深入對比 Cosmos 和 Polkadot 優缺點_OSMO:DOT

作者：Yawn鏈接：https://zhuanlan.zhihu.com/p/68694986來源：知乎

作為跨鏈的頭部項目，Cosmos和Polkadot可算是人盡皆知。但是有多少人真正讀了他們的白皮書呢？我覺得不多，更不用提比較他們兩個的相同與不同之處。本文主要會比較兩個項目的優缺點，并稍微評論一下跨連作為一個新興的區塊鏈擴容解決方案的可行性。

在我們開始討論跨連之前，我們得稍微考略一下為什么現在還要從底層搞新的區塊鏈項目？講道理現在各種主鏈滿天飛，隨便報一個大腿不好嗎？答案是新項目可能需要更大的靈活性。舉個例子，如果一個項目想部署一個特殊的hashfunction，他選擇了在以太坊上搞，則這個hashfunction可能會讓項目組花一大筆錢，因為在EVM上跑智能合約得花gas啊。第二個原因是主權，或者自主權，一個項目在以太坊上跑就意味著要遵守以太坊的治理方法，出塊時間，gas的費用，改變世界狀態的決策等都不受項目的控制，這將會大大影響這個項目用戶的體驗程度。相對來說，在以太坊上部署項目也有好的一面，就是不同項目之間比較好溝通，結算也可以用以太幣。

這就給cosmos和Polkadot想象的空間了，為什么不做一個及靈活又有自主權，還能享受到在同一個平臺上搭建項目的好處的項目呢？跨鏈的想法就孕育而生了，值得探討的是，這種跨鏈技術并不是最近的新技術，cosmos從2014年就開始孕育了，那個時候還叫tendermint，是一個協議層，這幾年他們在這個協議層上蓋了一個應用層，就是cosmoshub，一個中繼站類型的應用層，所有的鏈，不管POS還是POW都可以和這個中繼站連接后，與其他的鏈進行溝通，這個交互式溝通的過程，由他們創造的IBC協議進行執行。這個IBC可以看作為cosmos區塊鏈的TCP/IP協議。然后IRIS也搞了個類似的中繼站叫IRISnet，就是我們知道的iris幣。所有的其他鏈他們叫做zone。中繼站則叫hub。這個叫法其實非常具有欺騙性。在cosmos的白皮書里，zone其實就是shard，zone里面的驗證者其實就是shard里面的node。而且cosmoshub其實跟zone沒啥區別，在cosmos白皮書里，cosmos的第一個zone，就是cosmoshub。這樣cosmos就可以理解為是一個tendermint披著一個cosmoshub的外衣去忽悠一堆其他的公鏈和他相連達到可以讓現有的公鏈互相溝通。而cosmos自己也會推廣他的sdk讓更多的人用tendermint作為共識協議層構建自己個公鏈。

高鴻股份：公司正在深入研究可信計算在區塊鏈的應用:高鴻股份在互動平臺表示，公司正在深入研究可信計算在區塊鏈的應用，可信計算可以有效提高區塊鏈節點設備的安全，并保護底層軟件不被滲透和篡改。公司計劃為區塊鏈產業提供以可信計算為核心的安全加固技術支持。（財聯社）[2021/4/19 20:36:09]

Polkadot大概也是一個意思，只是相對cosmos設計上非常的繁瑣，除了常見的proposer和validator，Polkadot還采用了釣魚人和收集人的理念。我個人覺得這種設計有點博傻的感覺-本質上Polkadot還是想用制度來解決技術問題。

Polkadot至少在命名上比cosmos要良心，用了中繼鏈和平行鏈的方式解釋，相對與cosmos的藏著掖著的方式敞亮不少。基本上Polkadot比cosmos要更嚴格一些，靈活度更低一些但是對于項目的要求也低，galvinwood曾經演示用Polkadot的substrate花了一個小時寫了個公鏈出來。如果需要做一個類比的話，cosmos類似于wordpress想要針對的用戶，而Polkadot類似于wix想要針對的用戶。Polkadot上，中繼鏈維護者整體世界狀態，平行鏈之間可以不單單交互幣，還可以交互信息。

