Cosmos Hub: Генезис межцепочечного взаимодействия
Cosmos, или Interchain, представляет собой экосистему независимых, взаимодействующих сетей, известных как appchains. В отличие от других многоблочных систем, таких как Ethereum или Polkadot, Cosmos не зависит от одной корневой сети для передачи данных и активов. В центре Interchain находится Cosmos Hub, который является первоначальной сетью и крупнейшей по рыночной капитализации. Он сосредоточен на межсетевом взаимодействии и безопасности.
Основное преимущество Cosmos заключается в его высокой децентрализации на социальном уровне. У каждой сети Interchain есть свое уникальное сообщество и система управления. В других многоблочных системах сообщества второстепенных сетей обычно тесно связаны с основной сетью.
Cosmos Hub был запущен в 2019 году с использованием технологий, разработанных Interchain Foundation и Ignite (или Tendermint). Различные группы, такие как Interchain Foundation, Binary Builders и другие, продолжают поддерживать развитие Cosmos. В экосистеме Interchain более 50 независимых сетей, каждая из которых поддерживается своими уникальными организациями.
Technology
Cosmos Hub - это блокчейн на основе доказательства доли (Proof-of-Stake, PoS), независимый и основанный на модели учета на основе аккаунтов, без встроенной функциональности умных контрактов. Cosmos Hub был создан с использованием различных технологий и стандартов из технологического стека Cosmos, таких как Cosmos SDK, CometBFT и протокол IBC, для обеспечения всех основных функций блокчейна (например, консенсуса). Другие специфичные для приложений сети в экосистеме Cosmos, известные как appchains, в основном созданы с использованием этих же технологий.
Cosmos SDK - это открытый набор инструментов для разработки программного обеспечения (SDK), предназначенный для создания независимых, мультивалютных, общедоступных блокчейнов на основе доказательства доли (PoS), таких как Cosmos Hub. Он также используется для создания приватных блокчейнов на основе доказательства полномочий (PoA). Блокчейны, созданные с использованием Cosmos SDK, обычно называют appchains (блокчейны, специфичные для приложений).
SDK разработан вокруг модульного исполнительного стека, который позволяет приложениям сочетать элементы по своему усмотрению. Модульный дизайн предоставляет разработчикам возможности для настройки и гибкости, позволяя при этом быстро разрабатывать, используя готовые, открытые элементы.
Разработчики, работающие с Cosmos SDK, могут сосредоточить усилия исключительно на слое приложения, не заботясь о других функциях, таких как консенсус, сетевое взаимодействие или межсетевое взаимодействие. Эти другие функции обеспечиваются CometBFT, IBC и другими функциями в стеке appchain.
Cosmos SDK используется для создания пользовательского слоя приложения, в то время как CometBFT обеспечивает надежное воспроизведение этого слоя на всех узлах сети. CometBFT, движок, независимый от приложений, управляет сетевым взаимодействием и консенсусом через два основных компонента:
- Алгоритм консенсуса, то есть Tendermint.
- Сокет-протокол, то есть Application Blockchain Interface (ABCI).
Tendermint - это алгоритм с толерантностью к византийским ошибкам (BFT). CometBFT обеспечивает мгновенную окончательность благодаря Tendermint, в отличие от вероятностной окончательности в большинстве других сетей. Tendermint использует систему Bonded-Proof-of-Stake (BPoS), где валидаторы выбираются для создания и подписи блоков на основе их доли. После запроса на отмену ставки валидаторам и делегаторам нужно ждать 21 эпоху (примерно 1 день) для получения своих токенов.
ABCI - это интерфейс для подключения слоя приложения к Tendermint. Этот протокол может быть реализован на любом языке программирования, что делает CometBFT совместимым с любым слоем приложений.
Запущенный в 2021 году, протокол Inter-Blockchain Communication (IBC) не является конкретной реализацией моста, а скорее стандартом для мостов. Cosmos Hub общается с другими appchains через IBC.
IBC позволяет разным блокчейнам устанавливать межсетевые соединения без добавления доверия третьим сторонам. Участвующие сети доверяют моделям безопасности друг друга и используют общий стандарт обмена сообщениями для верификации изменений состояния. Это делает сообщения IBC зависимыми от минимальной безопасности базовых сетей. IBC продолжает развиваться, добавляя функции, такие как Interchain Accounts (ICA) и Interchain Queries (ICQ) через предложения Interchain Standards (ICS).
