本文來自：橙皮書（ID：chengpishu），作者：orangefans，經授權轉發。

cosmos 是一個很有意思的項目。如果要總結它的思想的話，這個2014 年成立的項目，初衷是讓每個人都可以輕鬆地擁有一條屬於自己的鏈。

在大部分人忙著打造公鏈、一統江湖的時候，cosmos 的創始人jae 有一些自己獨特的想法。他相信在大一統的公鏈之外，人們仍然需要有可替代的選擇，總有一部分人希望擁有一條屬於自己的鏈。甚至從其他角度來說，許多去中心化的應用本身也應該是一條獨立的鏈——比如，加密貓應該是一條鏈，fomo3d也應該是一條鏈，而不是公鏈上的應用。

為此，cosmos 團隊創造了許多工具，讓開發者可以像開發dapp 那樣輕鬆開發自己的鏈。最終，當許多“小而美”、“定制化”、“專業化”、“針對性特別強”的鏈，像無數江河流海湧現出來時，cosmos 會通過跨鏈協議和更大的網絡生態系統，為這些不同的鏈提供互相連接的能力。 cosmos 的目標是讓這些江河流海匯聚成區塊鏈的大海洋。

這篇文章希望用通俗易懂的語言介紹cosmos 到底是乾什麼的，它有趣的地方在哪，介紹完這些基礎信息後，文章末尾還有一部分橙皮書和cosmos 創始人jae 及其核心技術團隊對話的內容，從中也許你能更深刻地理解cosmos 的理念。

cosmos的起源：tendermint

本文來自：

不妨設想一下，如果讓你來設計這樣一套開發工具，你會怎麼設計？很顯然，第一步需要先把所有鏈都要用到的功能抽像出來。就像你要幫助別人製造一台電腦，需要先搞清電腦都有cpu、內存、以及顯示器這些東西一樣。

在這樣的背景下，有人就想，我能不能做一個工具，讓大家使用這個工具能更好更快的開發自己的鏈呢？就好像組裝電腦一樣，鍵盤、鼠標、顯示器、內存條，這些東西都是現成的、可獨立拆卸的，一個不懂計算機原理的人也能像拼積木一樣，製造各種各樣不同性能的電腦。

cosmos——準確的說，是cosmos裡的tendermint ——就這樣誕生了。

tendermint 是cosmos 裡面最重要的組成部分之一，它也是整個cosmos 生態的基礎。要理解cosmos，需要先弄懂tendermint。

簡單的說，tendermint是一個通用的區塊鏈開發框架。你可以藉助這個框架，快速定制開發自己的鏈。

不妨設想一下，如果讓你來設計這樣一套開發工具，你會怎麼設計？很顯然，第一步需要先把所有鏈都要用到的功能抽像出來。就像你要幫助別人製造一台電腦，需要先搞清電腦都有cpu、內存、以及顯示器這些東西一樣。

一條鏈的必要組成部分都包括哪些呢？

cosmos團隊認為可以這樣劃分：

• 網絡層：用來確保，在一個點對點的網絡裡，每個節點都能接收和傳輸一筆交易。

• 共識層：用來確保每個節點選出同一筆交易，這個交易將被允許對節點的狀態進行修改。在比特幣裡面，所謂“狀態”就是一系列賬戶的餘額（雖然是utxo模型，但為了簡化理解，我們可以這樣認為），礦工們就一筆交易達成共識，如果有效，這筆交易就會修改所有賬戶的餘額。

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  應用層：用來確保交易的處理。所謂“交易的處理”指的是：輸入一筆交易和一個狀態，這個應用就會返回一個新的狀態。在以太坊上，應用層其實就是所謂的evm 虛擬機。所有的交易進入虛擬機，虛擬機會根據調用這筆交易的智能合約的指示來修改狀態。