做了對倆那個項目的基本介紹后，我們可以對這兩個項目進行一些具體的比較，主要有五點：

安全性

Polkadot和cosmos在本地與整體的安全性上有著不同的模式：polkadot的平行鏈和中繼鏈有著自己的statemachine，自己的規矩和自己出自己的本地塊。

我們可以看到，兩筆轉賬分別在自己的平行鏈上做了一次驗證，然后這個驗證又被中繼鏈再驗證了一次。我們可以認為每一個平行鏈都是一個獨立的整體，每個整體可以制定自己的共識協議，特殊的一些功能，轉賬費用等等。在polkadot的世界里，所有的平行鏈都是中繼鏈的孫子，中繼鏈負責維護一個整體的worldstate，這個worldstate就是所有的平鏈的總和。中繼鏈的共識協議叫GRANDPA，主要目的就是迅速二次驗證所有平行鏈的驗證。這樣我們可以認為polkadot的安全模式是一種“共享安全”：中繼鏈上會有大量的驗證者，而平行鏈上，由于每個平行鏈的大小與共識方式不同，很可能會出現驗證者數量參差不齊的現象。當這些平行鏈被二次驗證的時候，他們其實等于增強了安全等級。

報告：區塊鏈等技術深入應用為在線娛樂帶來發展機遇:7月30日，中國音像與數字出版協會游戲出版工作委員會和中國游戲產業研究院聯合發布《2020年1-6月中國游戲產業報告》，報告稱，5G、云計算、虛擬化技術、編碼技術、人工智能、區塊鏈、數據中心等一系列互聯網新技術的深入應用，將為在線娛樂和云端經濟帶來新的發展機遇。這些新技術將加快云游戲及 AR、VR等多終端游戲的發展和升級迭代，能有效提升用戶體驗。（界面）[2020/7/30]

我們必須指出，這種設定雖然降低了平行鏈的門檻，但是讓中繼鏈有最后的話語權的結果是中繼鏈對于平行鏈的worldstate有最后的決定權。舉個例子，中繼鏈上的驗證者們可以出于某種原因不停的否定一條平行鏈上的驗證，這樣，這條平行鏈基本就是廢了，因為不能再出塊了啊，而這條鏈也自然的和整體worldstate脫節了。這種驗證者作惡的方法可以被調度的模式解決，polkadot的做法是不讓驗證者過長時間的驗證一條平行鏈，這樣就可以降低共謀的驗證者對一條平行鏈的“攻擊”。polkadot同時也發明了驗證者的驗證者-釣魚人。他們的職責是去釣魚執法看看中繼鏈的驗證者們是不是在好好工作。

cosmos的網路結構和polkadot截然不同，如下圖：

Cosmos不需要中繼鏈來提供最后的安全保障，每一個“zone”負責自己的安全。這樣每個分片有自己的共識協議和驗證者，這些驗證者負責維護這個分片的安全性。所有的zone會和hub連接作為跨練溝通的橋梁。我們不難看出，cosmos與polkadot的最大區別是zone/平行鏈的驗證者是否對這條鏈的最終安全性負責，cosmos是，polkadot不是。這樣cosmos的門檻會高一些，zone鏈需要找到自己的驗證者-比如幣安鏈，他們為了達到對自己鏈的最大控制與安全性，他們設立了自己的交易認證節點。這些節點只對幣安鏈的安全負責。想一想如果幣安鏈建在了polkadot上，這畫面太美我不敢想。