IBC также опирается на мгновенную окончательность Tendermint и CometBFT, что делает его несовместимым с сетями с вероятностной окончательностью, например, Ethereum. Команды, такие как Electron Labs и zkBridge, работают над совместимостью IBC с Ethereum. Другие проекты также стремятся интегрировать IBC с другими экосистемами, например, Composable Finance, который нацелен на интеграцию с экосистемой Polkadot.
Общая Безопасность и Реплицированная Безопасность
Общая безопасность позволяет валидаторам одной сети использовать стейкинг для участия в консенсусе другой сети. Так, сети с меньшим капиталом могут "арендовать" безопасность у крупных сетей, таких как Cosmos Hub.
Cosmos Hub не может делиться своей безопасностью произвольно, но это можно осуществить через систему управления. Реплицированная безопасность означает использование полного набора валидаторов Cosmos Hub другими цепочками, разрешенное голосованием по управлению.
После принятия Предложения 792, Neutron стал первой цепью, использующей валидаторов и безопасность Cosmos Hub через реплицированную безопасность. Затем последовал Stride. На август 2023 года только Neutron и Stride используют эту модель. Neutron служит расширением CosmWasm для Cosmos Hub, а Stride обеспечивает ликвидный стейкинг для разных сетей и активов Interchain.
В Interchain существуют другие модели общей безопасности. Mesh Security предлагает двустороннюю безопасность для сетей с валидаторами и сосредоточена на стейкерах. Эту модель изучают и в Cosmos Hub, и в Osmosis. Babylon стремится использовать Bitcoin для доступности данных PoS-цепей.
Для реализации Mesh Security, скорее всего, будет использован CosmWasm для необходимой логики. Cosmos Hub не поддерживает произвольные смарт-контракты, но CosmWasm, базирующийся на Web Assembly (WASM), продолжает рассматриваться сообществом.
Opt-in Security позволяет каждому валидатору индивидуально выбирать, какие цепи он поддерживает, вместо обязательной поддержки всеми валидаторами. Это понижает порог для безопасности цепи и напоминает совмещенную добычу.
Токен ATOM
Нативный токен Cosmos Hub, ATOM, совместим с ICS-20, что позволяет пользователям передавать ATOM между цепями, подключенными через протокол IBC. Токен выполняет следующие функции:
- Транзакции на Cosmos Hub требуют комиссию, оплачиваемую в ATOM.
- Владельцы токенов могут ставить ATOM для работы валидатора, обеспечивая безопасность сети и получая вознаграждения.
- Владельцы токенов могут делегировать ATOM существующему валидатору, помогая обеспечивать безопасность сети и получая часть вознаграждений валидатора.
- Все ставленные и делегированные ATOM могут быть использованы для голосования в процессе управления сетью.
- Как токен ICS-20, ATOM может быть использован для peer-to-peer транзакций в любой подключенной сети Cosmos.
ATOM имеет общий объем предложения в ~350 миллионов и рыночную капитализацию в ~$4 миллиарда по состоянию на август 2022 года, что представляет экономическую безопасность Cosmos Hub. Из первоначального распределения в 189 миллионов ATOM в 2019 году, 68% были проданы в рамках первоначального предложения монет (ICO). Основные участники, внесшие вклад в открытые технологии, используемые Cosmos Hub, также получили части из первоначального распределения.
Выпуск
Валидаторы зарабатывают токены тремя способами. Весь доход валидаторов делится с делегаторами на основе установленной комиссионной ставки.
- Все транзакционные комиссии распределяются пропорционально между валидаторами в соответствии с процентом от общего количества ставленных ATOM.
- Вознаграждения за блоки распределяются пропорционально между валидаторами с темпами от 7% до 20% в соответствии с процентом от общего количества ставленных ATOM. Эти вознаграждения создают инфляционное давление.
- Бонус начисляется линейно, когда создатель блока включает в себя более 2/3 предварительных согласий. Если предложивший включает 2/3 предварительных согласий (минимум для валидности блока), то дополнительно начисляется 1%. Процент может достигать 5%, если предложивший включает 100% предыдущих предварительных согласий. Эти бонусы создают инфляционное давление.
Существует два типа дефляционного давления на токен ATOM:
- Сжигание - В Cosmos Hub есть механизм управления на блокчейне, где держатели ATOM могут голосовать и представлять предложения. Эти предложения охватывают вопросы, такие как изменение параметров консенсуса и распределение средств коммунального бассейна. Чтобы предложение было принято, на него должно быть внесено минимум 250 ATOM от любого держателя токена. Если предложение отклонено, этот депозит сжигается.
