Cosmos和Polkadot是跨鏈兩大天王級(jí)項(xiàng)目，備受矚目，但其本身具有一定的理解難度，本文從五個(gè)角度對(duì)比Cosmos與Polkadot，為你詳解兩者本質(zhì)區(qū)別，更好理解其特性。

關(guān)于Cosmos和Polkadot之間的差異一直有很多討論，這兩個(gè)項(xiàng)目側(cè)重于跨鏈。如果你不熟悉這兩個(gè)項(xiàng)目，那么這個(gè)推特風(fēng)暴非常好地對(duì)它們進(jìn)行了解釋，并提供了學(xué)習(xí)它們的一些資源。

盡管有很多文章解釋并強(qiáng)調(diào)兩者之間的差異，但是我相信今天大多數(shù)“Cosmos vs. Polkadot”的文章要么存有偏見，要么缺乏細(xì)微差別。這篇文章試圖對(duì)這兩個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行更深入的討論，從設(shè)計(jì)上的權(quán)衡到方法上的差異。

為什么要開發(fā)一個(gè)新的區(qū)塊鏈？

有兩個(gè)主要原因可以解釋為什么人們更愿意從頭開始開發(fā)特定應(yīng)用的區(qū)塊鏈，而不是在現(xiàn)有的平臺(tái)上將應(yīng)用以智能合約的形式存在。

首先，現(xiàn)有智能合約平臺(tái)可能無(wú)法提供你的應(yīng)用程序所需的靈活性和可定制性。例如，如果你的應(yīng)用程序需要自定義哈希函數(shù)，那么將其寫在以太坊上會(huì)花費(fèi)很多的gas，因?yàn)槊看握{(diào)用它時(shí)都需要在EVM（以太坊虛擬機(jī)）上執(zhí)行該函數(shù)。

一個(gè)選擇是建議以太坊協(xié)議將這個(gè)哈希函數(shù)作為預(yù)編譯合約納入其中，但是除非這個(gè)函數(shù)也在許多其他應(yīng)用程序中被廣泛使用，要不然這一提議可能不會(huì)被批準(zhǔn)。從頭開始編寫自己的區(qū)塊鏈讓您可以自由靈活地設(shè)計(jì)區(qū)塊鏈的核心邏輯，來(lái)滿足您的應(yīng)用的特定需求。

第二個(gè)原因是自治。在一個(gè)智能合約平臺(tái)上開發(fā)應(yīng)用程序會(huì)強(qiáng)迫您的應(yīng)用程序遵守它的規(guī)則和管理。這可能包括影響用戶體驗(yàn)的因素，比如出塊時(shí)間和gas價(jià)格，還有比如鏈上操作回滾這樣的狀態(tài)改變決策。

當(dāng)然，獨(dú)立、自治的區(qū)塊鏈放棄了與其他應(yīng)用程序無(wú)縫通信的能力，因?yàn)樗鼈兇嬖谟诰哂胁煌瑺顟B(tài)機(jī)的單獨(dú)的區(qū)塊鏈上。 Cosmos和Polkadot試圖解決這個(gè)問(wèn)題；前者使用Hub-and-Zone模型，后者采用Relay Chain / Parachain模型。

這篇文章將介紹這兩個(gè)項(xiàng)目的大致知識(shí)，并將重點(diǎn)弄清楚它們之間的差異。

差異1：本地安全 vs. 全局安全

Cosmos和Polkadot在兩種截然不同的安全模型下運(yùn)行。簡(jiǎn)單地說(shuō)，Polkadot的工作原理如下：

Parachains是Polkadot網(wǎng)絡(luò)中的區(qū)塊鏈。這些鏈有自己的狀態(tài)機(jī)，自己的規(guī)則，以及自己的本地區(qū)塊生產(chǎn)者（collators）。每個(gè)parachain本質(zhì)上都是一個(gè)獨(dú)立的狀態(tài)機(jī)，可以使用任何類型的特有功能，共識(shí)算法，交易成本結(jié)構(gòu)等。

在Polkadot網(wǎng)絡(luò)中，所有的parachain都是中繼鏈（Relay Chain）這個(gè)母鏈的子鏈，它包含所有parachain組合的“全局狀態(tài)”的某種表示。