橙皮書（ID：chengpishu）

所以，tendermint的目標就變成了：

cosmos的起源：tendermint

tendermint包含兩部分的東西：

• tendermint包含兩部分的東西：

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  第二部分叫ABCI協議，Application Blockchain Interface。這部分是tendermint core 引擎和上面開發者自定義的應用層之間的接口。通過這個接口，應用層可以和底下的共識層和網絡層進行通信對話。 ABCI協議的特點，是讓一筆交易可以被不同編程語言和任何編程環境下的應用處理。

接下來，我們詳細看看這兩部分的東西：

tendermint core

tendermint core包括網絡層和共識層：網絡層方面使用的是gossip協議，這塊不重要，我們重點來看看共識層。

不妨設想一下，如果讓你來設計這樣一套開發工具，你會怎麼設計？很顯然，第一步需要先把所有鏈都要用到的功能抽像出來。就像你要幫助別人製造一台電腦，需要先搞清電腦都有cpu、內存、以及顯示器這些東西一樣。

拜占庭算法是一類解決共識的算法，它要求網絡裡的驗證節點一輪一輪地進行廣播和投票，最終達成整個網絡的一致性，以此來抵消節點離線、網絡通信延遲、惡意節點搗亂等問題。拜占庭算法需要至少2/3的節點是誠實節點，在tendermint裡面，這個2/3的節點不是指的節點的數量，而是指的節點所擁有的權益，也就是“錢”的數量——因為是pos機制，這個和我們一條鏈的必要組成部分都包括哪些呢？

此外大家都知道，拜占庭共識算法比如PBFT，是要求驗證節點必須是事先預設的一組固定的節點，但在tendermint裡，驗證節點可以動態變化，只不過這個動態沒法像比特幣POW 那麼靈活，你想加入就可以加入，想退出就可以退出。每次tendermint增加或者退出一組驗證節點，都需要經過至少2/3的節點的投票才能決定。

拜占庭算法是一類解決共識的算法，它要求網絡裡的驗證節點一輪一輪地進行廣播和投票，最終達成整個網絡的一致性，以此來抵消節點離線、網絡通信延遲、惡意節點搗亂等問題。拜占庭算法需要至少2/3的節點是誠實節點，在tendermint裡面，這個2/3的節點不是指的節點的數量，而是指的節點所擁有的權益，也就是“錢”的數量——因為是pos機制，這個和我們

64個節點，橫跨5個大洲，7個數據中心，使用商用的雲計算實例，可以提供超高的處理性能，每秒鐘處理上千筆交易，延遲在1-2秒之間。而且這種性能是在嚴苛的敵手假設裡也能夠成立的，哪怕系統裡有惡意節點故意投票作弊，也能保證一定的容錯性。

可以看到，tendermint 的好處體現在性能、安全這些方面。除此之外，tendermint的另一個優點在於它不會分叉，因為pos拜占庭共識算法都是出塊後就立即達成最終確定性的。

cosmos團隊認為可以這樣劃分：

網絡層：用來確保，在一個點對點的網絡裡，每個節點都能接收和傳輸一筆交易。

共識層：用來確保每個節點選出同一筆交易，這個交易將被允許對節點的狀態進行修改。在比特幣裡面，所謂“狀態”就是一系列賬戶的餘額（雖然是utxo模型，但為了簡化理解，我們可以這樣認為），礦工們就一筆交易達成共識，如果有效，這筆交易就會修改所有賬戶的餘額。

cosmos團隊認為，這個三層結構基本就可以概括一條鏈的所有東西了。同時，大部人想開發自己的鏈，其實都不太關心網絡層和共識層，他們自己想定義的是應用層的東西，因為這層負責業務邏輯。

可以看到，tendermint 的好處體現在性能、安全這些方面。除此之外，tendermint的另一個優點在於它不會分叉，因為pos拜占庭共識算法都是出塊後就立即達成最終確定性的。

tendermint包含兩部分的東西：

流程圖

第二部分叫ABCI協議，Application Blockchain Interface。這部分是tendermint core 引擎和上面開發者自定義的應用層之間的接口。通過這個接口，應用層可以和底下的共識層和網絡層進行通信對話。 ABCI協議的特點，是讓一筆交易可以被不同編程語言和任何編程環境下的應用處理。

