區塊鏈:模塊化之爭：波卡的Substrate框架與Cosmos SDK誰將引領未來？

背景

此前區塊鏈的發展，一直以來都在開啟公鏈的軍備競賽，新公鏈都旨在探索更快的性能以及更低的成本，從而能夠支持區塊鏈可能的大規模商用。然而還有一些團隊，或許想要做一條獨自運行的區塊鏈，但是構建一條區塊鏈并維護它，其難度非常高，并且團隊也很難有額外的精力去做好原本想做的事情上。但是行業的發展不能因為做鏈的難度高而受到阻礙，因此像波卡或者?Cosmos?這樣的?Layer?0?項目便應運而生。

Substrate?是一個開源、通用的區塊鏈開發框架，提供了區塊鏈開發所需的底層公共組件，可以讓普通的開發者快速地開發一條區塊鏈應用，來驗證自己的想法。Substrate?在設計和開發過程中，一個首要的考量是保證軟件的可擴展性。Parity?的工程師在開發的時候考慮了多種可能的使用場景，比如各種類型的公鏈、私鏈、聯盟鏈、跨鏈等等。Substrate?還支持?WASM?智能合約和可插拔式共識機制，并且與波卡網絡兼容。

CosmosSDK?是一個開源的框架，用于構建多資產公共權益證明區塊鏈，如?CosmosHub，以及許可的權威證明區塊鏈。使用?CosmosSDK?構建的區塊鏈通常被稱為應用特定區塊鏈。CosmosSDK?的目標是讓開發者能夠輕松地從零開始創建自定義區塊鏈，這些區塊鏈可以與其他區塊鏈原生地互操作。我們將?CosmosSDK?視為在?CometBFT?之上構建安全區塊鏈應用的?npm-like?框架。

基于?SDK?的區塊鏈是由可組合模塊構建的，其中大部分模塊都是開源的，任何開發者都可以使用。任何人都可以為?CosmosSDK?創建模塊，并且將已經構建好的模塊集成到你的區塊鏈應用中就像導入它們一樣簡單。更重要的是，CosmosSDK?是一個基于能力的系統，它允許開發者更好地推理模塊之間交互的安全性。

模塊化區塊鏈項目Avail推出數據證明橋:金色財經報道，模塊化區塊鏈項目Avail已推出“數據證明橋”（data attestation bridge），這是旨在降低以太坊Layer2與Layer3鏈成本的新產品，有助于保護鏈下數據安全。“數據證明橋”連接到以太坊，可以被使用以太坊作為基礎層的ZK Rollup與Optimistic Rollup。該數據證明橋通過Avail的鏈下數據可用性層在L2 Rollup數據和L1之間建立連接。[2023/7/7 22:24:05]

關于?Substrate?框架與?CosmosSDK?我們可以通過一個對比圖，簡單的對他們有個基本的了解：

但是乍一看兩者所做的事情是類似的，都是幫助開發者能快速做一條鏈出來，并且符合當下比較熱門的概念——模塊化區塊鏈，這不禁讓許多人產生好奇，兩者對比起來究竟如何。而這樣的疑問也最終在波卡論壇上被討論起來。一名開發者提出了這樣相對具體的問題：

對于?CosmosSDK?和?Substrate，能從技術層面上進行比較嗎？更具體地說：

1.相比?Go，使用?Rust?是否真的有優勢？

2.哪個平臺在工具/庫/生態系統等方面更優越？

3.使用?Substrate?還是?Cosmos?進行開發更“容易”？

4.哪個更容易學習？

5.兩者都可以實現相同的功能嗎？

而?Parity?的軟件工程主管?ShawnTabrizi，主要負責改善?Substrate?生態系統中的開發者體驗，也參與了?Polkadot?的核心軟件開發，為?Polkadot?提供了共享安全性、跨鏈通信和平行鏈插槽等功能。由他來回答這個問題，是恰如其分的。

zkSync Era已支持Paradigm創建的模塊化工具包Foundry:6月6日消息，據官方消息，開發人員現在可以使用 zkSync Era 的 Foundry alpha 版本來部署合約、橋接 L1 與 L2 間的資產、發送交易等。Foundry 由 Paradigm 等創建和維護，是一個用于以太坊開發的模塊化工具包，可增強 EVM 鏈上的安全智能合約開發。

zkSync Era 的 Foundry alpha 版本中的 zkCast 與合約交互并存入、提取或查詢區塊鏈數據，如賬戶余額或區塊信息；zkForge 使用特殊的編譯器編譯合約，并將它們部署到 zkSync Era Localnet、測試網和主網。[2023/6/6 21:19:50]