中繼鏈有自己的共識(shí)算法GRANDPA，由它來(lái)快速地確定parachain鏈上的區(qū)塊。通過(guò)這個(gè)模型，Polkadot中的parachain運(yùn)行在“共享安全”模式下 - 如果中繼鏈有1000個(gè)驗(yàn)證者來(lái)提供高度的安全性，那么任一個(gè)parachain只要連接到中繼鏈就能獲得強(qiáng)大的安全保障。這可以讓子鏈對(duì)其狀態(tài)機(jī)和本地規(guī)則擁有自治權(quán)，以及與數(shù)百個(gè)其他鏈共享的強(qiáng)大安全保障。

這個(gè)模型的缺點(diǎn)是，中繼鏈中的驗(yàn)證者對(duì)任一條parachain鏈中的狀態(tài)更改都有最終決定權(quán)。例如，驗(yàn)證者可以出于某種原因一直拒絕來(lái)自某條鏈的collator的出塊，并永久地阻止這條鏈的進(jìn)展被包括在全局狀態(tài)中。

Polkadot試圖通過(guò)打亂驗(yàn)證者來(lái)減少這種情況的發(fā)生，以便于他們驗(yàn)證隨機(jī)的parachain，這降低了特定的驗(yàn)證者審查特定的鏈的可能性。 Polkadot還有另一類稱為Fishermen的驗(yàn)證者，他們不斷檢查驗(yàn)證者是否有惡意行為。

Cosmos Network的設(shè)計(jì)完全不一樣。

在Cosmos網(wǎng)絡(luò)中，不再使用本地/全局模型來(lái)保障安全，每個(gè)區(qū)塊鏈都是獨(dú)立的并且可以自我保護(hù)。每個(gè)區(qū)塊鏈都運(yùn)行自己的共識(shí)算法，并且每個(gè)區(qū)塊鏈的驗(yàn)證者獨(dú)自負(fù)責(zé)區(qū)塊鏈的安全。

Cosmos網(wǎng)絡(luò)使用hub-and-zone模型來(lái)實(shí)現(xiàn)互操作性，其中zone（獨(dú)立區(qū)塊鏈）可以通過(guò)hub（也是獨(dú)立的區(qū)塊鏈）“發(fā)送代幣”到其它的zone。這個(gè)協(xié)議稱為IBC（鏈間通信），它是在鏈之間發(fā)送消息來(lái)表示代幣傳遞的協(xié)議。 IBC協(xié)議還在開發(fā)中，首先解決的是代幣傳遞，最終可以在區(qū)塊鏈之間傳遞任何類型的消息。

將這個(gè)模型與Polkadot相比較，這里最大的差別是每個(gè)zone的狀態(tài)只由其驗(yàn)證者來(lái)保障安全。如果zone想要具有強(qiáng)大的安全性，那么它需要自行完成并招募自己的驗(yàn)證者，這對(duì)于小的應(yīng)用程序可能比較困難。不過(guò)，對(duì)于某些需要更多控制權(quán)的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)強(qiáng)大的賣點(diǎn)。

例如，Binance通過(guò)將自己的節(jié)點(diǎn)作為Binance Chain的驗(yàn)證者作為起點(diǎn)來(lái)自行建立他們的DEX。通過(guò)這種方式，他們可以在測(cè)試DEX并推出新功能時(shí)對(duì)這個(gè)鏈有完全的控制權(quán)。

在我看來(lái)，很難想象Binance Chain會(huì)放棄對(duì)哪些交易進(jìn)入哪個(gè)區(qū)塊的自治權(quán)，如果選擇在以太坊或Polkadot上開發(fā)，他們就將不得不這樣做。同樣，我相信這樣做的公司會(huì)不少，比如Telegram，F(xiàn)acebook，Kakao。

差異2：治理與會(huì)員

Polkadot和Cosmos之間的第二個(gè)主要區(qū)別是關(guān)于治理和成員資格。在Polkadot網(wǎng)絡(luò)中，有一個(gè)單獨(dú)的中繼鏈和一些中繼鏈的驗(yàn)證者能夠支持的parachain。目前的估計(jì)是，將有100個(gè)parachain，但這個(gè)數(shù)字以后可以減少或增加。

