前言：跨链网络本质上是扩展的解决方案，它跟以太坊和Harmony的分片一样，都是为了实现更大的交易吞吐量。在跨链领域，目前Cosmos和Polkadot都有很大的社区关注度，那么，两者之间有什么异同？本文简单易读，适合初学者阅读。本文由“蓝狐笔记”社群的“Cipher”翻译。

区块链互操作性可能是下一波创新浪潮，它在扩展去中心化网络方面创造巨大价值。

其中创建区块链网络的两个顶级竞争者分别是Cosmos网络和Polkadot网络。我们将对比探讨两者的协议、网络设计、安全模型、技术堆栈等。

但首先，我们需要从更高层面来友们区块链互操作性意味着什么。

什么是区块链互操作性？

区块链互操作性非常复杂，因此让我们尝试用最简单的方法来友们它。

区块链互操作性意味着一个人可以发送以太，并通过区块链协议自动接收到比特币，这一个过程无需交易平台等第三方参与。这是一个简单的愿望，但尚未实现。

Polkadot 和 Cosmos 都在为区块链构建协议， 以实现安全、可靠地交互。这些协议允许新创建的区块链之间能够相互发送交易和消息。

为什么它很重要？

区块链构成的网络能通过网络效应改善去中心化的互联网。当一切都连接在一起时，它带来了更多的资本、更好的用户体验和更多的头脑风暴，从而改善网络。

区块链互操作性可以显著提高区块链的可扩展性、速度和延展性。例如，如果你的区块链上限交易数量为100TPS，则可以创建一个相同的区块链，且能与前一区块链互操作，这样就可以达到200TPS。按照这种方法，你可以实现1000TPS。

它还允许私有链、公有链和联盟链进行连接。最终，区块链甚至可以与SWIFT 等法币银行系统进行互操作。

为什么要关注Cosmos和Polkadot？

从我的研究中，我发现它们是非常有希望的项目。他们都有强大的技术团队，在去中心化社区拥有良好声誉，他们已经在区块链领域浸润多年，并且他们都从零开始写了大量代码。

它们用类似的策略来解决区块链互操作性，但在协议和设计方面存在差异。这些差异在安全性、隐私性、效率、灵活性和易用性之间有不同的权衡。

现在让我们深入了解一下区块链互操作性的未来是什么样子!

Cosmos网络

自2014年以来，随着 Tendermint 的发布，Cosmos团队一直致力于区块链互操作性。Tendermint 是一个拜占庭容错(BFT)共识引擎，以及点对点网络八卦协议。

Cosmos——区块链的互联网

他们构建的Cosmos网络，是建立在Tendermint 之上的区块链。Tendermint 和 Cosmos 都在 InterChain 基金会之下。下面的两个简单的示意图友们了他们是讲解设计网络的。

（从更高层面看，其区块链由三个主要组成部分构成，即能相互交流的计算机节点网络、允许节点就新区块达成共识的协议、以及具有自己状态的应用层（如以太坊帐户，它存储以太余额作为状态）。

（Tendermint 负责区块链的网络和共识层。这使得区块链可以基于Tendermint创建有自己状态的应用程序。（蓝狐笔记注：把网络和共识层交给Tendermint，降低了开发难度）。此图显示了通过ABCI 协议与 Tendermint 交互的 ABCI应用程序，下一节将对此进行说明。）

技术设计和协议

Tendermint?(共识和网络)

Tendermint 是一种实用拜占庭容错(PBFT) 状态机。它要求一组已知的验证者就一个区块达成共识。Cosmos网络至少需要 2/3多数才能达成共识。如果不到1/3的验证者是拜占庭（蓝狐笔记注：即恶意节点），网络将永远不会分叉，因为验证者不能在相同的高度上提交冲突的区块，这源于Tendermint 重视链的安全胜过链活性。

应用区块链接口(ABCI)

ABCI 是一个接口，用于定义复本引擎(Tendermint) 和状态机 (区块链) 之间的边界。ABCI 是区块链状态更新的唯一途径，只有Tendermint 才能获得区块链的状态更改功能。这种设计是一个很好的安全策略，因为只有一个入口能更改状态。

下图对Tendermint 堆栈进行了细分， 显示了节点在对等网络中的连接方式， 以及每个节点的组件。

（这五个节点彼此创建点对点网络。每个节点都是一台运行Tendermint 核心的计算机。Tendermint 可以通过 ABCI 协议连接到区块链。左下角的轻型客户端节点可以通过 RPC 调用连接到任何 Tendermint 节点。）

Cosmos的互操作性

区块链通信(IBC)

Cosmos网络具有跨区块链通信(IBC) 协议， 允许区块链与其他区块链互动。区块链网络将通过IBC 进行通信， 以Cosmos网络为中心枢纽（hub）。区块链通过一种枢纽和辐条模型(a hub and spoke model)被连接到Cosmos枢纽(Hub)。网络的辐条(spoke)称为”区域(Zone)”，如下图所示。