他是這樣回答的：

首先，在理解你上述一些問題的出發點的同時，我建議你將問題分為關于平臺核心支柱的問題，即那些無法改變的事物，以及更多短暫性質的問題。

例如：我認為目前可以說?Cosmos?可能是更“容易”構建和學習的平臺。這很大程度上是因為它們使用?Go?語言，這對新開發者來說似乎更友好。當?Cosmos?開始啟動鏈時，到?Polkadot?開始啟動平行鏈時，Cosmos?提前了?1-2?年，我認為指出這一點是公平的。最后，我認為他們的一些事物更簡單，因為他們更專注于創建以通證/DeFi?為中心的區塊鏈，而不是以通用計算為中心的區塊鏈，但這是我超出了真正了解的范圍。

關于這些問題，我想指出的是，盡管?Cosmos?可能更容易學習，但我們絕對在竭盡所能去改變這一點，我希望構建不可阻擋的去中心化應用程序的決策不是基于“今天哪個更容易”。相反，在選擇要在其上構建業務的平臺時，你需要選擇在技術和哲學上做出正確決策的平臺。

在這種情況下，我認為這是我們會主張?Polkadot?相較于所有其他新一代區塊鏈平臺具有重大優勢的地方。

Optimism推出模塊化組件OPStack，支持構建自定義鏈“op-chains”:10月18日消息，以太坊二層解決方案Optimism推出模塊化組件OP Stack，支持組裝構建自定義鏈“op-chains”以適應任何用例，此外通過共享排序和消息傳遞層，未來“op-chains”之間的界限將會消失，形成一個單一的邏輯鏈“Superchain”，從而將集體的資源開放給插入“Superchain”的許多不同的“op-chains”。[2022/10/18 17:30:00]

對于計算擴展性，我們通過分片實現執行的并行化。

對于資源/經濟擴展性，我們使用中繼鏈提供的共享安全性。

對于活躍性，我們將?BABE?用于區塊生產，將?GRANDPA?用于最終確定性。

為了未來的兼容性和性能，我們將?Wasm?作為所有狀態轉換函數的核心。

為了讓我們的所有軟件都易于使用并提高性能，我們使用Rust。

為了開發敏捷性，我們將鏈上治理和升級作為我們技術的核心。

等等...

通過查看?NFT?發布、比較總價值鎖定或者閱讀白皮書，這些事物的重要性并不容易理解。這些決策會隨著鏈產生的每個區塊而累積。這些決策的影響將在很多年里。

另外，關于?Cosmos?的鏈間安全問題，Shawn?補充到：

我認為?Cosmos?的“鏈間安全”試圖聽起來像共享安全，但實際上它們并不相同。像共享安全這樣的東西無法在現有協議中進行回溯。支持共享安全需要從底層設計，從?Wasm?作為狀態轉換函數的共享語言，到平行鏈協議和?PoV/PVF，以及中繼鏈本身的存在。

在這里并沒有說什么不好的，因為這些都很技術性，但如果你認為?Cosmos?可以簡單地“添加共享安全”到他們的生態系統中，這暗示著對共享安全是什么以及?Polkadot?如何提供它，沒有充分深入的理解。我們應該在這方面做得更好，但是只要我們盡力解釋我們這邊的情況，其他團隊很容易用“話語”來假裝做同樣的事情。

模塊化區塊鏈網絡Celestia推出模塊化研究員支持計劃:8月11日消息，模塊化區塊鏈網絡Celestia推出模塊化研究員（Modular Fellows）支持計劃。模塊化研究員將獲得技術支持和超過三個月津貼，以建立他們選擇的項目。目前潛在項目創意包括新的執行層、Rollup基礎設施、DeFi協議的模塊化版本、NFT平臺和域名服務。模塊化研究員需是對模塊化區塊鏈有深刻理解并有開發經驗的工程師。首批共計10個名額。[2022/8/11 12:18:19]

這和那些稱自己為去中心化、開放、安全、容錯等的鏈是一樣的……用這些詞描述任何東西很容易。讓事物真正成為這些詞則很困難。

以下是我打算發表的一篇討論?Polkadot?共享安全和?Cosmos?所談論的構建之間差異的?Twitter?帖子的初稿。由于?Cosmos?方面的提案被拒絕了?34?，我選擇不發布任何內容，而不是與過去的幽靈作斗爭。