我們需要反思的是，跨練是否是一個偽需求？以幣安為例，雖然建在了cosmos上，它和其他鏈的聯系除了轉賬貌似也沒有什么其他需求了。如果我們考慮到其他方面的應用比如社交軟件，如果連轉賬這種東西都不是特別需要的話，是什么動力促使著這些鏈都要和cosmoshub連接？我覺得很簡單的例子就是蘋果os系統與安卓系統，一個是封閉的，一個是開放的，但是蘋果混的并不差啊，自己的平臺強大的話，就不需要考慮接入到一個“大家庭”里面，反而是很多“弱雞”需要抱團取暖。但是1000只弱雞真的能打敗一個強者嗎？也不好說，我只能說一個弱雞單挑一個強者肯定是沒戲的，但是一群沒準呢？幣圈演化到現在我們可以看到大批技術上已經被淘汰的鏈，這些鏈如果需要自救則cosmos這樣的跨鏈很可能就是最后的救命稻草，畢竟在幣圈，是金融推動創新，而不是創新推動金融；所以我們很可能看到跨鏈一時爽，一直跨鏈一直爽的現象。

北京方正公證處楊和平：與騰訊在多個方面達成深入合作:金色財經報道，4月17日，騰訊安全領御區塊鏈-北京方正公證取證平臺正式發布。在發布會上，北京方正公證處副主任楊和平表示：“區塊鏈作為一種可以在完全不信任的節點之間建立信任機制的技術，具有高可靠度、高透明度、可追溯、永久保存和無法篡改的特性，這些特性與公證的職業要求和行業發展需求具有天然的融合性、互補性，特別是在公證三大效力之一的證據效力方面雙方高度契合。騰訊安全與北京市方正公證處聯合打造的領御區塊鏈北京方正公證取證平臺，就是要在深度整合兩者優勢基礎上通過國家公信力+技術信任力的雙重增信，向社會提供電子證據安全存儲、取證維權、在線公證等智能化服務，從而形成一套規范和標準的互聯網數據公證服務新模式。”

此外，北京方正公證處副主任楊和平還介紹說，未來方正公證處與騰訊將在以下幾方面進行深度合作：1、構件新型公證法律服務業態上進行新的探索；2、拓展公證服務領域上取得新的突破；3、提升公證服務效率上再上新臺階；4、人才培養方面積累新經驗；5、體制機制建設上走出新路子；6、公證服務助力互聯網方面走出新天地。[2020/4/17]

治理機制與會員制

Polkadot目前的估算是可以擴展到50-200個平行鏈：

上面是WEB3對平行鏈的解釋文件。沒解釋的很清楚，我的感覺是根據每一個平行連上需要認證的節點數量，平行鏈的總數量會有調節，比如平行鏈上需要的節點數量多，則平行鏈總數量下降。

上圖是WEB3對平行鏈的租賃解釋，基本上就是說資源有限，所以一開始的平行鏈會以拍賣的形式做，后續是以租賃的形式維護。這玩意我得吐槽一下，搞來搞去別又搞出一個以太坊模式-平行鏈的維護成本太高以至于dapp完全沒有和傳統互聯網項目競爭的優勢；如果價格太高，則一開始連接polkadot的商戶則不會太多，這樣跨鏈的意義是是什么？說好的萬鏈歸一呢？另外這拍賣的模式我咋想到了RSK...我們不難看出這種模式只有polkadot是受益者，因為拍賣和后續租賃需要抵押dot代幣。

cosmos沒有像polkadot這樣嚴格的會員制，任何人可以在cosmos的旗下建立自己的zone或者hub。zone就是愿意參加的公鏈，hub就是愿意被各種公鏈“插”的公鏈。這種只“插”hub的模式的優勢是降低了不必要的跨練連接：

動態 | 國網陜西電力深入研究比特幣反竊電案例 提升員工查處效率:據中國電力網消息，12月13日，陜西省廳與國網陜西省電力公司舉行簽字儀式，正式出臺《陜西省警電部門防范和打擊涉電違法犯罪合作機制》。據悉，國網陜西電力研究反竊電新設備、新技術，對竊電設備和案例開展分析和現場檢測。該公司深入學習分析典型比特幣反竊電案例，掌握比特幣案例中的新型竊電類型、查處方法等；結合應用反竊電監測終端、智能化反竊電現場作業和取證設備，提升基層員工的技術水平和查處效率。[2019/12/21]