- Уменьшение - Награды валидатора в ATOM могут быть уменьшены, если транзакция дважды подписана или валидатор находится в автономном режиме в течение продолжительного периода.
Пользователи, ставящие токены ATOM и соответствующие системным требованиям, могут работать валидаторами, обеспечивая безопасность сети и получая награды. Награды получают только 180 лучших валидаторов, ранжированных по объединенным самостоятельно ставленным и делегированным токенам ATOM. Награды выплачиваются дополнительными токенами ATOM из выпуска наград за блоки (~7% от общего количества токенов в год) и транзакционных комиссий.
В Cosmos Hub 180 активных валидаторов. Еще 147 валидаторов неактивны, так как они не входят в топ-180. Еще 203 валидатора в настоящее время заблокированы из-за нарушений, например, пропуска блоков, двойной подписи и т. д.
С момента создания было представлено 121 предложение по управлению на блокчейне для Cosmos Hub, из которых 79 были приняты. Cosmos Hub использует комбинацию внеблокчейновых и блокчейновых процессов управления. Предложения по улучшению сети и изменениям параметров обсуждаются вне блокчейна, обычно на форуме управления Cosmos, а также на различных социальных платформах.
После того как предложение попадает в систему управления на блокчейне, держатели ATOM голосуют за его утверждение. Голосовать могут только те, кто ставит или делегирует свои токены ATOM. Валидаторы и делегаторы голосуют по предложениям, причем 1 ATOM равен 1 голосу.
Делегаторы могут позволить своим валидаторам голосовать от их имени или вручную войти, чтобы не согласиться с выбором их валидатора. Все валидаторы имеют право голоса, но для учета их голосов валидаторы должны быть в топ-180 к концу периода голосования.
ATOM 2.0
Предложение ATOM 2.0 предлагало новую экономику для токена ATOM с целью сократить его выпуск в течение нескольких лет, а затем полностью устранить инфляцию. Также была цель улучшить эффективность капитала и сделать ATOM резервным активом Interchain с помощью жидкого стекинга. Несмотря на отклонение первоначального предложения, отдельные компоненты продолжали рассматриваться. Два предложения (увеличение размера казначейства и введение жидкого стекинга) были приняты позже.
В сообществе до сих пор обсуждаются другие особенности ATOM 2.0, такие как модели безопасности без разрешений и координация для технологий Interchain. Однако предложения о сжигании ATOM на основе комиссии за транзакции, стимулировании владельцев стекинга токенов и улучшении механизма комиссии Cosmos Hub были отклонены.
Interchain
Interchain - это сеть независимых блокчейнов, соединенных общим протоколом интероперабельности: IBC.
Многие сети Interchain являются блокчейнами, созданные для конкретного применения. Такой дизайн предоставляет разработчикам большую гибкость, так как архитектура может быть оптимизирована для одной функции, в отличие от универсальных платформ, таких как Ethereum.
Хотя отдельный блокчейн может не иметь такого же широкого охвата, как универсальная сеть, группа таких сетей может конкурировать благодаря эффекту сети. Interchain предлагает специализированные слои приложений и эффект связанности сетей. Главное преимущество - возможность сочетания разных блокчейнов, сохраняя каждую сеть независимой.
В отличие от других мультиблокчейных экосистем, Interchain не зависит от одной главной сети. Каждая сеть полностью независима, подобно мини-DAO со своим управлением.
The Multichain Model
Interchain и IBC
Для обеспечения полной интероперабельности между каждой сетью приложений (appchain) необходимо n^2 соединений IBC. Чтобы упростить этот процесс, Interchain использует топологию "хаб и спица". Хотя у Interchain может быть несколько "хабов", в целом это классическая децентрализованная модель.
Большинство сетей Interchain, называемых "Зонами", либо специализируются на одной функции, либо предоставляют более общую платформу для разработки приложений, например, как Ethereum. Некоторые сети, такие как "Хабы" (с Cosmos Hub в качестве основного примера), специализируются на интероперабельности, обеспечивая пересылку и проверку данных между разными сетями в обмен на комиссии. Благодаря Tendermint и IBC любая сеть Interchain может соединяться с другой и, таким образом, обеспечивать доступ к другим сетям, подключенным к IBC.
Децентрализованный дух Interchain подтверждается тем, что роль "Хаба" в интероперабельности не ограничивается только Cosmos Hub. Сети могут сохранять свою независимость, не привязываясь к Cosmos Hub, что также способствует масштабированию, позволяя "Хабам" интегрироваться с определенными группами сетей по разным причинам, например, географическим или идеологическим.
