全面解析Cosmos Hub：潜在的Interchain安全中心

作者：Red Sheehan，Web3开发者&研究员；翻译：金色财经xiaozou

 

本文要点：

• Cosmos Hub是一个专注于互操作性和安全性的独立应用链。Cosmos Hub于2019年上线。

• Cosmos Hub率先推出Cosmos SDK、CometBFT (Tendermint)、ABCI和IBC等技术，后被许多Interchain网络使用。

• Interchain由通用互操作性协议IBC所连接的主权网络构成。Interchain也被称为Cosmos生态系统。

• Cosmos Hub正在共享其验证者集，并通过Replicated Security为Neutron和Stride提供安全性。Replicated Security是在Cosmos Hub上实现的第一种形式的共享安全性。

• ATOM 2.0提案的各部分（如流动性质押）正在实施和探索中，以提高ATOM的资本效率。ATOM是Cosmos Hub的原生代币。

1、背景介绍

第一批区块链是服务于单一目的的特定应用网络，比如促进金融转移的Bitcoin、提供身份解决方案的Namecoin等。之后，像以太坊这样的通用链提供了可组合性，同一平台上可以有多个协议。最后，特定应用网络（应用链）作为主导架构回归，以可互操作的多链生态系统形式包含了可组合性。

与其他多链生态系统（如以太坊或Polkadot）不同，Cosmos生态系统（即Interchain）不依赖于单个根链来促进数据和资产转移。Interchain是一组可互操作的、特定于应用程序的主权网络，称为应用链，而Cosmos Hub本身是一个专注于互操作性和安全性的独立应用链。Cosmos Hub是创世Interchain，也是市值最大的应用链。Interchain模型为应用链带来专业性、可组合性和主权。

这些特性结合在一起产生了一个在社会层面上极度去中心化的生态系统。Interchain网络有不同的社区和不同的治理模式。相比之下，其他多链生态系统模型的结果是应用链/模块化链社区，是各自基础层社区的子集，并且在意识形态上与他们的基础网络捆绑在一起（例如，Stacks与Bitcoin、Optimism与以太坊、Kusama与Polkadot）。

Cosmos Hub于2019年问世，使用了Interchain Foundation和Ignite（又名Tendermint）开发的技术。各团体都在不断支持Cosmos Hub和Cosmos技术栈的开发，包括Interchain Foundation、Binary Builders、Atom Accelerator DAO、Informal Systems、Strangelove等。Interchain拥有50多个独立的网络，所有网络都有各自独特的支持实体。

2、技术

Cosmos Hub是一个权益证明(PoS)主权区块链，具有基于账户的会计模型，没有原生智能合约功能。Cosmos Hub是使用Cosmos技术栈中的各种技术和标准开发建设的，例如Cosmos SDK、CometBFT和IBC协议，以实现所有核心区块链功能（例如共识）。Cosmos生态系统中的其他特定应用网络（应用链）主要是用这些相同的技术开发的。

（1）Cosmos SDK

Cosmos SDK是一个开源软件开发工具包(SDK)，用于开发多资产PoS主权公共区块链，如Cosmos Hub。Cosmos SDK还用于创建需许可的权威证明(PoA)区块链。使用Cosmos SDK建设的区块链通常被称为应用链（特定于应用程序的区块链）。

SDK是围绕模块化执行堆栈设计的，允许应用程序按需求混合和匹配元素。模块化设计为开发人员提供了可定制性和灵活性，同时仍然可以通过使用预构建的开源元素实现快速开发。

使用Cosmos SDK的开发人员可以将精力完全集中在应用层上，不必担心共识、网络或互操作性等其他功能。这些“其他功能”来自于CometBFT、IBC以及应用链堆栈中的其他特性。

（2）CometBFT

Cosmos SDK用于开发自定义应用层（或状态机），而CometBFT则用于在网络中的所有节点上安全地复制该状态机。CometBFT是一个无关应用的引擎，通过两个主要组件处理网络和共识层：

