研究机构：Decoin Research Institute 德坤研究院

研究员: Zoe Diamond Diane Evelyn Maxwell Carole

Cosmos是Tendermint团队推出的一个支持跨链交互的异构网络，它是一个使用IBC（区块链间通信）协议交换数字资产和数据的应用程序和服务生态系统。

Cosmos 被誉为「区块链的互联网」，也被认为是区块链的 3.0 版本，旨在解决区块链交互操作和可扩展性问题，其区块链间通讯协议可以实现区块链的互联，支持不同区块链之间的资产转移。其旨在解决区块链可互操作性和可扩展性问题，提升交易速度。某种程度上，成为区块链上的互联网。

本报告将从宏观的跨链技术开始讨论Cosmos生态，并对Cosmos的白皮书和经济模型作出解读，再结合Cosmos团队发展、生态中的重点项目以及赛道竞争来对Cosmos生态进行具体的分析。

区块链之间互通性限制了区块链的应用空间，跨链技术被认为是实现万链互通的关键技术，它是区块链向外拓展和连接的桥梁。

随着区块链行业的发展，各类公链不断涌现，但由于技术、生态以及一些问题绝大多链与链之间无法连接互通，使得用户的数据、资产、应用割裂，形成「孤岛效应」。为了解决此问题，业界对跨链技术展开了积极的探索。

1.1. 区块链行业跨链技术的起源和发展

跨链就是通过技术让价值跨过不同的链，使得原本存储在特定区块链上的价值转换为另一条链上的价值，从而实现价值的流通。本质上和货币兑换是一样的，并非改变价值，只是价值兑换。

在行业早期相当长一段时间内，区块链技术都是基于单链的发展。当时普遍认知是区块链的性能优化和技术升级可以在单链上完成，一旦链内成员就项目发展方向无法达成一致时，只能通过硬分叉或重新设计一条链来解决。

直到2012年瑞波实验室提出了Inter Ledger协议以解决不同区块链系统之间的协同问题；再到2013年，Herlihy在论坛上提出了原子转移（atomic transfer）方案，该方案经过改进后成为一种主要的跨链模式，即哈希锁定模式。

随后出现更多创新，如莱特币、比特股以及以太坊，加速了比特币核心开发组的危机感。因而，在 2014 年 10 月，BlockStream 首次明确提出了侧链的概念。

2017 年，跨链项目 Polkadot 和 Cosmos 提出了搭建跨链基础平台的方案，通过基础平台可以兼容所有区块链应用，目前这两个项目还在开发中。

图1-1 区块链跨链技术发展图

区块链技术发展至今，跨链技术主要包括以下3种模式：公证人机制，侧链或中继链以及哈希锁定。

虽然跨链技术能促进现有区块链生态显著发展，但跨链技术目前仍处于初步探索阶段，尚未形成稳定体系，存在技术发展的不确定性，还有诸多问题有待解决。跨链技术的发展与跨链技术的应用模式密切相关。随着区块链行业应用的逐步落地和不断丰富，对跨链的需求也必定不再局限于交易。

优势：

1. 技术创新：链的创建——Tendermint

能有效针对比特币、以太坊的已存在的问题，Cosmos提出有针对性的解决办法。

比特币：代码库非常单一。所有三层——网络、共识和应用——混合在一起。且比特币脚本语言有限且用户不友好。

以太坊：通过将应用层转变为以太坊虚拟机 (EVM)。虚拟机能够处理智能合约，任何开发人员都可以将智能合约部署到以太坊区块链这个开放的系统上，从而构建去中心化应用程序 (dApps)。但它并没有简化区块链本身的开发，也存在可扩展性受限、授予开发人员的灵活性相对较低、每个应用程序都限制主权的弊端。

所以，Cosmos 提出Tendermint，它是一种将区块链的网络和共识层打包成通用引擎的解决方案，使开发人员可以专注于应用程序开发，而不是复杂的底层协议，上手简单。

同时 Tendermint 准备好公共或私有区块链且提出POS, 它具有即时终结性：只要超过三分之一的验证者是诚实的（拜占庭），就永远不会创建分叉。用户可以确保他们的交易在创建块后立即完成（比特币和以太坊等工作量证明区块链PoW中做不到的）且安全性较高。

