COSM:對比跨鏈雙雄Polkadot和Cosmos分別有哪些特點？

“波卡知識圖譜”是我們針對波卡從零到一的入門級文章，我們嘗試從波卡最基礎的部分講起，為大家提供全方位了解波卡的內容，當然這是一項巨大的工程，也充滿了挑戰，然而我們希望通過這樣的努力讓大家能夠正確認知波卡，也讓不了解波卡的人方便快速掌握波卡相關知識，今天是該欄目的第42期，一起看看在跨鏈賽道的兩大巨頭波卡與Cosmos之間都有哪些異同？

隨著區塊鏈行業的發展，萬聯互通的未來也逐漸被廣泛認可，因此跨鏈技術成為了區塊鏈蓬勃發展亟需的解決方案。

與波卡同為跨鏈之王的Cosmos，被稱為是區塊鏈的互聯網。

Cosmos基于Tendermint開發，具有高性能、一致性、具備拜占庭容錯等特點，CosmosHub通過與兼容鏈建立IBC連接，從而實現資產和數據的跨鏈交換。

2022年初，Cosmos作為跨鏈賽道的代表引發了諸多關注，而波卡自主網平行鏈插槽Auction開啟后，也在不斷地探索自身生態，那么波卡與Cosmos之間究竟有哪些不同呢？

Polkadot和Cosmos都是為不同狀態機相互通信提供接口的協議。

這兩種協議都基于這樣一個前提，即未來將有多個需要相互操作的區塊鏈，而不是孤立存在的單個區塊鏈。

模型

Polkadot使用分片模型，其中協議中的每個分片都有一個抽象狀態轉換函數。Polkadot使用WebAssembly作為“元協議”。

只要Polkadot上的驗證者可以在Wasm環境中執行，分片的STF就可以是抽象的。

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Polkadot的分片被稱為“parachain”。每次平行鏈想要進行狀態轉換時，它都會提交一個塊以及Polkadot驗證者可以獨立驗證的狀態證明。

當這些區塊在被Polkadot的中繼鏈，也就是系統的主鏈最終確定時，這些區塊將最終確定為平行鏈。

因此，所有平行鏈與整個系統共享狀態，這意味著單個平行鏈的鏈式重組將需要所有平行鏈和中繼鏈的重新組織。

Cosmos使用連接Tendermint鏈的橋接集線器模型。該系統可以有多個Hub，但每個樞紐連接一組外部鏈，稱為“Zone”。每個Zone負責用足夠質押和去中心化的驗證者集來保護鏈的安全。

Zone與Zone之間通過Hub發送消息和通證，使用的協議稱為區塊鏈間通信，由于各個Zone之間不共享狀態，一個Zone的重組不會重新組織其他Zone，這意味著每條消息都是由收件人對發件人安全的信任所約束的。

架構

波卡

Polkadot有一個中繼鏈作為系統的主鏈。Polkadot中的所有驗證者都在中繼鏈上。

平行鏈有收集者，他們為驗證者構建平行鏈區塊并提出建議。收集者沒有任何安全性相關的責任，因此不需要強大的激勵系統。

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收集者可以每6秒為中繼鏈區塊提交一個平行鏈區塊。平行鏈提交區塊后，驗證者會在將其提交到最終鏈之前執行一系列可用性和有效性檢查。

平行鏈插槽是有限的，因此平行鏈候選人參與拍賣，以保留一個長達2年的插槽。

對于沒有資金用于平行鏈插槽或需要以6秒出塊時間執行的鏈，Polkadot也有平行線程。平行線程的執行方式是隨用隨付，只在需要的時候付費執行區塊。

為了與想要使用自己的最終確定過程的鏈進行交互，Polkadot具有提供雙向兼容性的橋接平行鏈。

Cosmos

Cosmos有一個稱為“Hub”的主鏈，它連接其他被稱為“Zone”的區塊鏈。Cosmos可以有多個Hub，但本概述將考慮一個Hub。

每個Zone必須保持自己的狀態，因此擁有自己的驗證者社區。當一個Zone想要與另一個Zone通信時，它會通過IBC發送數據包。Hub維護一個通證余額的多通證分賬本。