Polkadot網(wǎng)絡(luò)通過(guò)拍賣機(jī)制為成為parachain分配時(shí)間 - 最高出價(jià)者能夠通過(guò)在PoS系統(tǒng)中鎖定DOT（Polkadot的原生加密貨幣）來(lái)保證一段固定時(shí)間內(nèi)parachain的存在。這意味著要成為Polkadot網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)parachain，只要你想繼續(xù)作為parachain，你需要購(gòu)買大量的DOT并鎖定。

另一方面，Cosmos 網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有固定的成員規(guī)則 - 任何人都可以建立一個(gè)hub或zone。Hub本身就是自治的區(qū)塊鏈，其中設(shè)計(jì)了連接其他區(qū)塊鏈的功能。兩個(gè)例子是Cosmos Hub和Iris Hub，前者是最近由Tendermint團(tuán)隊(duì)推出的，后者是一個(gè)計(jì)劃連接主要在中國(guó)和亞洲其他地區(qū)運(yùn)行的區(qū)塊鏈的Hub。這種hub-and-zone模型使鏈間通信更加高效，因?yàn)椴辉偈桥c每個(gè)其它區(qū)塊鏈相連接，而是只要與hub相連即可。

與成員資格密切相關(guān)的是兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)的治理流程的不同。在Polkadot網(wǎng)絡(luò)中，治理決策由投票者持有的DOT數(shù)量決定。將有一個(gè)正式的鏈上投票機(jī)制，但還沒(méi)有最終確定。除了正常的權(quán)重投票，Polkadot還采用委員會(huì)作為被動(dòng)利益相關(guān)者的代表。該委員會(huì)由一群人組成，開始時(shí)6個(gè)人，每?jī)芍茉黾?人直到24人。

每個(gè)成員都經(jīng)過(guò)投票同意選出來(lái)。盡管這個(gè)治理流程的具體細(xì)節(jié)還沒(méi)有最終確定，但其可能的結(jié)果是有多種方法來(lái)更改中繼鏈中的參數(shù)，例如出塊時(shí)間，出塊獎(jiǎng)勵(lì)等，還有多種方法來(lái)改變parachain的成員資格。例如，Polkadot治理流程可能會(huì)改變所需的DOT數(shù)量或成為parachain的拍賣機(jī)制。

一個(gè)常見的誤解是，DOT持有者可以投票隨意踢出某些parachain，但實(shí)際上DOT持有者只能改變成為會(huì)員的過(guò)程。這意味著成為了parachain就可以在指定時(shí)間里保留這樣的資格。

另一方面，Cosmos 網(wǎng)絡(luò)并沒(méi)有唯一的“治理”過(guò)程。每個(gè)hub和zone都有自己的治理流程，并且沒(méi)有適用于整個(gè)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的最高規(guī)則。當(dāng)人們談?wù)摗癈osmos的治理”時(shí)，他們指的是由Tendermint團(tuán)隊(duì)推出的Cosmos Hub的治理。

Cosmos Hub有一套規(guī)則來(lái)讓任何人可以發(fā)送文本提案，并且Atom持有者被允許在其上進(jìn)行投票，其中，投票的權(quán)重由他們擁有的Atom數(shù)量決定。

差異3：鏈間通信

Polkadot和Cosmos之間的另一個(gè)不同是它們的鏈間通信協(xié)議的結(jié)構(gòu)及其設(shè)計(jì)目標(biāo)。 Polkadot的目標(biāo)是在并行鏈（parachains）之間傳遞任意消息。這意味著Parachain A可以調(diào)用Parachain B中的智能合約，可以在鏈之間發(fā)送代幣，或者進(jìn)行其他類型的通信。

另一方面，Cosmos專注于不同鏈之間的資產(chǎn)轉(zhuǎn)移，這種協(xié)議更簡(jiǎn)單。目前，這兩種通信協(xié)議都沒(méi)有完全確定，也都還沒(méi)有開發(fā)好。這方面的細(xì)節(jié)可以參考IBC（鏈間通信）和ICMP（parachain中的鏈間消息傳遞）。