（Cosmos的Hub是连接Cosmos网络上所有其他区块链的主要区块链。每个Zone（区域）都有自己的区块链，它们共同创建了一个用于连接的枢纽和分支模型。）

IBC有一个更专业的技术用语，即链中继。链中继允许区块链读取和验证其他区块链中的事件。例如，链A 上的智能合约想知道链B上是否发生了某个事件。为此，链B上的智能合约需要取一个链A的区块头，并验证它是否已经满足共识并达到最终性。（蓝狐笔记：区块链最终性指交易已经被写入区块并添加到区块链上，也就是不能被逆转或篡改。）

从本质上讲，Cosmos正在建立一种网络，使创建新的区块链变得很容易，并且这些新创建的区块链从一开始就能通过链中继进行互动。每个区块链都将在Tendermint 上运行， 如下图所示。

（Cosmos Hub与在Tendermint 上运行的其他4个区块链互动。通过IBC 协议的设计，它们可以很容易地读取彼此的状态并采取相应的行动。左上角的链是一个peg zone，在下一节中对此进行了说明。）

新的区块链只要遵循IBC 协议，就能加入网络，且不论是公有链还是私有链，这条规则都适用。

Peg Zone（锚定区域）

Peg ?Zone将允许Cosmos网络连接到已上线的区块链网络，比如以太坊的主网。能够连接到已上线的区块链是对任何区块链互操作网络的主要要求。Peg Zone很复杂，但让我们尝试用简单的语言来友们它们是讲解工作的。

首先，你必须有一个共享的安全模型，在这个模型中Cosmos Peg Zone的验证节点也需要运行一个以太坊主网节点，并由这个特殊的验证节点批准两个链之间的相互作用。这是一个复杂的基础设施，为此你还需要信任负责运行Peg Zone的团队。

资产的实际交易需要一个以太坊主网的智能合约锁定以太，并同时在锚定区域创建代表”Cosmos-以太”的新代币，这种新代币可以通过IBC 在Cosmos网络上使用。而在Cosmos这边验证者将锁定Cosmos本地代币ATOM，然后将创建一个ERC-20版本的ATOM代币，可以在以太主网中使用。这将允许Cosmos和以太坊主网间资产的完全互操作性。

实现两链之间的互操作性

任何可互操作的网络都需要至少两个可以交换消息和进行交易的区块链。Ethermint将是第一个与Cosmos Hub互动的区块链。

Ethermint是Cosmos团队在Cosmos Hub主网上线后推出的一条区块链。描述Ethermint的最简单的方式是：它就是Ethereum 区块链，但其原有的PoW共识算法被Tendermint共识引擎取代。这使得基于以太坊虚拟机(EVM)的区块链可以通过IBC 轻松地与Cosmos网络进行互动。

Ethermint将在某个时间点对所有以太帐户进行“快照”，并使用该状态创建一个新的Ethernint zone。这使得他们能够以最小成本吸引现有的以太坊开发者群体，并将为Ethermint使用者提供新的代币和更快的交易速度。

首先选择创建Ethermint，而不是通过Peg Zone连接到现有的以太坊主网，是因为前者在技术上更容易搭建。然而，一个区块链网络必须有Peg Zone。比特币和以太坊如此强大，忽视它们对Cosmos或Polkadot来说都将是一个非常危险的举动。

Cosmos?Hub

Cosmos Hub是主要的区块链，作为Cosmos网络中所有区块链的中心连接器。它是一个由 Tendermint 驱动的多资产权益证明区块链。Cosmos Hub的原生代币是ATOM（蓝狐笔记：中文社区形象地称为阿童木），ATOM用于区块链的质押(staking)和治理(governance)。该Hub以100名验证者启动，后续每年将持续增加。

ATOM持有人可以是验证者，也可以是委托者。验证者设置一个完整的节点，以维护网络安全并处理交易。委托者根据他们个人对验证者的审查，将其代币委托给值得信任且能够运行节点的验证者。

验证者通过质押ATOM获得额外的ATOM作为区块奖励。验证者会在扣除少量代理费用之后把这些奖励分发给委托者。

为了保持验证者的诚实，做出恶意行为或向区块链发布错误数据的验证者，会受到经济上的处罚——损失一部分他们的ATOM。这通常被称为“消减(slashing)”。这些博弈论层面的要求被用来激励权益证明区块链中的正确行为。

代币还被用于治理。一个Atom 代表对网络上任何建议的一票，比如软件升级。Cosmos的治理协议相当简单。委托者可以选择自己投票，也可以将投票权给他们委托的验证者。验证者必须对每一项提案进行表决，否则其代币会被“消减”。