• 共识算法，即Tendermint。

• Socket协议，即应用区块链接口(ABCI)。

Tendermint是一种拜占庭容错(BFT)算法。Tendermint Core是默认算法，但也有其他可用版本。CometBFT通过Tendermint实现即时的最终性，而大多数其他网络使用的是概率最终性。Tendermint是一个绑定权益证明(BPoS)系统，在该系统中，验证者被选择根据他们的权益生成和签署区块。验证者和委托者必须在他们的un-stake请求提交后等待21 epoch（1 epoch约为1天）才能收到他们的代币。

ABCI是连接应用层和Tendermint的接口。这个socket协议可以用任何语言包装，允许CometBFT与任何应用层都能兼容。

（3）IBC

区块链间通信(IBC)协议于2021年首次推出，它不是某个桥的任何单一实例，而是桥的标准。Cosmos Hub通过IBC与其他应用链通信。

IBC桥接标准使异构区块链能够在不添加第三方信任假设的情况下建立跨链连接。各参与链同意信任彼此的安全模型，并使用共享消息传输标准来通信及验证状态更改。这允许IBC消息继承底层链的最低安全性。IBC继续迭代，通过Interchain Standards（ICS）提案添加了Interchain Accounts（ICA）和Interchain Queries（ICQ）等功能。

IBC还依赖于Tendermint和CometBFT的即时最终性，这使得它通常与概率最终性网络（如以太坊）不兼容。Electron Labs和zkBridge等团队正在努力以合理的成本实现IBC与以太坊的兼容。其他团队和项目也致力于将IBC接入到其他生态系统中。Composable Finance就是一个例子，其最终目标是实现与Polkadot生态系统的集成。

3、共享安全

（1）Replicated Security

共享安全是指允许一个网络的验证者使用该链上的质押来参与另一个网络的共识。这种设置将允许市值较小的网络从较大的网络那里“租用”安全性。Cosmos Hub在所有Interchain网络中市值最大，是出租安全性的主要候选者。

由于缺乏可编程性，Cosmos Hub安全性不能在像EigenLayer再质押这样的模型中任意共享，但它可以通过治理传递并在个人基础上启用。Replicated Security（之前的Interchain Security）是指与另一条链共享完整的Cosmos Hub验证者集，并通过治理投票获得许可。

（2）Neutron和Stride

792提案的通过使Neutron成为首个利用Cosmos Hub验证者集通过Replicated security实现安全性的链。Stride紧随其后，成为第二个这样的链。截至2023年8月，Neutron和Stride是仅有的使用Replicated Security的链。Neutron成为Cosmos Hub的CosmWasm扩展，而Stride为各种Interchain网络和资产实现了流动性质押。

（3）替代模型

Interchain中还有其他版本的共享安全策略。Mesh Security为具有现有验证者集的网络提供双向安全性，它关注的是质押者而非验证者。Cosmos Hub和Osmosis都在探索Mesh Security。Babylon的目标是利用Bitcoin来实现PoS链的数据可用性，并在此过程中降低远程攻击等安全风险。

为了实现Mesh Security，可能会先部署某种形式的CosmWasm来实现所需的逻辑。Cosmos Hub本身不支持任意的智能合约，因为它的核心重点是互操作性。CosmWasm VM是被Interchain中各种实体所支持的虚拟机。CosmWasm支持Rust和Go，因为它基于的是Web Assembly（WASM）。尽管在Cosmos Hub上关于CosmWasm的无需许可和需许可版本的提案在2023年8月未能通过，但社区仍在继续探索关于实现CosmWasm的想法。

Opt-in Security允许每个验证者单独选择运行消费链，而无需整个验证者集必须支持另一个链。从理论上讲，这种方法降低了链获得安全性的障碍，使消费链以无需许可的方式启动。该模型与合并挖矿有异曲同工之妙。