Zone使用輕客戶端監控Hub的狀態，但Hub并不跟蹤各Zone的狀態。

Zone必須使用確定性的最終算法并實現IBC接口，以便能夠通過Hub向其他鏈發送消息。

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Cosmos還可以通過“pegzone”與外部鏈進行交互，這與橋接的平行鏈類似。

共識

Polkadot使用混合共識協議，其中包含兩個子協議：BABE和GRANDPA，統稱為“FastForward”。

BABE使用可驗證隨機函數將插槽分配給驗證器，并使用回退循環模式來保證每個插槽都有作者。

GRANDPA對鏈進行投票，而不是對單個塊進行投票。BABE可以一起創作候選區塊來擴展最終鏈，而GRANDPA可以分批完成它們。

這種任務隔離提供了幾個好處。首先，它代表了區塊生產和最終確定的傳輸復雜性的降低。

BABE具有線性復雜性，可以輕松擴展到成千上萬的區塊生產者并且網絡開銷低。GRANDPA具有二次復雜度，但它可以通過延遲的因子來降低。

其次，具有使用未完成區塊擴展鏈的能力允許其他驗證者執行廣泛的可用性和有效性檢查，以確保沒有無效的狀態轉換進入最終鏈。

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Cosmos使用Tendermint共識，這是一種提供即時最終結果的循環協議。

區塊生產和最終確定在算法的同一條路徑上，這意味著它一次生產和最終確定一個區塊。因為它是一種基于PBFT的算法，它具有二次傳輸復雜性，但一次只能最終確定一個區塊。

質押機制

Polkadot使用提名權益證明來選擇使用順序Phragmén算法的驗證者。

驗證者集的大小由治理設定，不想運行驗證者基礎設施的質押者最多可以提名16個驗證者。Phragmén的算法選擇股權的最優分配，其中最優基于擁有最均勻的股權集。

Polkadot中的所有驗證者在共識協議中具有相同的權重。

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也就是說，要獲得超過2/3的支持率，必須有超過2/3的驗證者對其做出承諾，而不是2/3的股權。

同樣，驗證者的獎勵與他們的活動相關，主要是區塊生產和確定性證明，而不是他們的股權數量。這會激勵提名具有較低質押的驗證者，因為他們將獲得更高的質押回報。

CosmosHub使用BondedProofofStake來選舉驗證者。質押者必須為他們想要委托給的每個驗證者綁定資金并提交委托交易，其中包含要委托的通證數量。CosmosHub計劃支持多達300個驗證者。

在Cosmos中，共識投票和獎勵都是基于權益的。在共識投票的情況下，超過2/3的權益必須提交，而不是2/3的驗證者。同樣，持有總股份10%的驗證者將獲得10%的獎勵。

最后，在Cosmos中，如果質押者未在治理公投中投票，驗證者將承擔其投票權。正因為如此，Cosmos中的許多驗證者都是零傭金，以便獲得對協議的更多控制權。

在Polkadot中，治理和質押是完全脫節的；提名驗證者不會將任何治理投票權分配給驗證者。

消息傳遞

Polkadot使用交叉共識消息傳遞格式讓平行鏈相互發送任意消息。平行鏈相互之間打開連接，并可以通過他們建立的渠道發送消息。

收集者是平行鏈的全節點和中繼鏈的全節點，因此收集者節點是消息傳遞的關鍵組成部分。消息不通過中繼鏈，只有發布和通道操作的證明進入中繼鏈。這通過將數據保留在系統的邊緣來增強可擴展性。