不難看出，左邊的模式更費時費力。我們不難用permissioned和permissionless來對比polkadot和cosmos。在跨鏈技術里，polkadot更像是聯盟鏈，而cosmos更像是公鏈。但是在代幣模式里，我們不看發現dot比atom貌似更有用一些，但是這個有用是要建立在polkadot能一炮而紅的前提下，不然會像rsk的rif一樣涼得很快。

拋開會員制的不同，兩個項目對于鏈上治理的方式也不同。簡單來講，polkadot上，誰的dot多，就得聽誰的：

這個是galvinwood大佬親自說的，我截了個圖“誰的幣多，這個網路就得聽誰的”。polkadot同時也引進了議會制來代表被動投票者們-一開始6個人，然后每兩周增加一個人，直到議會達到24個人滿員。每個“議員”是通過選舉當選的，這個選舉機制我們現在還不知道。議員的職責與權力是可以更改中繼鏈的工作模式-比如出塊時間，出塊獎勵與鏈上會員制度等。需要注意的是，議員并不具備踢掉某個會員的資格，他們只能更改會員準入制等治理方面的細節。

Cosmos在治理上并沒有什么規則，每一個zone和hub有著自己的治理規則。并不像polkadot有一個中繼鏈統領所有的平行鏈，cosmos的世界里沒有這么一個中央掌控系統。所以現在很多人在討論cosmos的治理模型是，說的其實是cosmoshub的治理模型，但是cosmoshub本質上也是一個zone而已。cosmoshub的治理模型類似于polkadot，也是誰幣多誰說了算。cosmoshub允許每一個zone給hub發一個投票請求，然后每一個atom的持有者可以對這個請求進行投票：

下圖是cosmos的投票機制：

第一步：充值

聲音 | 國家醫療保障局副局長：國家醫療保障局將深入研究引入5G和區塊鏈等先進技術:11月24日，全國醫保電子憑證發布式在山東省濟南市舉行。國家醫療保障局副局長施子海表示，國家醫療保障局將不斷探索創新，深入研究引入5G和區塊鏈等先進技術，加快完善電子憑證功能和推廣應用，推進醫保治理體系和治理能力現代化，提升為民服務質量和水平，讓更多便民舉措更加廣泛地惠及人民群眾。（第一財經）[2019/11/24]

每一次的投票申請需要512個atom在兩周內充值到系統。任何人都可以為了表示對投票的認可去充值，這就意味著申請的提交者不需要自己花這份錢。充值的目的是為了防止惡意提交巨量申請。充值人可以在兩周后贖回自己的atom。

第二部：投票

atom的持有者可以在開放投票后對申請進行投票。

第三部：唱票

唱票需要滿足三個條件：

Quorum：超過40%的人最終進行了投票

Threshold：刨去棄權的。超過50%的人進行了Yes/No的選擇

Veto：少于33.4%的投票者進行了NowithVeto的投票

第四部：實施申請訴求

軟件對驗證者進行升級包含這次通過投票的額申請

跨練通信

Polkadot所使用的跨連通信允許arbitrarymessage跨練溝通。這意味著一個平行鏈可以對另外一個平行鏈發起智能合約，達到不光是跨鏈轉賬，還能進行跨連通信。

對于跨連通信來說，最大的痛點并不是通信本身，而是如何應對在一條鏈發出信息后忽然分叉了的情況，不管是hub還是中繼鏈，如何識別并剔除分叉鏈的信息由于兩條鏈的不同設計而不同。polkadot的跨連通信機制叫ICMP（interblockchainmessagingamongparachains)，他有兩套機制來避免上述的痛點：