拜占庭算法是一類解決共識的算法，它要求網絡裡的驗證節點一輪一輪地進行廣播和投票，最終達成整個網絡的一致性，以此來抵消節點離線、網絡通信延遲、惡意節點搗亂等問題。拜占庭算法需要至少2/3的節點是誠實節點，在tendermint裡面，這個2/3的節點不是指的節點的數量，而是指的節點所擁有的權益，也就是“錢”的數量——因為是pos機制，這個和我們

我們用一個更具象的例子來看看abci協議和應用層的關係，可能會更直觀一點。

比如說，我們想要以tendermint為基礎實現一個“假的比特幣”：比特幣就是一個記錄虛擬貨幣交易記錄的區塊鏈，網絡中每個節點維護一個經過所有人完全審計的UTXO數據庫。

我們需要利用abci做一個符合類似定義的系統。那麼Tendermint Core 主要負責這些事情：

• 我們需要利用abci做一個符合類似定義的系統。那麼Tendermint Core 主要負責這些事情：

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  建立一個權威的、不可被篡改的交易記錄（也就是一條鏈）

我們需要編寫的應用層的東西則需要負責：

• 維護UTXO數據庫

• 可以看到，tendermint 的好處體現在性能、安全這些方面。除此之外，tendermint的另一個優點在於它不會分叉，因為pos拜占庭共識算法都是出塊後就立即達成最終確定性的。

• 防止出現“花費不存在的交易”

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  有了tendermint core這個大殺器，你就可以在上面搭建各種各樣的鏈了，不管是公鏈、聯盟鏈還是私有鏈。

Cosmos SDK

好了，我們大概了解了tendermint到底是個什麼東西。

我們用一個更具象的例子來看看abci協議和應用層的關係，可能會更直觀一點。

有了Cosmos SDK，用戶只需要在SDK的基礎上實現其他插件模塊，處理一些鏈特有的業務。

cosmos團隊自己也利用這套sdk實現了一個例子叫Cosmos Hub，這個例子我們後面會涉及到。

跨鏈

我們已經了解了cosmos最核心的技術tendermint，也知道了cosmos sdk是乾什麼。接下來我們看看cosmos跨鏈這塊的技術。這也是cosmos未來最重要的想像空間。

當我們沒有很多條鏈的時候，跨鏈這個問題其實是不存在的。但隨著現在公鏈越來越多，跨鏈就成了需要解決的問題。兩條鏈需要彼此進行對話，比特幣和以太坊彼此要進行交易、傳送價值、交換各自的代幣，這個東西怎麼解決呢？

有這麼一個思路：

假設A鏈想要給B鏈發送10個x token，首先，這10個x token就會被鎖在A鏈上，不能動。然後，這10個x token被鎖定的密碼學證據從A鏈傳輸給B鏈，B鏈跟踪A鏈上的驗證節點，如果這個密碼學證據被至少2/3的驗證節點簽名過，那麼這筆跨鏈交易就是有效的，B鏈上就會產生相應的10個x token。

注意，B鏈上的10個x token其實並不是真的x token，因為x token只存在於A鏈上，B鏈上的x token只是A鏈上的x token的代理而已，這個代理token 需要配合一個證明了這些幣在A鏈上確實已經被鎖定了的密碼學證據。當這些token從B鏈上返回到A鏈，也是採用類似的機制。

維護UTXO數據庫

不過遺憾的是，目前IBC協議只支持簡單的價值傳遞，就是跨鏈發送token，還不支持邏輯、代碼或者其他數據的傳輸。

區塊鍊網絡

有了IBC這個跨鏈通信協議，我們如何構造一個互聯互通的區塊鍊網絡？

一種最直接的做法是，讓網絡中的每一條公鏈都和其他不同的公鏈之間建立IBC通信協議。這種做法簡單有效，但它有一個大問題：不具備擴展性。假設網絡中有100條不同的鏈，他們兩兩互聯就需要建立4590個鏈接。一旦鏈的數量增加，建立鏈接的數量也會迅速增加。