4、ATOM代币

Cosmos Hub的原生代币ATOM与ICS-20兼容。所以，它允许用户在通过IBC协议连接的链之间传输ATOM。该资产的主要功能如下：

• Cosmos Hub上的交易所需交易费是以ATOM结算的。

• 代币持有者可以质押ATOM来操作验证器，从而保障网络安全并获得奖励。

• 代币持有者可以将ATOM委托给现有验证者，以帮助保障网络安全，并获得一部分验证者奖励。

• 所有质押和委托ATOM都可用于网络治理过程中的投票。

• 作为一个ICS-20代币，ATOM可用于任何相连的Cosmos链上的点对点交易。

截至2022年8月，ATOM的代币供应量约为3.5亿，市值约为40亿美元，代表了Cosmos Hub的经济安全。在2019年最初分发的1.89亿ATOM中，68%是通过ICO出售的。Cosmos Hub使用的开源技术的核心贡献者也收到了初始分发的一部分。

（1）代币发行

验证者通过三种方式获得代币。所有验证者的收入都是根据设定的佣金率与委托人分享的。

• 所有交易费用根据总质押ATOM的百分比按比例分配给验证者。

• 区块奖励根据总质押ATOM的百分比按7%-20%的比例分配给验证者。区块奖励导致通胀压力。

• 当区块生产者包含超过2/3的预提交时，奖金是以线性方式获得的。如果提议者包含2/3的预提交（区块有效的最低值），则额外获得1%的奖金。如果提议者包含100%的预提交，则奖金百分比可以达到5%。这些奖金将造成通胀压力。

ATOM代币通缩压力有两种形式：                                                   

• Burning（销毁）——Cosmos Hub具有链上治理机制，ATOM持有者可以就治理进行投票以及发布提案。这些提案涵盖诸如更改共识参数和社区池资金分配等问题。提案要成功提交，必须要从任一代币持有者那里获得至少250枚ATOM存款。如果提案被否决，这笔存款将被销毁。

• Slashing（罚没）——如果交易是双签名的，或者验证者长时间离线，那么验证者节点奖励ATOM或可罚没。罚没奖励随后会被销毁。此外，项目团队已在其白皮书中声明，在治理过程中，投票人可以使用用户的初始ATOM存款来创建任何被认为是垃圾邮件的提案。如果一半以上投票人同意接受存款，那么这些代币将直接进入储备池（减去被销毁代币）。

（2）验证者

质押ATOM代币并满足系统要求的用户可以操作验证器来保障网络安全并获得奖励。奖励仅由排名前180位的验证者获得，这些验证者根据自质押和委托ATOM代币的总量排名。奖励以额外ATOM代币的形式支付，这些代币来自区块奖励发行（每年约占总代币供应量的7%）和交易费用。

有180个活跃Cosmos Hub验证者。还有147个验证者处于非活动状态，位于前180名验证者之外。此外，目前有203个验证者因行为不当而被监禁，如漏掉太多区块、双签等。

（3）治理

从一开始到现在，已经有121个关于Cosmos Hub的链上治理提案，其中已通过提案79个。Cosmos Hub结合链下和链上治理流程。网络改进提案和参数更新通过链下方式进行设计和讨论，通常是在Cosmos治理论坛上，也在各社交媒体平台上进行。

一旦进入链上治理系统，ATOM质押者投票决定是否批准（并最终执行）提议的更改。只有质押或委托的ATOM代币可用于对提案进行投票。验证者和委托者对提案进行投票，1 ATOM对应1票。

委托人可以让他们的验证者代表他们投票，或者他们可以手动操作不同意验证者的选择。所有验证者都有资格投票；但是，要让这些投票作数，验证者必须在投票周期结束时排在前180位验证者中。

（4）ATOM 2.0

被拒绝的ATOM 2.0提案重新构想了ATOM代币经济学。此次大变的目标是在彻底消除通胀之前，在几年内大幅减少ATOM的发行。此外，它旨在提高资本效率，并通过流动性质押将ATOM定位为Interchain储备资产。最终，这些操作将为ATOM代币带来增值。

虽然最初的提案被拒绝了（可能是由于它涉及的范围太广、动作太快），但各个组成部分继续作为单独提案被探索。值得注意的是，有两个提案（增加金库规模以及提高ATOM资本效率的流动质押特性）在ATOM 2.0中首次亮相后，在后续提案中都获得了通过。