Сети Interchain
Все сети Interchain соединены через IBC. Не все сети, созданные на Cosmos SDK, используют IBC, в то время как некоторые сети, такие как Kusama, используют IBC, но не были созданы на Cosmos SDK. Interchain предлагает разнообразие секторов, таких как:
Децентрализованные финансы (DeFi):
- Osmosis: децентрализованная биржа (DEX).
- Injective: платформа для производных финансовых инструментов.
- Terra Luna: эмитент алгоритмически стабильных монет.
- Celestia: модульный слой доступности данных.
- Nyx: инфраструктура обеспечивающая приватность на уровне сети через Nym mixnet.
- Akash: децентрализованная вычислительная сеть.
Конфиденциальность и защищенные вычисления:
- Namada: протокол конфиденциальности для разных активов.
- Penumbra: сеть для защищенных кросс-чейн обменов.
- Secret Network: сеть с приватными вычислениями через полностью гомоморфное шифрование.
- THORChain: кросс-чейн DEX.
- Axelar: мост между разными сетями.
- Wormhole: мост между Interchain, Ethereum, Solana и другими сетями.
Интеграция между экосистемами:
- Babylon: решение в области безопасности, использующее Bitcoin.
- Evmos: сеть, совместимая с EVM и соединенная с Ethereum.
- Composable Finance: сеть, соединяющая Interchain и Polkadot через IBC.
Экосистема разработчиков
Более 400 человек внесли свой вклад в разработку Cosmos Hub, включая такие организации как Interchain Foundation, Informal Systems, Iqlusion и Ignite (ранее All in Bits Inc.). Interchain имеет более 500 полноценных разработчиков и свыше 1,600 разработчиков-фрилансеров, как сообщает Electric Capital. Эти показатели уступают только Ethereum и Polkadot.
В Interchain, CosmWasm VM облегчает привлечение разработчиков по сравнению с VM, использующими специализированные языки (DSLs). Благодаря совместимости с Cosmos SDK, CosmWasm используется многими appchains, улучшая функциональность смарт-контрактов. В Cosmos Hub продолжается изучение CosmWasm. Кроме того, в экосистеме существует множество сред выполнения с различными VM, так как CometBFT’s ABCI достаточно гибок для поддержки любого прикладного слоя.
Конкурентная среда
Interchain - это не единственная многоблочная экосистема. Примерами других таких систем являются rollup-центричный подход Ethereum и парачейны Polkadot. Но Interchain отличается акцентом на суверенитет, в то время как другие экосистемы фокусируются на общей безопасности.
Ethereum разворачивает множество L2 rollups, планируя составные экосистемы и масштабирование. В отличие от модели Cosmos, модель Ethereum предоставляет децентрализацию цели и пропускной способности, но не социальную децентрализацию. Эта централизованная модель хороша для сотрудничества, но не поощряет идеологическое разнообразие.
В Interchain множество идеологически различных групп. Например, THORChain сосредоточен на обмене родных активов; Namada и Penumbra на приватности; Secret Network на шифровании. Но все они в Interchain из-за удобства работы с Cosmos.
Модель rollup меняется с появлением независимых слоев данных (например, Celestia). Большинство L2 используют EVM и связаны с Ethereum.
Некоторые независимые сети, такие как Celo, рассматривают переход из L1 в Ethereum L2. В июне 2022 года dYdX начал миграцию, чтобы стать частью Interchain.
Ethereum, Polkadot и другие могут в будущем интегрироваться с IBC и присоединиться к Interchain. Создание мостов между системами - сложная задача, но команды уже работают над этим.
Заключение
Cosmos Hub является символическим лидером сегмента Интерчейн с 2019 года. Он остается пионером в области общих технологий, объединяющих суверенные сети Interchain. Однако его роль выходит за рамки технологического лидера: он также становится потенциальным центром безопасности для некоторых сетей Interchain.
В 2023 году Cosmos Hubвновь занял лидирующие позиции в Межцепочечном пространстве, внедрив систему репликативной безопасности. Благодаря Neutron и Stride, первым сетям, принявшим Replicated Security, набор валидаторов Cosmos Hub теперь распространяет безопасность на несколько сетей. При этом другие сети Interchain сохраняют свою автономию как в технических аспектах, так и в плане социальной координации. Имея надежный набор валидаторов и значительный объем рынка токена ATOM, Cosmos Hub готов предложить Replicated Security другим сетям, а также другие механизмы общей безопасности.