圖中內容：

換句話說，Polkadot?可以被認為是相當于一組獨立鏈，除了以下兩個非常重要的點：

1.池化安全性；

2.無需信任的鏈間可交易性。正是這些點使我們認為?Polkadot?具有“可擴展性”。從原理上講，要在?Polkadot?上部署的問題可以在大量平行鏈上大規模并行化。由于每個平行鏈的所有方面都可以由?Polkadot?網絡的不同部分并行進行，因此系統具有一定的擴展能力。

CosmosHub?發布了一篇新的關于“Atom2.0?”的白皮書，這是他們現有協議的擴展，其中一個新原則是“鏈間安全”。Cosmos?團隊將此功能定位為類似于?Polkadot?提供的共享安全，但這兩種技術實際上截然不同。

圖中內容：

模塊化區塊鏈網絡Celestia已啟動其首個測試網Mamaki:5月25日消息，模塊化區塊鏈網絡 Celestia 已啟動其首個測試網 Mamaki，測試網支持用戶操作節點、接收測試網 Token、從驗證者節點獲得授權以及在錢包之間發送交易。

Celestia（此前為 LazyLedger）是第一個模塊化區塊鏈網絡。它是一個可插拔的共識和數據可用性層，使任何人都可以快速部署去中心化的區塊鏈，而無需引導新的共識網絡的開銷。Celestia 首席運營官 Nick White 表示，Celestia 是一種用于 Web 3 的云計算網絡，用戶能夠在共享共識層的特定應用鏈上啟動去中心化應用程序。[2022/5/26 3:42:04]

鏈間安全：安全性是為?Cosmos?網絡構建關鍵組件所必需的基礎，CosmosHub?的鏈間安全環境將得到豐富的新功能，使其更加實用、高效和協同。

那么，Cosmos?上的鏈間安全將如何工作？Polkadot?上的共享安全如何工作？這里的關鍵區別是什么，它們之間的真正比較如何？

Cosmos?生態系統由主權鏈組成，通常使用?CosmosSDK?構建。鏈間安全建議?CosmosHub?的驗證者將被治理強制參與其他鏈的驗證。為此，CosmosHub?的驗證者需要為將提供“鏈間安全”的每個鏈運行額外的可執行二進制文件。如果未能履行職責，他們押注的?ATOM?通證將被削減。問題在于，這種設計不具備可擴展性，并且無法像?Cosmos?生態系統目前的設計那樣具備可擴展性。

想象一下，如果?Hub?想要向其他?100?條鏈提供安全保障，那么節點運營方現在將需要運行?100?條區塊鏈，可能需要在?100?臺獨立的機器上運行，以防止競爭性計算資源。這種設計還增加了驗證者受到惡意二進制升級攻擊的風險。對于數百個團隊的軟件很難建立信任，你需要運行所有這些軟件，而且所有這些軟件都可能針對你在這些機器上存儲的敏感密鑰。

另一方面，Polkadot?從一開始就設計了共享安全，并使用元協議在單個生態系統中以真正可擴展且安全的方式抽象運行多個區塊鏈。這個元協議就是?Wasm。

你可以將?Polkadot?兼容的區塊鏈看作兩部分：客戶端和?Runtime。每個客戶端充當?Wasm?執行器，區塊鏈運行時是一個可以在安全沙盒中執行的?Wasm?二進制大對象。

你可以將其與游戲機進行比較，游戲機被設計成可以玩許多不同的游戲。就像?Polkadot?客戶端一樣，游戲機只是運行游戲的主機。借助我們的區塊鏈開發?SDKSubstrate，我們允許您輕松設計與此游戲機兼容的“游戲”。

在這種背景下，你可以將?Polkadot?二進制文件視為“一體機”。Polkadot?驗證者運行一個可執行任何平行鏈?WasmRuntime?的可執行文件。這意味著，單個?Polkadot?二進制文件可以實時將自己變成?Polkadot?生態系統中的任何區塊鏈。

Polkadot?生態系統的驗證者在任何時候只扮演一個角色。從我們的驗證者池中，一些被選為驗證中繼鏈，其余的被分配到?Polkadot?同時保護的許多平行鏈中。這種選擇過程是隨機的，并隨著時間的推移而改變，抵制來自惡意行為者子集的串通可能性。

這意味著整個?Polkadot?生態系統及其廣泛的應用特定區塊鏈可以使用單個經過審查的可執行文件來確保安全。然后，所有其他區塊鏈的狀態轉換功能都運行在一個沙盒中，使網絡和節點運營方也能保持安全。

