MOS:詳解 Cosmos 的垂直擴展之路

總覽

我們已經多次介紹過Cosmos,和Polkadot類似，Cosmos這種ChainAgnosticLayer0解決方案主要致力于解決其上搭建各種區塊鏈的水平擴展問題，相較于以太坊，Solana這種垂直擴展解決方案，Cosmos可以理解為由各個獨立的zone組成的水平擴展框架，而Zone可以理解為Cosmos框架中各種驗證節點，安全假設，并且通過IBC進行通訊的主權區塊鏈。

當然相較于以太坊這種節點參與驗證所有issue的單片鏈而言，應用特定鏈的網絡更具有可擴展性，那么具體怎么理解呢？如果Zone發生擁堵，或者區塊空間滿了，那么另一條區塊鏈可以接入進來，實現水平化擴展。比如Osmosis上應用百花齊放，導致鏈的擴展性遇到了瓶頸，那么可以接入新的鏈進來，新的鏈可以有自己的驗證節點，也可以以消費鏈的形式，借用OSMO現有節點安全性的方式接入。注意這里水平性擴展和IBC的理解，IBC解決了鏈與鏈，Zone與Zone間的通信問題，而不是水平性擴展。比如他們可以通過使用Rollups，這些Rollups通過Zone作為結算層，實現相互通信。

如果一個Zone開始擁堵，那么他們也可以在執行層引入Rollups，并且使用Celestia作為數據可見層。如果某個區域開始過于擁擠，他們可以在執行層實施匯總，并讓他們使用Celestia作為DA層。除了可擴展性，其設計框架和開發者友好的模塊化框架也是其核心特色之一。開發者可以使用各種語言（CosmosSDK使用的Go語言開發，合約卻是Rust；Goland作為CosmosSDK的分叉，使用Go語言的智能合約),目前主要語言包括Rust,Golang,CosmWasm,JavaScript和Solidity也即將接入。CosmosSDK,Tendermint，IBC，CosmWasm這些Cosmos的核心技術堆棧方便了開發者，讓開發者可以專注于以應用為導向的特定區塊鏈的開發。

相較于以太坊的可組合性和可編程性，其強調了互操作性和主權性，應用鏈可以有更多靈活性和選擇性定制其性能，運行等參數。同時相較于POW等概率性確認出塊模型，TendermintBFT為主導的確定性確認機制下，其抗MEV的設計也引入了交易排序機制，感興趣的朋友可以看加密經濟的MEV博弈：Osmosis的閾值加密技術vsFlashbot的SGX?。

Astar CEO：WASM智能合約已得到四大瀏覽器引擎的支持:金色財經報道，多鏈智能合約平臺 Astar Network 創始人 Sota Watanabe 在最新采訪中透露，旗下 Webassembly（WASM）智能合約已經得到谷歌、微軟和 Mozilla 等頭部公司的四大瀏覽器引擎（Chrome、Firefox、Edge 和 Webkit）支持，并且可以與主流編程語言一起使用，例如 C/C++、GO、TypeScript 和 RUST，幫助 Web2 開發人員使用 WASM 工具構建可互操作的 Web3 Dapp。（bitcoin.com）[2022/12/12 21:37:56]

當然其設計的tradeoff也體現在以下問題，在跨鏈安全正式上線之前（Q3,2022),目前所有Zone都獨立負責其安全性，而以太坊上的應用都依賴于其安全性。而我們之前也提到過，一個網絡的安全一定程度上取決于其質押代幣維護其網絡的價值，而當TVL大于這個價值時會給網絡帶來潛在風險，所以對于一些長尾/新的應用鏈來說，如何找到合適的安全驗證節點，以及維持相對穩定的幣價，顯得尤為重要。

因此，跨鏈安全，Osmosis的超流體質押，以及CelestiaDA，共識以及共享安全都在試圖解決這個問題，對這塊感興趣的可以看?Cosmos技術原理，設計框架以及生態全覽。同時，IBC目前僅支持同構鏈的跨鏈通信，并且鏈內部可以支持同步交互，而對外，目前IBC也正在接入其他以Polkadot,Near,EVM等為代表的異構鏈，對內，IBC上跨鏈賬戶模塊的上線也將支持不同鏈間的同步交互。

所以盡管Cosmos的設計存在一些問題，但目前都已經有了不錯的解決方案。既然水平化擴展得益于Cosmos天然的“完美”架構，我們本文將著重于其垂直擴展性的解決方案，其中包括Celestia，跨鏈安全，Dymension等，部分內容來源于我們與相關的團隊的交流。