鏈間通信的最大挑戰(zhàn)不是怎么樣在一個(gè)鏈上表示另一個(gè)鏈上的數(shù)據(jù)，而是如何處理鏈上出現(xiàn)數(shù)據(jù)來(lái)自分叉并且又重新組織來(lái)將交易排除在外的情況。這是由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上Cosmos和Polkadot最不同的地方。

Polkadot使用兩種不同的機(jī)制來(lái)保護(hù)鏈間通信。首先，共享安全模式的存在使得交換消息更容易。共享安全的附帶結(jié)果是所有的并行鏈都有統(tǒng)一的安全級(jí)別，因此每個(gè)鏈可以彼此信任。

為了理解這一點(diǎn)，我們來(lái)用Ethereum（高安全性）和Verge（低安全性）的互操作來(lái)舉例。如果我們想在Verge上表示 Ethereum，我們可以鎖定ETH并在Verge區(qū)塊鏈上挖一些ETH-XVG代幣。

不過(guò)，由于安全性較低，攻擊者可以對(duì)Verge鏈實(shí)施51％攻擊，并對(duì)以太坊區(qū)塊鏈發(fā)送雙花交易，這讓攻擊者可以取走比他實(shí)際擁有的更多的ETH。因此，在彼此發(fā)送消息時(shí)安全性高的鏈很難信任安全性低的鏈。當(dāng)消息被傳送給到不同安全級(jí)別的多個(gè)不同鏈時(shí)，這就變得更加復(fù)雜。

理論上，統(tǒng)一的共享安全是一種保護(hù)鏈間通信的好方法。不過(guò)，為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，這個(gè)協(xié)議必須能夠經(jīng)常并隨機(jī)地打亂分配給每個(gè)鏈的驗(yàn)證者。這導(dǎo)致了經(jīng)典的“數(shù)據(jù)可用性問(wèn)題”，即每個(gè)驗(yàn)證者必須不斷地下載分配給它的每個(gè)parachain的狀態(tài)。這是今天這一領(lǐng)域最困難的問(wèn)題之一，目前還不清楚Polkadot能夠解決這個(gè)問(wèn)題。

其次，Polkadot使用了Fishermen的概念，這些Fishermen是Polkadot網(wǎng)絡(luò)上的“賞金獵人”，他們觀察Parachains上的惡意行為。從某種意義上說(shuō)，這是針對(duì)惡意行為的“第二道防線”。

在負(fù)責(zé)某個(gè)特定parachain的驗(yàn)證者讓一個(gè)無(wú)效區(qū)塊不可逆轉(zhuǎn)的情況下，F(xiàn)ishermen可以向中繼鏈提交證據(jù)并有效地回滾Polkadot網(wǎng)絡(luò)的整個(gè)狀態(tài)以及其中的所有parachain。在鏈間通信階段，我們最擔(dān)心的是一個(gè)鏈重組，另一個(gè)照常運(yùn)行，但是Polkadot確保，如果發(fā)現(xiàn)了無(wú)效的區(qū)塊，所有內(nèi)容都會(huì)回滾。

Cosmos對(duì)鏈間通信采用了完全不同的方法。由于每個(gè)區(qū)塊鏈都有自己的驗(yàn)證者，因此存在共謀的驗(yàn)證者而“變異的”zone是完全有可能的。這意味著，當(dāng)一個(gè)zone想要與另一個(gè)zone通信時(shí)，zone A需要信任Cosmos Hub（為了尋找連接路線）和zone B中的驗(yàn)證者。

理論上，它聽起來(lái)效率低下，因?yàn)閦one A中的人員在他們決定向zone B發(fā)送消息之前必須查找其中的驗(yàn)證者，但我相信實(shí)際情況不會(huì)那么糟糕。 像Polychain Labs或Zaki Manian的iqlusion等“著名的”驗(yàn)證者可能會(huì)驗(yàn)證許多不同的區(qū)塊鏈，并且隨著時(shí)間的推移積累起“良好”的聲譽(yù)。這意味著當(dāng)zone A明白zone B由Polychain Labs和iqlusion驗(yàn)證時(shí)，他們就可能決定信任它。