防止出現“花費不存在的交易”

這樣如果有100條鏈，他們總共只需要建立99條鏈接。但採用這種方式會面臨另一個問題：信任成本增高，一筆跨鏈交易出現雙花的風險也將大大增加。為什麼呢？如果A鏈發給B鏈的token是在A鏈上產生的，那麼B鏈只需要信任A鏈的驗證節點，但如果這個token是在C鏈上產生的，從C傳到A再傳到B ，那麼B鏈就需要同時信任A和C的驗證節點，最終這種跨鏈交易的驗證會非常麻煩。

我們已經了解了cosmos最核心的技術tendermint，也知道了cosmos sdk是乾什麼。接下來我們看看cosmos跨鏈這塊的技術。這也是cosmos未來最重要的想像空間。

zone和hub都是基於tendermint的區塊鏈：hub是跨鏈連接的中心，所有跨鏈的交易都通過hub統一處理；zone則是不同的子鏈。 zone通過ibc協議和hub連接在一起，不同的鏈彼此要進行跨鏈交易，只需要通過hub來代理就能完成。

這種跨鏈的架構，很容易讓人馬上想到另一個問題：所有跨鏈的通信都通過hub這個中心代理完成，這樣會不會違背區塊鏈去中心化的初衷？

這種跨鏈的架構，很容易讓人馬上想到另一個問題：所有跨鏈的通信都通過hub這個中心代理完成，這樣會不會違背區塊鏈去中心化的初衷？

值得一提的是，雖然跨鏈的確是大量依賴於cosmos hub的，但每個人都可以運行自己的hub，並不一定需要通過官方的cosmos hub。因此一定程度上也能保證跨鏈的去中心化。有點類似於：你可以自己運行一個hub，然後和幾個要好的朋友自己組成一個局域網，同時局域網和局域網之間又可以通過不同的hub連接起來。哪怕連接外網的hub癱瘓了，局域網內部的通信也不受影響。

非tendermint的鏈可以互相連接嗎？

到目前為止，我們有了tendermint，有了cosmos sdk，可以只關心應用層的業務邏輯，不去管底層的網絡與共識層，快速地開發自己的鏈。除此之外，我們還有cosmos hub和zone，可以讓這些基於tendermint打造的許多條不同的鏈互相連接在一起，擁有互操作性。

那麼，不基於tendermint的鏈，也可以互聯嗎？

有這麼一個思路：

cosmos針對後者的跨鏈需求，在zone的基礎上推出了新的組件——Peg-Zone。 Peg-Zone其實就是一個代理鏈，用來追踪原始鏈的狀態。

這套機制抽像出來，就是cosmos在使用的跨鏈通信協議——IBC協議，Inter-Blockchain Communication。 IBC就像一座橋，讓不同的鏈可以互相連通。關於IBC更詳細的定義可以查看這裡： https://github.com/cosmos/cosmos-sdk/tree/master/docs/spec/ibc

我們可以看一個現階段以太坊（還在使用POW共識）的例子：

那麼，不基於tendermint的鏈，也可以互聯嗎？

不過遺憾的是，目前IBC協議只支持簡單的價值傳遞，就是跨鏈發送token，還不支持邏輯、代碼或者其他數據的傳輸。

有了IBC這個跨鏈通信協議，我們如何構造一個互聯互通的區塊鍊網絡？

小結

二級標題

二級標題

cosmos認為，這套理念除了降低區塊鏈的開發成本，讓不同的鏈擁有互操作性之外，還有一個很重要的優點：可擴展性。

可擴展性

cosmos在可擴展性上的提升分為兩個方面：

• 垂直擴展：垂直方向上的性能提升，一方面體現在捨棄pow的共識算法，採用pos+拜占庭共識算法，另一方面體現在“把應用區塊鏈化”——在一個區塊鏈的虛擬機上開發dapp，這種dapp運行的效率，要比直接在一個內置了這種應用所需的交易類型、數據結構、狀態轉變函數的區塊鏈上運行，效率來得慢。