Celestia

Celestia是目前模塊化區塊鏈中最引入注意的項目，致力于解決數據可見性的問題，我們也認為其提出的解決方案很有可能會成為以太坊和Cosmos生態中的中流砥柱。那么Celesita究竟解決了什么問題。

CryptoDickbutts系列NFT近24小時交易額漲幅近65倍:金色財經報道，據NFTGo.io數據最新數據顯示，CryptoDickbutts系列NFT總市值為16,175.77ETH，過去24小時的交易額為427.03 ETH，漲幅達6,503.20%；地板價為2.89ETH，持有NFT地址總數為1760個。[2022/10/31 11:59:40]

我們認為有幾個方向，1）擴展性，通過將數據可見層，共識層與執行層分離，通過數據可見采樣的方法，讓輕節點在無需執行交易的情況下可以確保生產者已經發布了全部的數據。這里要理解的是Celestia的輕節點不參與驗證交易，而只是需要確保數據可見并且參與數據排序。所以相較于其他L1的鏈，Celestia節點僅確保數據可見，并且通過Tendermint共識協議進行交易排序。而無需像其他L1一樣參與交易的驗證和執行。這個驗證交給Rollups所依賴的結算層的驗證節點，而執行則在Rollups的客戶端執行。

2）解決Rollupscentric的擴容路線，目前最大的問題就是calldata上鏈太貴了，盡管目前以太坊的L2垂直化擴展解決方案將交易搬到鏈下，并且通過壓縮數據和calldata的方式將數據發送至L1，但是成本仍然很高，因此Celestia試圖解決這個問題。舉個例子來說，對于以太坊Rollups來說，他們可以選擇將Celestia作為DA層。Celestia會將這些處理證明發送至以太坊，并且通過批量處理的方式優化燃料費用，所以這比Rollups將壓縮數據直接上傳以太坊要便宜的多，整個流程可以理解為以太坊Rollup->Celestia->以太坊主網。當然這個問題也在以太坊2.0中有相關的解決方案，以太坊擴容終極解決方案-Danksharding與MEV設計。

3）多虛擬機部署的靈活性，和以太坊上的Rollups不同，Celestia上的Rollups不一定專門為EVM兼容的欺詐證明/有效性證明實現。據我們所知，Celestia已經和很多團隊開展了合作。這打開了Celestia可支持的虛擬機的設計空間，并且開放給更多的開發者。我們看到了Starkware、LLVM、MoveVM、CosmWasm、FuelVM等擁有可支持操作，數據庫結構，交易格式，軟件語言的自定義虛擬機，在處理特定應用場景的同時也能夠實現最優的性能。針對于FuelVM,我們可以關注最近上線的Fuelv1,Fuel與今天的ORus的最大區別在于，它運行一個全新的VM架構，即FuelVM及其工具鏈和語言。FuelVM具有WASM、EVM和Solana的SeaLevel的特征。FuelVM最引人注目的潛在方面是它在基于UTXO的數據模型上執行。

Aptos生態NFT市場Souffl3宣布與Blocto達成合作:8月17日消息，Aptos 生態 NFT 市場 Souffl3 宣布與跨鏈智能合約錢包 Blocto 達成合作。[2022/8/17 12:32:02]

關于未來多VM的格局的想法我們也在?CosmWasm：進化的虛擬機與智能合約一文中進行了描述。當然還有輕松部署，有效資源定價等優勢，這里我們就不一一討論了。

Celestia中最核心的設計是其數據可見采樣(DAS)，這也是欺詐證明/有效證明的前提。而DAS的關鍵在于抹除碼技術，這意味著任何數據通過抹除碼技術，可以實現數據大小的翻倍，并且可以通過擴展數據的任何一定百分比的數據，對原有數據進行恢復。通過這種方式，Celestia上的輕節點可以以數據采樣的方式，獲取小塊數據，并且基于較高的概率，保證數據的可見性。

當然為了確保足夠的數據樣本，從而用于恢復數據，這個抽樣過程應該保證參與節點的數量。DAS的一個核心特點是當參與節點采集的數量越多，采集的數據越多，那么基于同樣的概率假設下，更多的數據可以被驗證。所以理論上，當參與的節點數量越多，區塊的大小可以更大，支持更多TPS，這個和單片鏈的設計不同，在單片鏈中，節點數量越多，為了確保去中心化的實現，區塊大小/燃料限制的設置抑制狀態的增長，從而降低了全節點的成本。

當然這個設計的tradeoff問題就是盡管輕節點可以享有與全節點同等的安全性，但是其受限于O(√n)的帶寬成本，其中n為區塊大小。所以Celestia數據可見的吞吐量主要受限于以下兩點：