不過(guò)，即使人們信任一個(gè)鏈，它仍然可能被惡意者接管并引發(fā)問(wèn)題。讓我們看看一個(gè)演講中的例子：

比方說(shuō)，這些小紅點(diǎn)表示一種ETM代幣（Ethermint zone的原生貨幣）。zone A，B和C中的用戶想將ETM用于這些zone內(nèi)的一些應(yīng)用程序，并且他們信任Ethermint zone，所以他們發(fā)送IBC消息來(lái)將ETM傳遞到這些zone。現(xiàn)在假設(shè)Ethermint驗(yàn)證者共謀、發(fā)起雙花交易，隨意動(dòng)用代幣等等。

這將對(duì)網(wǎng)絡(luò)的其余部分產(chǎn)生影響，因?yàn)镋TM代幣也存在于不同的zone。不過(guò)，唯一將受此影響的是在Ethermint或其他zone內(nèi)持有ETM代幣的人。 Ethermint中的惡意驗(yàn)證者不可能隨意破壞除自身以外的其他zone。這是Cosmos設(shè)計(jì)的目的 - 確保惡意行為不會(huì)影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。

相反，如果無(wú)效的狀態(tài)轉(zhuǎn)換發(fā)生在中繼鏈（全局狀態(tài)）上，并且沒(méi)有被Fishermen接收到，那么這可能會(huì)影響Polkadot網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)并行鏈。我們不能假設(shè)并行鏈都是明顯不同的，因?yàn)樗鼈冏罱K仍然與網(wǎng)絡(luò)的其余部分共用一個(gè)全局狀態(tài)。

差異4：共識(shí)算法

Polkadot 中繼鏈?zhǔn)褂靡粋€(gè)由GRANDPA團(tuán)隊(duì)開發(fā)的共識(shí)算法。這個(gè)算法可以讓中繼鏈快速地確定所有并行鏈的許多區(qū)塊的最終狀態(tài)，并且還可以接受大量的驗(yàn)證者（超過(guò)1000個(gè)）。

簡(jiǎn)單來(lái)將，這是因?yàn)椴⒎撬序?yàn)證者都需要對(duì)每個(gè)區(qū)塊進(jìn)行投票 - 相反，驗(yàn)證者可以對(duì)他們認(rèn)為有效的、高度最高的區(qū)塊進(jìn)行投票，并且這個(gè)算法可以將該投票傳遞給那個(gè)區(qū)塊的所有祖先。

通過(guò)這個(gè)過(guò)程，共識(shí)算法找到票數(shù)最多的區(qū)塊集合并認(rèn)定它是最終有效的。 GRANDPA還處在開發(fā)階段，我們不知道它實(shí)際運(yùn)行的情況將會(huì)怎么樣。

并行鏈可以使用各種共識(shí)算法來(lái)達(dá)成局部共識(shí)。 Polkadot提供了一個(gè)軟件開發(fā)工具包（Substrate），它帶有3種即裝即用的共識(shí)算法：GRANDPA，Rhododendron和Aurand?？赡軐?huì)有更多算法添加到Substrate中，并且將在Polkadot網(wǎng)絡(luò)內(nèi)供使用。

另一方面，Cosmos網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)區(qū)塊鏈都可以使用任一種符合稱為ABCI規(guī)范的共識(shí)算法。這個(gè)規(guī)范的創(chuàng)建是為了讓鏈間的通信標(biāo)準(zhǔn)化。目前，只有Tendermint算法符合這個(gè)規(guī)范，但現(xiàn)在還有其他的一些嘗試。

從高一些的層面來(lái)看，Tendermint算法的工作原理是讓每個(gè)驗(yàn)證者彼此討論來(lái)同意/拒絕某個(gè)區(qū)塊，從而在每個(gè)區(qū)塊層面上確定其不可逆。這個(gè)算法速度很快，并且在“Game of Stakes“項(xiàng)目的具有200個(gè)驗(yàn)證者和6秒出塊時(shí)間的實(shí)時(shí)環(huán)境中進(jìn)行了壓力測(cè)試。