通過中繼鏈的二次驗證達到共享安全等級的模式，任何平行連的安全系數應該是相等的，自然不同的鏈可以相互信任對方的信息，因為如果一個平行鏈除了安全問題，另外一個平行鏈不應該幸災樂禍，因為這條鏈大概率也正在出現安全問題。

舉個例子，如果我們拿以太坊和一個歸零幣來比較，如果這兩個鏈在polkadot上要進行信息交互，我們需要鎖定一些eth，并在gems網絡上發行一些eth-gems幣。但是因為gems是一個歸零幣，沒啥驗證者也沒啥安全性，攻擊者可以51%攻擊并解鎖更多的eth在以太網絡上。因此，我們很難去讓一個高安全系數的鏈去信任一個低安全系數的鏈，并在這條鏈上做幣/信息的交互。因此，polkadot通過拉平所有人的安全系數，解決了這種不平等安全系數帶來的對跨連通信不信任的心態。但是這種方法帶來的弊端是中繼鏈的壓力變得很大，它是整個網絡安全的最后防線，為了站好最后一班崗，我們前文中提到，中繼鏈必須不停的把它的驗證節點隨機的安插到不同的平行鏈上去二次驗證。這就造成了“數據可調度性問題”就是當隨機安插的速度接近于無限的時候，則所有的驗證節點會全部停擺，因為將沒有一個驗證節點有時間可以下載完當前平行鏈的worldstate。雖然這是一個極端的猜想，但是不難想象，當每個平行鏈的區塊鏈數據越來越的的時候，中繼鏈上的驗證節點的壓力就會越大，因為每次同步都要下載之前所有的區塊信息，則會出現兩個問題：驗證節點不賺錢了，因為每次被分配到新的平行鏈后都得等一段時間同步降低了工作效率；單一時段的可用驗證節點會越來越少，因為很可能出現一部分節點都在同步平行鏈。目前來講，polkadot在這方面是無解的，整個團隊還在想解決方案。我其實得在這里給我們國產項目Ultrain超腦打一個call，他主鏈也對側鏈的驗證者有一個類似的隨機調度模式，“數據可調動性問題”他們已經解決了并平穩運行半年多了。他們的做法是：

Polkadot第二個做法是引入釣魚人機制。目的是防止驗證人在平行鏈上出錯塊。如果這種情況發生，釣魚人會向中繼鏈發送一個作惡驗證，然后由中繼鏈進行對整個worldstate的回滾。在這方面，polkadot和以太坊我覺得在某種意識形態上很相似，以太坊的“連坐制”是和整網算例掛鉤的，cryptokitties導致全網堵塞，那不管你是哪個八桿子打不著的沒人用的dapp跟著cryptokitties一起堵；反之polkadot是“安全性”的連坐制。

對于cosmos，因為構成zone的鏈本身的驗證人負責了這條鏈的安全性，所以鏈與鏈之間是沒有像polkadot這種“連坐制”的聯系。即使有鏈的內部發生了“動亂”，這并不影響其他鏈的運行與安全性。所以在cosmos的世界里，我們會看到有一些鏈內部是由共謀的驗證者在作惡。在實際運行中，我們會看到一個zone會連接到hub上，然后由hub來驗證另外一個zone上的驗證者是否可信。之后這個zone才會發送信息到另外一個zone。這聽上去感覺會很繁瑣，但是實際操作中，我們可能會看到知名大機構在做某鏈的驗證人，這樣雖然不大清楚這條鏈的具體情況，信息發送人可能會根據知名大機構的名聲選擇相信某條鏈。這其實又和polkadot有某種相似-靠制度而不是靠數學算法進行治理，我個人觀點是這種方法早晚會出事。但是上述問題本身又不是個問題，因為cosmos的設計的結構其實避免了一條鏈可以“腐蝕”其他鏈的現象：