但等等……還有更多。

Cosmos?終于弄清楚了?Polkadot?今天已經存在的合并經濟安全的大致基本原理，但它完全忽略了多鏈安全中心的更深層次作用。

Polkadot?中繼鏈的一個關鍵方面是，它跟蹤所有平行鏈的狀態，并將它們保持同步。這意味著在?Polkadot?上確認的區塊暗示了與所有平行鏈相同高度的所有鏈之間互動的終結。這是白皮書中提到的第二點，即無需信任的鏈間可交易性。

這意味著在?Polkadot?上的共享安全和最終確定性擴展到鏈之間的關系，而?Cosmos?的鏈間安全只能保護單個鏈。這也是?XCMP?相對于?IBC?作為多鏈消息傳遞協議具有的根本優勢。

總之，Cosmos?在鏈間安全方面朝著正確的哲學方向發展，但這種哲學在事后幾乎不可能設計進去。過去?6?年來，Polkadot?一直秉承這些原則進行構建。

未來將是多鏈的，而?Polkadot?在設計上最適合支持這個未來。

小結

Shawn?的解答充滿了許多技術上的解答，也許理解起來有些難度，簡單來說，Shawn?想要表達的是以下幾個意思：

1.Shawn?承認?Cosmos?可能更容易學習和構建，部分原因是它使用了對新開發者更友好的?Go?語言。但是，他認為在選擇平臺時，關鍵是選擇在技術和哲學上做出正確決策的平臺，而不僅僅是看哪個更容易上手。另外，討論兩者的差異點還需要知道一個前提是，Cosmos?比波卡更早運行了?1-2?年。

2.他認為?Polkadot?在許多方面具有優勢，包括計算擴展性、資源/經濟擴展性、活躍性、未來兼容性和性能、易用性以及開發敏捷性。這些優勢可能不容易從表面現象中看出，但會隨著時間的推移產生影響。

3.從?2016?年?11?月的原始白皮書提交以來，共享安全一直是?Polkadot?設計的關鍵部分，而?CosmosHub?在發布新的“Atom2.0?”白皮書后才開始效仿。

4.Cosmos?上的鏈間安全與?Polkadot?的共享安全實際上截然不同。Cosmos?的設計不具備可擴展性，因為驗證者需要為提供鏈間安全的每個鏈運行額外的可執行二進制文件，可能需要在許多獨立的機器上運行。這種設計還增加了驗證者受到惡意二進制升級攻擊的風險。

5.Polkadot?從一開始就設計了共享安全，并使用元協議?Wasm?在單個生態系統中以真正可擴展且安全的方式抽象運行多個區塊鏈。驗證者在任何時候只扮演一個角色，通過一個經過審查的可執行文件來確保安全。所有其他區塊鏈的狀態轉換功能都運行在一個沙盒中，使網絡和節點運營方也能保持安全。

6.Polkadot?上的共享安全和最終確定性擴展到鏈之間的關系，而?Cosmos?的鏈間安全只能保護單個鏈。這也是?XCMP?相對于?IBC?作為多鏈消息傳遞協議具有的根本優勢。

總之，盡管?Cosmos?在鏈間安全方面朝著正確的哲學方向發展，但這種哲學在事后幾乎不可能設計進去。過去?6?年來，Polkadot?在最開始設計上就考慮了鏈間安全性并一直秉承這些原則進行構建。未來將是多鏈的，而?Polkadot?在設計上最適合支持這個未來。

后記

似乎看起來從技術層面，Substrate?框架有其獨有的技術優勢，而另一方面，即使?Cosmos?實現了其?2.0?的鏈間安全，但是由于該功能是在事后進行的設計，并不能完全達到像波卡那種一開始設計就考慮到所實現的安全程度。那么，Substrate?框架與波卡必然在解決某些問題領域屬于獨一檔，一定有其相匹配的市場。就好比蘋果嚴格的要求和相對較高的門檻，相比于更開放但門檻較低的安卓依然有其優勢。

隨著?Celestia?模塊化公鏈，將模塊化一詞帶入人們的視野中，OPStack?和?BASE?鏈將模塊化進一步炒熱，我們基本可以預見到模塊化區塊鏈是一個不可逆的趨勢。許多項目將會根據不同解決方案所帶來的不同效果，選擇將自身的項目解耦，并分別適配不同的解決方案，從而實現自身項目獲得更加靈活的發展。

而?Substrate?框架以及波卡生態也一定會成為那些對于安全性和開發靈活性有需求的團隊的首要選擇，至少縱觀波卡生態的許多去中心化基礎設施類的項目，都能夠靈活的修改自身項目的共識機制或者其他重要的部分，讓自身能夠快速構建鏈的同時，又符合自己對于項目在技術上的獨特需求。而這或許就是?Substrate?框架的魅力所在吧。

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