Cosmos團(tuán)隊(duì)還提供了一個(gè)軟件開發(fā)工具包，其中的Tendermint算法可以即裝即用。Tendermint最大的缺點(diǎn)是驗(yàn)證者之間很高的通信費(fèi)用。這意味著盡管它可以用不到200個(gè)驗(yàn)證者相當(dāng)快速地工作，但使用2000個(gè)驗(yàn)證者則會(huì)慢得多。不過(guò)，這里的權(quán)衡是通過(guò)異步方式你獲得了安全。

這意味著在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)分區(qū)中，不再是有兩個(gè)最終將會(huì)合并的交易歷史（并且在這個(gè)過(guò)程中1個(gè)歷史將被丟棄），而是網(wǎng)絡(luò)將會(huì)停止。這很重要，因?yàn)槿绻憧吹健按_定了最終狀態(tài)”的交易，那么甚至在最糟的網(wǎng)絡(luò)狀況下它也不會(huì)被逆轉(zhuǎn)。

我個(gè)人對(duì)此的觀點(diǎn)是，在所使用的共識(shí)算法的基礎(chǔ)上比較這兩個(gè)項(xiàng)目長(zhǎng)期來(lái)看并不是特別有用。這兩個(gè)項(xiàng)目都在還在開發(fā)中，將來(lái)都將會(huì)在其設(shè)計(jì)中使用許多不同的共識(shí)算法。今天的絕大多數(shù)應(yīng)用程序應(yīng)該都會(huì)運(yùn)行良好，無(wú)論它們是用Tendermint還是使用Polkadot的共識(shí)算法中的一個(gè)。

差異5：Substrate vs Cosmos SDK

Polkadot和Cosmos都提供了一個(gè)軟件開發(fā)工具包，分別稱為Substrate和Cosmos SDK。它們的目的都在于讓開發(fā)人員能夠輕松開始構(gòu)建自己的區(qū)塊鏈，并包含各種即裝即用的模塊，比如治理模塊（投票系統(tǒng)），抵押模塊，身份驗(yàn)證模塊等等。

兩者之間的主要不同在于Cosmos SDK支持Go，而Substrate支持任何一種可以編譯為WASM（Web Assembly）的語(yǔ)言，這讓開發(fā)人員有了更多的靈活性。

結(jié)論

雖然這篇文章非常長(zhǎng)、內(nèi)容詳盡，但仍然沒(méi)有面面俱到。 Cosmos和Polkadot之間的差別不太好理解，并且有許多我可能漏掉的內(nèi)容。很難全面了解這兩個(gè)項(xiàng)目，有時(shí)候它們的開發(fā)文檔每天都在變化。

這兩個(gè)項(xiàng)目仍處于開始階段，并將在明年開足馬力 - 我提出的一些問(wèn)題可能很快就不再存在?？傊议_始相信Polkadot優(yōu)于Cosmos的優(yōu)勢(shì)如下：

1.應(yīng)用程序開發(fā)人員不需要自己構(gòu)建自己的安全機(jī)制

2.如果他們可以解決數(shù)據(jù)可用性，那么共享安全下的鏈間消息傳遞就更加容易

3.他們似乎對(duì)Substrate的期望非常高（WASM，更多的即裝即用的共識(shí)算法和模塊）

4.專注于更好地為跨合約調(diào)用提供任意類型的消息傳遞（現(xiàn)在還不確定用例）

5.似乎有更多的開發(fā)人員在開發(fā)1.0版本

相反，與Polkadot相比，Cosmos的優(yōu)勢(shì)如下：

1.Cosmos在正式運(yùn)行。Polkadot還沒(méi)有。

2.Polkadot的parachain會(huì)員資格是有限制的、并且可能成本非常高

3.對(duì)特定項(xiàng)目（例如，Binance） 有更多的定制性

4.parachain鏈的惡意驗(yàn)證者可能會(huì)導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的腐敗。 Cosmos將腐敗只限制在zone和相應(yīng)的資產(chǎn)內(nèi)

5.Cosmos SDK已經(jīng)被許多項(xiàng)目使用

6.專注于更簡(jiǎn)便，更容易地轉(zhuǎn)賬。今天已經(jīng)有驗(yàn)證過(guò)的用例。