• 
  

  水平擴展：除了共識算法和區塊鏈本身的垂直擴展，可擴展性還可以依附於cosmos 未來想要提供的多鏈系統。這個未來的構想是這樣：網絡中有一群公共的驗證節點，負責保證一筆交易的安全，然後多條並行鏈分別執行這筆交易的一小部分，從而達到更快的交易處理速度。

cosmos認為，現在大多數開發者傾向於在以太坊上開發智能合約，而不願意開發自己的鏈，主要是因為開發一條鏈的難度太高了。但隨著tendermint的普及，開發一條鏈的成本會變的像開發一個智能合約一樣簡單。

訪談對話

cosmos關於區塊鍊和生態的理解非常有意思。可能會有不少人和橙皮書一樣，對cosmos堅信「每個人都應該擁有一條鏈」這個理念感到好奇。在此前上海萬向區塊鏈峰會上，橙皮書恰好有機會和cosmos創始人jae kwon 及核心技術開發團隊進行訪談，我們著重圍繞這一理念進行了探討，以下是對話節選：

橙皮書：如果用簡單的一段話來介紹cosmos是什麼，你認為cosmos不同點主要在哪裡？

cosmos在可擴展性上的提升分為兩個方面：

橙皮書：未來我們會擁有很多條鏈嗎？我感覺類比互聯網的話，我們可能會有不同的網站應用，但在這些網站應用下面，我們可能只會有一個tcp／ip 協議？

水平擴展：除了共識算法和區塊鏈本身的垂直擴展，可擴展性還可以依附於cosmos 未來想要提供的多鏈系統。這個未來的構想是這樣：網絡中有一群公共的驗證節點，負責保證一筆交易的安全，然後多條並行鏈分別執行這筆交易的一小部分，從而達到更快的交易處理速度。

橙皮書：我很好奇為什麼你會相信人們會有自己的鏈？因為你要自己維護一條鏈的話，其實是非常困難的？

cosmos認為，現在大多數開發者傾向於在以太坊上開發智能合約，而不願意開發自己的鏈，主要是因為開發一條鏈的難度太高了。但隨著tendermint的普及，開發一條鏈的成本會變的像開發一個智能合約一樣簡單。

二級標題

訪談對話

這里分兩種情況：如果是擁有即時確定性的鏈（比如採用POS和POA共識），只要適配IBC就可以接入cosmos的網絡生態；如果是採用POW 共識的概率確定性的鏈，那麼情況就要復雜一點。

橙皮書：未來cosmos會遇到哪些挑戰？

二級標題

參考來源：

https://blog.cosmos.network/understanding-the-value-proposition-of-cosmos-ecaef63350d | Understanding the value proposition of Cosmos – Cosmos Blog

可擴展性

cosmos在可擴展性上的提升分為兩個方面：

https://tendermint.com/docs/introduction/introduction.html#abci-overview | What is Tendermint? | Tendermint Core

https://blockgeeks.com/guides/what-is-cosmos-blockchain/ | What is Cosmos Blockchain ? Most Comprehensive Guide

垂直擴展：垂直方向上的性能提升，一方面體現在捨棄pow的共識算法，採用pos+拜占庭共識算法，另一方面體現在“把應用區塊鏈化”——在一個區塊鏈的虛擬機上開發dapp，這種dapp運行的效率，要比直接在一個內置了這種應用所需的交易類型、數據結構、狀態轉變函數的區塊鏈上運行，效率來得慢。

水平擴展：除了共識算法和區塊鏈本身的垂直擴展，可擴展性還可以依附於cosmos 未來想要提供的多鏈系統。這個未來的構想是這樣：網絡中有一群公共的驗證節點，負責保證一筆交易的安全，然後多條並行鏈分別執行這筆交易的一小部分，從而達到更快的交易處理速度。

https://cosmos.network/docs/sdk/core/intro.html