我們用這個例子來說明一下，假設現在又一條歸零鏈，上面有一些歸零幣。這個鏈和其他三條鏈a，b，c都和cosmoshub相連。這三條鏈的某些用戶出于某種腦殘的決定要和歸零鏈做一些互動，則他們會通過IBC把他們在歸零鏈上的三個幣分別轉到zonea，b，c。這時候，如果歸零鏈上的驗證人產生了共謀的想法，開始篡改驗證并對歸零鏈進行雙花，則所有在歸零鏈上的用戶，與在別的zone里持有歸零幣的用戶將受到這次雙花的打擊，但是這個打擊僅限與歸零幣與歸零鏈，zonea，b，c的鏈并不會被“腐蝕”。想想看，這個和polkadot被雙花攻擊的效果是相反的：

Cosmos允許有人在網絡上作惡，作惡成本較低，但是作惡僅限于與自己的鏈。

Polkadot不允許有人在網絡上作惡，作惡成本較高，但是一旦作惡，將會影響整個網絡，必須進行回滾。

共識算法

Polkadot的共識算法叫GRANDPA

基本上來說，你大爺可以讓中繼鏈同時finalise在不同平行鏈，有著不同區塊高度的塊，同時你大爺還可以同時執行大量的驗證者。另外你大爺還可以對他認為是最高塊的區塊進行認證，并把這個驗證對這個區塊之前的所有區塊同時驗證-說白了就是你大爺算法可以迅速找到最被認可的區塊并對其進行finalise。總之一句話，你大爺永遠是你大爺。

對于平行鏈的公式算法，polkadot并不是特別感冒，polkadot的substrate有三種算法可供選擇：GRANDPA，RHODODENDRON，和AURAND。隨著substrate的逐漸完善，我們應該會看到更多的新算法加入進來。

對于cosmos，算法貌似是它唯一比polkadot要卡的嚴的地方。cosmos自己搞了一套通用算法規格叫ABCI，目的是為了統一跨練通信規格。目前只有tendermintcore符合這個規格。tendermint算法的工作原理是所有的驗證者會有互相的交流并驗證一個單一區塊，finality是以單區塊作為單位。cosmos的測試網跑了200個驗證者，出塊時間是6秒鐘。這聽上去還不錯，但是tendermint最大的問題是他的horizontalscaling的問題，他的IBC交流overhead太高，如果同時有2000個驗證者在cosmoshub上跑，那么出塊時間就會開始變慢。這么做的好處也是有的，就是異地同步，如果出現了分叉現象，則由于異地同步，其中一條分叉會被另一條分叉吸收掉，就是說只要有一個塊被finalised，他就永遠不會被回滾。

軟件開發包

polkadot用substrate，cosmos用cosmossdk。基本上雙方都在搶占開發人員，讓他們更好更容易的的搭建自己的鏈。這些沒什么需要贅述的，畢竟我也不是開發人員，對于那個好用那個不好用也沒啥話語權。他們這兩個開發包唯一的區別是cosmos的開發包支持GO，substrate支持WASM。

對于這兩條跨鏈技術的比較就到這里了。我個人還是傾向于cosmos更多一些。因為polkadot給我的感覺更像是一個主/側鏈項目，而不是跨鏈項目。而他設計吊詭的地方是在主側鏈的設計上居然和超腦有部分地方撞車。側鏈拍賣機制更是和RSK相似，這樣就意味著polkadot會依賴外界炒作因素更多一些，因為雖然進門門檻不高，進去以后高。反之，cosmos是進門門檻高，但是進去了就沒啥需要特別做的了。cosmos對外界炒作的需求也少一些，因為nb的人可以憑本事入門。但是polkadot的得靠砸錢入門。說到最后還是拼誰的生態做得更大，cosmos感覺更無欲無求一些，但是靈活，比較容易被大公司青睞。polkadot的cx感滿滿，拉幫結派可能我們又會看到天價平行鏈，但是這么搞未免又搞的烏煙瘴氣，但這樣才好賺錢嗎-畢竟水清則無魚。

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