Cosmos上的开发人员

开发人员可以通过两种方式在Cosmos网络的基础上进行开发。构建使用IBC互动的新区块链，并在Cosmos zones中构建智能合约。为此，他们开发了Cosmos SDK，允许开发人员轻松地在Cosmos网络上构建新的区块链。

Cosmos SDK

Cosmos的”Cosmos SDK”允许开发人员使用简单的模块化方法在网络上设计自己的区块链。SDK也被用来构建Cosmos Hub。

这将允许开发人员能够通过使用SDK选择基本的区块链应用程序，添加治理或staking质押等模块，构建自己的模块，并轻松发布自己的区块链，且这些定制的区块链还能与其他区块链互动。这是一个令人兴奋的机会，因为它将为开发人员提供一个能够自由发挥的全新的去中心化平台，而不仅仅是使用以太坊发行代币。

SDK 是用 Golang 编写的，并计划在未来支持更多的语言。但在第一年，Cosmos网络中的区块链将只能使用Golang编写。

基于Cosmos构建应用

Ethermint将是第一个在Cosmos Network上构建dApp的实现。由于它是基于EVM 的区块链， 因此可以用Solidity编写合约。该网络的交易速度也将提高，因为Tendermint共识每秒能处理比以太坊的PoW更多的交易。

Polkadot

Polkadot 网络是另一个项目， 它有强大的技术团队来处理区块链互操作性问题。Polkadot 是用Rust语言编写，由Parity团队开发，该团队也开发了以太坊客户端。

Polkadot网络?

技术设计和协议

共识

和Cosmos团队一样，他们也将共识架构与状态应用进行了分离。根据Polkadot的白皮书，他们的共识引擎实际上是受Tendermint 和 HoneyBadgerBFT 的启发诞生的。

Polkadot技术堆栈的详解。具有共识作为外层的点对点网络，通过WebAssembly友们器连接到区块链状态机。(蓝狐笔记Cipher注：WebAssembly是一种可以直接部署在服务器端的友们器，支持多种语言编译，最直观的影响是虽然Polkadot是使用Rust编写，但是理论上Polkadot网络中的智能合约可以使用任何编译到WebAssembly中的语言编写,比如C,C++等）

他们也提到，他们计划使用Aurand 和Tendermint PBFT结合的混合共识机制。Aurand允许随机选择的验证者在不需要2/3共识的情况下直接产出一个区块。混合设计允许更快的共识，但它也带来了一种可能性，即如果验证者出现恶意行为，某些区块将不得不需要逆转。

（Tendermint PBFT和Aurand的混合设计。Tendermint 保证该图中每5个区块的最终性，而中间的4个区块则在不需要任何共识的情况下快速处理。它比PBFT 快，但付出的代价是可以发布错误区块，如果一旦出现这种情况，则需要逆转。）

Polkadot互操作性

Cosmos和Polkadot的互操作性策略也是相似的。Polkadot 网络有中继链，它是中央连接器，其功能类似于Cosmos枢纽(Hub)。它有连接到中继链的区块链，他们将其命名为平行链(Parachain)。Cosmos的Zone和平行链也有相同用途。Polkadot还会有连接到已上线区块链的桥(Bridge)，这与Cosmos的锚定区域(Peg Zone)相似。

平行链(Parachains)

平行链和Cosmos Zone都使用链中继来实现区块链的互操作性。但它们的实施情况确实不同。最大的区别在于他们是讲解连接链和共享安全。使用Polkadot，网络安全是集中（pooled）和共享的。这意味着，单独的链可以直接享受集体安全，而不必从零开始构建吸引力和信任。

这是通过将Polkadot原生代币DOT绑定到新创建的平行链中，以及通过解绑DOT删除无用的Parachain来实现的。Cosmos并不要求通过结合ATOM来创建另一个链，它们使用治理来决定Cosmos Hub是否应该连接到某个Cosmos zone。

桥(Bridge)

Bridge和Peg Zone是同一事物的两个名称。它们都允许连接到已上线的区块链网络，如以太坊主网。预计Cosmos和Polkadot都希望在开始时迅速与以太坊主网连接。

实现两链之间的互操作性

如前所述，与Cosmos Hub互操作的第一条链将是Ethermint。Polkadot也会创造一个，这对他们来说应该没有太多困难，因为他们已经对以太坊的Parity客户端有了很多的经验。

Polkadot网络

Polkadot 网络是一个权益证明区块链，原生代币是DOT。DOT提供治理，以及激励代币持有人诚实行事。网络中心 hub是中继链，其功能类似于Cosmos网络中的Cosmos Hub。Polkadot网络中有验证者(Validator)、提名者(Nominator)、核对者(Collator)和渔民(Fishermen)四种权益持有者。Polkadot也有惩罚恶意行为的“消减”(slashing)。