的人关注社区的士气Cosmos跨链生态发展现状。也正是因为这些头部项目的加入，才有助于Cosmos生态发展是仅次于以太坊生态的第二大经济体。

3、Juno

Juno是Cosmos生态公链为智能合约的部署提供了环境。目前基于Juno有50多个应用程序和2000多个DAO。

近期，Juno Network发生了一起引起社区热议的事件。社区发起了征收巨鲸资产的提案，引发了人们对区块链世界的Code is Low再次思考。

4、Kava

Kava是依托于Cosmos跨链的DeFi平台，类似MakerDAO。用户将抵押品存入智能抵押合同，获得稳定货币USDX。

Kava加入Cosmos在生态学之后，区块链从一个应用程序发展到一个价值超过20亿美元的协议，也取得了巨大的成功。

5、Sifchain

SifeChain是第一个Cosmos到Ethereum的跨链DEX。2021年初将其从Cosmos到Ethereum的Peggy桥集成在一起。Peggy使用挂钩代币，让用户更便宜IBC代币和ERC20与以太坊相比，代币很容易交换和收集DEX更有效。

6、Secret Network

Secret Network由Secret Foundation创立，基于Tendermin 和Cosmos SDK构建，是一个基础Cosmos隐私公链。Secret Network上述所有数据都是加密的，必须对应具体的交易数据Viewing Key。

Secret Network结合隐私保护、可扩展性和跨链。

7、IRISnet

IRISnet是Cosmos生态跨链枢纽（Hub），支持新的业务场景集-企业级分布式应用Cosmos生态增加了规模和多样性。

除了上述项目外，Cosmos还有很多著名的生态Zone，这里不表。后续文章会对的Cosmos进一步深入研究分享生态知名项目。

1、ATOM价值捕获相对较弱

ATOM初始供应量为2亿，采用通货膨胀模式，第一年按7%的通货膨胀率增发，用于节点奖励。之后，每年增发的通货膨胀率会随着抵押率的波动而变化——当质押率高于2/3时，年通货膨胀率最低为7%；当质押率较低时，年通货膨胀率最高可达20%；目前的质押率是63.9年通胀率为%10.05%。

除节点验证者外Staking除了收入，近两年ATOM更多的持币人来自生态项目的空投。

Cosmos一般喜欢使用生态新链Airdrop吸引激励方案Cosmos关注社区成员。2021年有Osmosis、Juno、Regen、Sifchain、Persistence、Comdex和Desmos等Cosmos生态项目做了空投营销。

ATOM持有人必须代币Cosmos验证人只有一起质押，才能收到空投代币。而且不能在交易所类节点质押，因为Cosmos社区空投一般排除交易所节点。

2022年，Cosmos还会有很多项目可以推出空投，涵盖生态NFT、SocialFi、DeFi、GameFi包括其他领域Evmos、Umee、Gravity Bridge、LikeCoin、Game、Stargaze、BitSong和Cyber。还需要确保你的ATOM处于正确的质押状态。

跨链领域，Polkdot的DOT这也是一种价值捕获方式，同时为中继链和平行链提供共识层的安全，并收取一定的费用Cosmos的ATOM只负责Cosmos Hub的安全性。与DOT相比之下，价值捕获似乎存在差距。

在区块链生态方面，Cosmos仅次于生态发展Ethereum，但ATOM并未像ETH捕获足够的生态发展价值，甚至是生态中的单一价值Zone类代币的市值也比ATOM高，比如LUNA、MATIC。许多使用Cosmos SDK开发的链条，如币安链，Polygon，对ATOM价值似乎基本上没有贡献。

对于ATOM对于持币人来说，这可能是一个小缺陷，但这可能更有利Cosmos生态发展壮大。

2、区块链间通信协议真的很重要IBC

在Cosmos多中心、多生态Hub在未来，人们可能会更加关注它IBC而不是Cosmos Hub或者其他的Hub。

Cosmos被称为区块链互联网的核心是区块链之间的跨链通信。也许在未来，Cosmos会有很多公链、应用协议等生态发展得很好Terra等。

虽然它们属于Cosmos但实际上对于这些头部公链来说，Cosmos生态最有价值的是IBC，而不是Cosmos Hub。这也更符合区块链的分散精神。跨链项目的核心是解决区块链的岛屿问题，而不是发展成为一个新的中心。

最后，非常感谢Cosmos中文社区及Anonymous Club许多社区技术合作伙伴对本文的支持和帮助。