在鏈重組的情況下，消息可以根據中繼鏈中的發布證明回滾到重組點。中繼鏈之間的共享狀態意味著消息不受信任的限制；它們都在相同的環境中運行。

Polkadot有一個名為SPREE的附加協議，它為跨鏈消息提供共享邏輯。使用SPREE發送的消息帶有關于接收鏈出處和解釋的額外保證。

Cosmos使用稱為跨鏈通信的跨鏈協議。目前Cosmos的實現使用Hub在區域之間傳遞通證。

但是，Cosmos確實有一個用于傳遞任意數據的新規范。盡管如此，由于鏈不共享狀態，因此接收鏈必須信任消息來源的安全性。

治理

Polkadot有一個多院治理系統，有多種通過提案的途徑。所有提案最終都要通過公投，大多數通證通常可以控制結果。

對于低投票率的公投，Polkadot使用自適應法定人數偏差來設置通過門檻。公投可以包含各種提案，包括來自鏈上國庫的資金分配。決策在鏈上制定，同時具有約束力和自主性。

Polkadot有幾個鏈上的、無需許可的機構。最重要的是理事會，它由一組以Phragmén方式選舉產生的賬戶組成。

理事會代表少數人的利益，因此，理事會一致通過的提案在公投中的通過門檻較低。還有一個技術委員會來提出技術建議。

Cosmos使用coin-vote信號來通過公投。治理決策的實際制定是通過協議分叉執行的，就像其他區塊鏈一樣。

所有通證持有者都可以投票，但是，如果委托者棄權，則他們委托的驗證者將承擔其投票權。Polkadot中的驗證者不會根據其提名者獲得任何投票權。

升級

使用Wasm元協議，Polkadot可以在沒有硬分叉的情況下進行鏈升級和成功的建議。任何在STF、交易隊列或鏈下工作人員中的東西都可以在不分叉鏈的情況下被升級。

由于Cosmos不是基于元協議，它必須通過正常的分叉機制來制定升級和提案。

開發框架

Cosmos和Polkadot的設計使得每條鏈都有自己的STF，并且都為Wasm和以太坊虛擬機中的智能合約提供支持。

Polkadot提供了一個超前的Wasm編譯器以及一個用于執行的解釋器，而Cosmos只在解釋器中執行智能合約。

Cosmos鏈可以用Go語言編寫的CosmosSDK來開發。CosmosSDK包含大約10個模塊，可以包含在鏈的STF中。該SDK建立在Tendermint之上。

平行鏈的主要開發框架是用Rust編寫的Substrate。Substrate帶有FRAME，這是一組大約40個模塊，可以在鏈的STF中使用。

除了簡單地使用pallets之外，Substrate還添加了進一步的抽象層，允許開發人員通過添加自定義模塊和配置鏈的參數和初始存儲值來組合FRAME的pallets。

Polkadot可以支持用任何語言編寫的STF只要它能編譯到其元協議Wasm。同樣，它仍然可以使用Substrate客戶端；它只需要在接口上實現基元。

后記

Polkadot的設計原則是可擴展性和互操作性需要共享驗證邏輯，以創建無信任的環境。隨著越來越多的區塊鏈被開發出來，它們的安全性必須是合作的，而不是競爭的。

因此，Polkadot提供跨鏈共享的驗證邏輯和安全流程，以便它們可以交互，知道它們的對話者在相同的安全背景下執行。

Cosmos網絡使用bridge-hub模型來連接具有獨立安全保障的鏈，這意味著鏈間通信仍然受到接收鏈對發送鏈的信任的約束。

盡管在發展的前幾年，Cosmos似乎尚未激起什么水花，但隨著幾年時間的探索，區塊鏈行業已經進入了多鏈時代，對跨鏈的需求也隨之升溫，Cosmos生態發展也再次煥發新的活力。

Cosmos通過提供模塊化的區塊鏈，為開發者使用公鏈提供便利，而波卡更具深度的跨鏈方式，使其有著明晰的價值捕獲。

目前，鏈間消息傳遞格式XCMv2已完成第二次審計，XCMv3也處于開發的最后階段了，未來將實現成為兩個共識系統間的通用和可擴展性語言的目標。

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