可以集體采樣的數據量

輕節點的目標塊頭大小

目前Celesita上的節點類型包括兩種：

共識節點

驗證節點：參與共識。

共識全節點：同步區塊鏈歷史的Celestia-App全節點。

數據：當前Solana生態總市值為181.84億美元，近24小時增漲0.5%:金色財經消息，據CoinGecko最新數據顯示，當前Solana生態總市值為181.84億美元（截至發稿時為18,184,919,760美元，近24小時增漲0.5%），24小時交易額為1,748,633,190美元。[2022/7/3 1:46:46]

數據可用性節點

橋節點：在數據可用性網絡和共識網絡之間橋接區塊。

全存儲節點：存儲所有數據但不連接共識。

輕節點：輕客戶端在數據可用性網絡上進行數據可用性采樣。

Optimint是允許鏈作為Rollups部署于Celestia的產品。這些鏈可以啟動自己的P2P網絡，將交易數據收集到區塊中，并且將他們發布到Celestia主網，負責數據可見和共識。Optimint本質上是一個供開發人員使用的框架，基于其搭建的鏈無需尋找安全的驗證器，Celestia會為他們處理工作。

Optimint可以理解為Celestia的共識層，它提供了一個交易排序框架，可用于數據可用性層和結算層。這個似乎和我們下文將介紹的CosmosHub即將上線的跨鏈安全的理念相似，而Optiminent是否會對跨鏈安全造成威脅，我們也將結合他們共識的差異性來判斷。但盡管如此，我們認為Celestia的先進理念，以及其在Cosmos和以太坊生態中的重要性要等到上線后才能得知。對Celestia感興趣的，可以看我們的?Celestia的模塊化架構和?Celestia2-技術實踐。

跨鏈安全

跨鏈安全本質上可以理解為租借安全性，目前V1版本中僅支持CosmosHub的全部節點。當然對于模塊本身，是一個可插拔，可選擇的模塊。對于選擇接入的消費鏈而言，在V1版本中，消費鏈必須強制接入175個驗證節點，并且需要治理通過,本質上是一種帶有準入機制的產品。消費鏈需要提交團隊的核心產品，和理念，在確保足夠的Atom持有者投票通過后，才可以接入。同時，消費鏈也需要支付一定的費用給到驗證者節點，這個比例也需要在治理提案中明確，同時在V1中，消費鏈將75%的燃料費給到國庫DAO，又多簽錢包管理，而25%的燃料費給到Hub,激勵驗證節點和質押者。

“無聊猿”BAYC交易總額突破22億美元:金色財經報道，據cryptoslam最新數據顯示，“無聊猿”Bored Ape Yacht Club（BAYC）總交易額已突破 22 億美元，本文撰寫時為2,200,138,450美元，市值約為 18.1 億美元。此外，當前“無聊猿”BYAC地板價跌至83.99 ETH，24小時跌幅2.71%。[2022/6/13 4:21:41]

在我們之前的文章中也提到過，團隊可以選擇創建“自定義消費鏈”或“合約消費者鏈”。兩者之間的主要區別在于驗證節點運行的二進制文件。合約消費者鏈中的二進制文件是標準的，而自定義消費鏈中，團隊可以靈活地自定義二進制文件以適應不同的交易費用和交易組裝。ICS總共會有三個版本，第一個版本是消費鏈的安全完全由CosmosHub節點維護。而這些消費鏈是否能夠接入需要CosmosHub通過治理根據他們的風險概況最終決定。

因此，Atom質押者需要決定他們質押的驗證節點，因為在享受額外收益的同時，也會面臨和其他POS鏈一樣消費鏈節點宕機和不當行為風險。第一個版本中，消費鏈和CosmosHub享有了共同的安全保證。但這種情況下的參與ICS的節點所質押的Atom價值和這些節點會面臨的Slashing風險。同時，對于驗證節點來說，需要額外的硬件要求，從而保證工作量。而第二個版本中，消費鏈可以將自己的質押代幣與CosmosHub的Atom代幣相結合，并最終確定消費鏈的驗證器集組成。而V3版本中，這種關系會進一步擴大和加深，可以在雙向大型網絡間實現橫向共享安全協議，CosmosHub可以和任何其他CosmosSDK項目的驗證集共享Atom價值，反之亦然，可以將其理解為主權網絡的相互安全保險。而在V3版本中，Hub驗證節點可以有權停止驗證哪條鏈。第二，三個版本相較于第一個版本，網絡安全將最終取決于消費鏈和供應鏈共同的安全。