社区仍在讨论的其他ATOM 2.0特性包括无需许可的共享安全模型和用于Interchain技术的社会协调（即治理）中心（例如，IBC、CosmWasm等）。自那以后，社区未能通过的提案涉及：

• 基于交易费额度销毁ATOM；

• 激励持有者质押持有代币；以及

• 改进Cosmos Hub的收费机制，以最大限度地减少垃圾交易。

5、Interchain

Interchain由通用互操作性协议IBC所连接的主权网络构成。

（1）应用链

许多Interchain网络都是应用链：为实现特定用例而设计的区块链。这种设计为应用程序开发人员提供了更大的灵活性，因为该架构可以专门用于优化单个功能。相比之下，通用平台（如以太坊）可以服务于更广泛的任意用例，但不能为任何单一功能优化其架构。

通用平台可以通过各种不同功能的协议和独特社区协同构建网络效应。随着越来越多的协议和用户加入了一个网络，该网络将吸引更多的建设者，从而形成一个正反馈循环，从理论上讲，价值会增加。虽然没有哪个单个应用链拥有足够广泛的用户，无法与单个通用网络的网络效应相抗衡，但一组应用链却可以。Interchain本质上是一个高度可组合的区块链系统，提供专门的应用层来优化功能和互联应用链的网络效应。为了保持这种架构优势，应用链必须保持其可组合性，同时减轻各应用链受众范围较小这一缺点。

除了提供目的和吞吐量的去中心化之外，Interchain模型和应用链还提供社会去中心化，因为网络彼此独立。有别于其他多链生态系统（例如，以太坊与rollup、Polkadot与parachains），Interchain不依赖于单个根链来促进数据和资产转移。每个网络都具有完全的社会主权，就像一个自我治理的迷你DAO。

（2）多链模型

IBC桥接恰好位于两个网络之间。直接连接每个应用链需要2个IBC连接才能实现完全的互操作性。Interchain采用了hub-and-spoke模型（这不是一个完美的比喻，因为可能有多个“hub”）来最小化链之间的hop数。在实践中，这种具有多个hub的hub-and-spoke模型成为了一种经典的去中心化模型。

大多数Interchain网络（又名“Zones”）要么是特定于应用程序的，提供一个主要功能，要么为应用程序开发提供一个更通用的平台，如以太坊。一些网络专门用于互操作性，有时称为“Hub”，Cosmos Hub就是个主要例子。通常，网络被激励专注于互操作性，以便路由和验证不同链之间传递的信息，赚取费用。通过Tendermint和IBC，任何给定的Interchain网络都可以插入另一个网络，并通过扩展，访问其他IBC连接的网络。

Interchain的去中心化精神体现在“Hub”式的互操作性角色并非Cosmos Hub所独有的——因为网络没有与Cosmos Hub锁定，还可以保持它们的主权。这一决定也有助于扩展，因为“Hubs”可以出于地理或意识形态一致等原因与特定的网络群组集成。

（3）Interchain网络

所有Interchain网络都通过IBC连接，但并非所有Cosmos SDK构建的网络都启用了IBC。另一方面，有些支持IBC的网络不是用Cosmos SDK构建的，就比如Kusama。Interchain在以下领域有明显的多样性：