Cosmos 不仅限于 Tendermint 链。事实上，任何类型的区块链都可以连接到 Cosmos。这得益于Cosmos 利用两种类型的可扩展性：垂直可扩展性与横向扩展性。

Cosmos 将在发布时提供非常好的垂直可扩展性，这将是对当前区块链解决方案本身的重大改进。之后，会在IBC模块完成后，实施横向扩展解决方案。

2. 安全创新：

Cosmos SDK，简化了建立在Tendermint BFT的顶级安全blockchain应用程序的过程。它基于两个主要原则：模块化与基于功能的安全性。

Cosmos SDK 的另一个优势在于，它的模块化允许开发人员在其上移植 Golang 中已经存在的任何现有区块链代码库，方便简单。

缺点：

1. 后起之秀是否能重获市场的认可，加强生态系统的囊括与包容性

从整个生态系统来看，Cosmos生态项目数量已超过260个。而同赛道Polkadot生态项目高达510多个。两者都涵盖了金融，基础设施，NFT，钱包，稳定币，Dapp等方面。Polkadot从应用数量来说热度更高，参与人数更多，构架适用性更高。Cosmos在这一方面稍有欠缺，所以这也是自2017年推出以来，一直未能抢占该赛道的龙头的原因之一，近期热度逐渐回升。这既是机遇也是挑战，在如何攻占市场方面抢占先机，得到用户更大的接受度、认可度，是Cosmos后期生态发展的重点之一。

2. 技术层面较复杂性，能否完备落地 Cosmos致力于技术创新，为了减少开发者在链上开发应用的难度，构建了CosmosSDK框架。以Cosmos Hub为中心，旁边链接其他的链，构成一个区块链互联网。整体的技术构架以新建居多，且主体开发团队在业内的经验不是那么丰富，代表作不多。在构建初期需要投入的人力、物力较多，且后期还需要做到与其他链的互联互通性，以完成实际应用。难度确实不小，且时间线路需要较长才能完成。彼时，是否还能在这个飞速发展、热点不断转换的的市场上占据一席之地，唯有时间才能解答这一切。

3.灵活性与安全性是否可以并存，Cosmos重点关注如何降低资产转移的难度，重视效率。但目前其跨链设计更像是一套框架模型，偏理想化。其子链更是只需要质押一定数量的Atom，即连接CosmosHub，过程更加简单快捷，成本更低。这也意味着其更容易遭受不同程度的攻击。其安全性相对于低，但灵活层次更高。

截至2022-01-05，Cosmos生态中市值排名前300的项目有8个，其中在前100名的项目有Terra ($LUNA),Crypto.com($CRO),Terra USD ($UST),Cosmos ($ATOM) 以及 Secret ($SCRT)。有4条市值排名前20的链是利用Cosmos SDK搭建的（Binance Chain，Terra，Cosmos Hub, Crypto.com Chain） 。搭建在Cosmos生态上的项目超260个，仅次于以太坊生态。

图1-2 Cosmos生态项目市值排行

2021年Cosmos生态的表现相对较为沉寂，但许多人认为在2022年Cosmos会有个比较好的表现，因为最近关于以太坊与模块化区块链的讨论越来越多，热度颇高，而Cosmos生态系统从一开始就以去中心化和模块化的核心思想为基础进行设计的。更有人认为比起与ETH生态抢占份额，Cosmos生态将来更有可能会与ETH生态共存。Cosmos正在准备的Evmos允许用户在两个完全不同的层（EVM和Cosmos）中无缝交换资产，也将为Cosmos生态带来一定的流量。

2021年是IBC（区块链间通信）进入市场的一年，Cosmos主链逐渐形成了蓬勃发展的互联经济。在2022年，由于Cosmos强大的技术栈和像Starport这样对开发者友好的区块链框架，并将IBC的互操作性植入其中，IBC的采用将真正发挥其作用。

综合来看目前各个主流的区块链平台，绝大多数开发者首选的还是以太坊、Cosmos和Polkadot：以太坊具有强大的开发者社区、Cosmos运行更加独立自主、Polkadot的可操作性与安全性更强，开发者将根据各自应用的需求在其中作出选择。