而對于CosmosHub的部分參與的節點來說，如果消費鏈上的唯一驗證節點惡意進行攻擊，會有女巫攻擊的可能性。目前可以關注的項目包括Quicksilver和Neutron(P2P，一個大節點搭建的自定義合約鏈）。對于跨鏈安全想要進一步了解的，可以看深度分析Cosmos的開拓者-?Osmosis，繼IBC之后，看ICS,ICA如何重構加密行業和?CosmosThessis-Osmosis應用主權鏈的崛起。

dYmension

dYmension對于自己的定位，認為其對于rollups的重要性類似于Cosmos對于整個區塊鏈行業的重要性。dYmension是基于Cosmos搭建的結算層和執行層，給Rollups提供了靈活和可選擇的chain-agnostic執行層環境。核心的產品（RollupsDevelopmentKit)RDK開發套件,類似于CosmosSDK模塊，目前除了dYmension,Celestia和Cosmos也在開發RDK。這個開發套件為開發者提供了在Cosmos上輕松構建Rollups的所有工具和基礎架構。dYmension目標為enshriendrollups，而非DiscretRollups。Enshrinedrollups有更多的靈活性和選擇，為用戶提供了更多的靈活度，以及保證了最大化安全和穩定，而Arbitrum,Optimism,StarkNet,zkSync,Aztecetc.等為代表的DisreteRollups則提供了好的技術路徑和品牌。Polynya認為短中期，discretrollups會被大部分用戶接受，而長期來講，兩者方案可能可以實現共存。

同時，dyMension也試圖在解決keeper困境，女巫攻擊等問題。Keeper問題可以表現為，在某些情況下，套利者因為無利可圖，或者激勵不明確，所以針對某些倉位（比如MakerDAO上120美金的小倉位),并不會進行清算，這導致了巨鯨可以將大倉位分散為不同倉位，通過付出一定成本，而保證倉位不受清算，影響網絡整體穩定性的可能性。當然對于這個門檻值，由于受到不同市場環境，時間等影響，并沒有辦法進行確認。盡管MakerDAO清算2.0升級有望使整個清算過程更加簡單和可預測。然但是實際情況要更為復雜，為了應對一些黑天鵝事件，這些清算者通常要提前幾個月準備復雜的交易和對沖系統，這對于散戶來說是無法想象的。

目前市場上大部分清算系統都是激勵給最快的清算者，這使得網絡暴露在大量的MEV風險下，使得很多的收益給到了礦工，而不是真正的清算者，所以對于很多專業的做市商而言，他們也并沒有參與搭建相關的系統，并且參與整個清算過程。Dymension的具體解決方案目前還不能共享，但是我們在這個賽道也看到了很多其他的競爭對手，比如Kujira,在脫離了Terra生態的束縛后，在短短1個月多的時間里，完成了應用鏈的部署，并且迅速躋身于mapofzone前十的位置。Kujiara的清算方法采用了不同的方法。平倉池由持有需要平倉頭寸的合約直接調用。確保可以在鏈上搜索可清算頭寸需要做更多的工作，但這意味著所有價值捕獲都交給了礦池參與者。

對于更復雜的頭寸，用戶可以輕松地在鏈上進行索引和搜索，Kujiara會向機器人運行者提供一小筆“曲柄”費用以幫助實際執行清算，但資金仍將來自清算池。所以它仍然是民主的，并且有足夠的規模來清算最大的貸款。項目的更多信息我們之后分享給社群小伙伴。dYmension仍然非常早期，我們將持續關注其之后的發展，本質上你可以理解為以太坊的執行層和結算層設計，但是他繼承了Cosmos設計的精髓，比如Rollups之間的互操作性以及模塊化設計。當然還有可定制化執行環境的Saga，這里我們就不詳細闡述了，各個解決方案的對比可以見下圖。

總結

至此，我們梳理了市面上大部分的Cosmos生態的垂直擴展性解決方案。當然我們目前以太坊-rollupscentric的地位仍然不可撼動，所以在我們關注Cosmos的同時，我們也需要密切關注以太坊上的發展以及Solana這種在執行層發力，創新的公鏈。FuelV1作為以太坊上推出的第一個ORUs，目前是唯一具有欺詐證明、不可變智能合約和無許可區塊生產,為P2P支付而設計的Rollups。而FuelV2將會是一個模塊化執行層，在UTXO上提供以太坊式的智能合約，使用Ethereum/Celestia進行結算、數據可用性和共識，切入多個應用場景。

我們看到共識層的創新很多，Bitcoin,EVM,Tendermint他們都是建立底層共識算法維護網絡免受攻擊的系統。但是真正在現實工業應用中，執行層的需求量或許更大，用戶需要更便宜的燃料費用，網絡需要更高吞吐量和性能，Solana,Aptos/Sui這種鏈也正試圖解決執行層問題。我們將在之后的文章中討論。

來源：mirror

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