• 去中心化金融（DeFi）

Osmosis，一个AMM DEX。

Osmosis，一个订单簿和衍生品平台。

Terra Luna，算法稳定币发行方。

• 基础设施

Celestia，一个模块化数据可用性层。

Nyx，一个通过Nym mixnet支持网络级隐私的通信基础设施网络。

Akash，一个去中心化计算网络。

• 隐私和安全计算

Namada，一个资产无关的Interchain隐私协议。

Penumbra，一个支持屏蔽跨链交换和转移的网络。

Secrete Network，一个通过完全同态加密实现私有计算的网络。

• 桥接互操作性

THORChain，一个支持原生去中心化交换的跨链DEX。

Axelar，一个在网络之间通信的桥和overlay network（覆盖网络）。

Wormhole，一个连接Interchain和以太坊、Solana及其他网络的跨链桥。

• 跨生态系统集成：

Babylon，一个利用Bitcoin的安全解决方案。

Evmos，一个兼容EVM与以太坊连接的网络。

Composable Finance，通过IBC连接Interchain和Polkadot的CosmWasm网络。

（4）开发者生态系统

Cosmos Hub的开发已有400多名贡献者，他们来自Interchain Foundation、Informal Systems、Iqlusion和Ignite（以前的All in Bits Inc.）等。据Electric Capital报道，Interchain的全职开发者有500多名，兼职开发者1600多名。这些指标在所有网络中排名第三，仅次于以太坊和Polkadot。

在更广泛的Interchain中，与使用领域专用语言（DSLs）的VM相比，CosmWasm VM在吸引开发人员方面提供了巨大优势。由于它与Cosmos SDK的兼容性和编程语言的通用性，CosmWasm被许多应用链使用，并增强了可互操作的智能合约功能。如前所述，Cosmos Hub上的CosmWasm一直在被社区探索。此外，CometBFT的ABCI足够灵活，可以支持任何应用层，因此生态系统中存在许多具有各种VM的执行环境。

6、竞争格局

Interchain并不是唯一的多链生态系统。以太坊的以rollup为中心以及Polkadot的paracchains是多链未来愿景的范例。然而，与其他生态系统优先考虑共享安全相比，Interchain通过优先考虑主权而使自己脱颖而出。

以太坊以rollup为中心的路线图已经部署了几十个L2 rollup，甚至还有可组合的rollup生态系统和分形扩展相关计划。与Cosmos模型类似，以太坊的rollup模型提供了目的和吞吐量的去中心化。然而，它不提供社会去中心化。数据可用性、安全性和治理使rollup模型成为中心化生态系统模型。

虽然中心化的生态系统模型有利于协作（例如，OP Stack由来自Optimism、Arbitrum、Base和Boba Network的团队贡献），但它不鼓励太多的意识形态多样性。已经有很多团队放弃了EVM，开始构建自定义VM（例如，Starknet、Fuel和Aztec）。即便如此，它们仍然受到基础层决策的影响，因此必须在意识形态上与以太坊保持一致，才能在生态系统中进行合理建设。

Interchain有许多不同的意识形态团体。THORChain专注于原生资产互换；Namada和Penumbra专注于链上隐私保护；Secret Network专注于实现完全同态加密；Babylon专注于获取比特币的安全性；Ethermint专注于降低EVM活动成本。但是，所有这些链都在Interchain中，因为使用Cosmos堆栈进行开发建设很方便。

随着独立数据可用性层（例如Celestia、EigenDA和Polygon Avail）的引入，rollup模型开始发生变化，这使得可以在其他地方发布数据的主权rollup成为可能。目前，绝大多数L2都在使用EVM，同时仅使用以太坊获取数据可用性，在社交和技术层面将它们与以太坊绑定。

独立网络最近开始迁移到多链生态系统，Celo社区对从L1迁移到以太坊L2很有兴趣。2022年6月，以太坊生态系统中的应用链DEX dYdX开始向Interchain网络迁移。

以太坊、Polkadot、Avalanche和其他多链生态系统都可能在某个时候与IBC集成，加入Interchain。在Tendermint的即时最终性和其他形式的概率或混合共识之间进行桥接尤其困难，但团队现在正在努力解决这个难题。

7、结论

自2019年以来，Cosmos Hub一直是Interchain的核心象征。它一直是连接Interchain主权网络的共享技术的先驱。然而，它正在超越技术领袖的角色，成为了某些Interchain网络的潜在安全中心。

2023年，Cosmos Hub通过引入Replicated Security再次占据Interchain的领先地位。通过Neutron和Stride（第一批采用Replicated Security的区块链），Cosmos Hub的验证者集现在将安全性扩展到多个网络。同时，其他Interchain网络在技术和社会协调方面都保持了自主权。凭借强大的验证者集和ATOM代币的巨大市值，Cosmos Hub已做好准备为其他网络提供Replicated Security和其他共享安全机制。