目前三者中以太坊的生态最为庞大，但已经可以预见其瓶颈与限制。行业后续的生态发展及趋势会越来越向Cosmos与Polkadot倾斜。但这三个主流生态平台的关系应该更趋向于互补而不是竞争，平台的格局与目标也应为实现更大更优的Web 3.0愿景而探索和发展。

Cosmos白皮书主要阐述了关于它的结构，网络治理，代币发行与激励，还有Cosmos的生态应用。

图1-3 Cosmos 白皮书简介图

2.1. 结构

2.1.1. TENDERMINT BFT

Cosmos 是一个由独立并行区块链组成的网络，每个区块链都由经典的 BFT 共识算法（拜占庭容错）提供支持。该网络中的第一个区块链将是 Cosmos Hub, 通过通信协议连接到其他的区块链。代币可以安全快速地从一个区域转移到另一个区域，而无需区域之间的流动**换。

2.1.2. 区块链间通信（IBC）

区块链之间的连接是通过称为区块链间通信协议（IBC）的协议实现的。IBC 利用 Tendermint 共识的即时确定性属性（尽管它可以与任何“快速确定性”区块链引擎一起使用）允许异构链相互传输价值（即代币）或数据。

IBC 的工作原理

IBC 背后的原理相当简单。让我们举一个例子，A链上的一个账户想要发送 10 个代币（让我们称它们为原子) 到B链。

2.1.2.1. 追踪

B链接收A链的头部，反之亦然，且允许每个链跟踪另一个链的验证器集。本质上，每条链行一个轻客户端另一个。

2.1.2.2. 连接

当 IBC 转账发起时，ATOM 被锁定在A链上。

图2-1 IBC 转账图解

2.1.2.3. 绑定证明

然后，将10个 ATOM 绑定的证明从链 A 中继到B链。

图2-2 绑定证明图解

2.1.2.4. 验证

该证明在B链上根据A链的头部进行验证，如果有效，则在B链上创建 10 个 ATOM 凭证。

图2-3 转账验证图解

请注意，在B链上创建的ATOM并不是真正的ATOM，因为 ATOM只存在于A链上。它们是A链中 ATOM在B上的表示，以及这些ATOM被冻结在A链上的证明。

当ATOM返回其原始链时，使用类似的机制来解锁它们。有关IBC协议的更全面描述，您可以查看此规范。

2.2. 网络治理

2.2.1. 验证人

拥有投票权的节点被称作“验证人”。验证人通过传播加密签名或选票，来参与网络治理并出块。

2.2.2. 轻客户端

比特币轻客户端必须同步运行区块头组成的链，并且找到工作量证明最多的那一条。Tendermint轻客戸端只需和验证组的变化一致，然后验证最新区块中预先提交的+⅔来确定最新情况，所以这个更简单方便。

2.3. 应用

2.3.1. 分布式交换

就像比特币作为分类账更安全一样，通过在区块链上运行使交易免受到内外部黑客的攻击，称之为分布式交换。

加密货币社区的去中心化交易所是基于“原子跨链”（AXC）交易。通过 AXC 交易，两个不同链上的两个用户可以进行两个在两个分类账上一起提交的转移交易，或根本不提交。

例如，两个用户可以使用 AXC 交易用比特币换取以太币，即使比特币和以太币没有相互连接。在 AXC 交易上运行交易所的好处是用户不需要相互信任或交易匹配服务。缺点是双方都需要在线才能进行交易。

鉴于此情况，Cosmos 的一个重要应用是 Cosmos DEX，借助 Tendermint、Cosmos 中心和 IBC，交易者可以将资金快速进出交易所，进出其他区域。

2.3.2. 以太坊扩容

解决扩展问题对以太坊来说是一个悬而未决的问题。由于 Tendermint 可以比以太坊的工作量证明更快地提交块，因此由 Tendermint 共识支持并在桥接以太上运行的 EVM 区域可以为以太坊区块链提供更高的性能。

2.3.3. 多应用集成

Cosmos 区域运行任意应用程序逻辑，这些逻辑是在区域生命周期的开始时定义的，并且可能会随着时间的推移由治理进行更新。这种灵活性允许 Cosmos 区域充当其他加密货币（如以太坊或比特币）的桥梁，并且还允许这些区块链的衍生品，使用相同的代码库，但具有不同的验证器集和初始分布。

3. Cosmos 经济模型解析

3.1. ATOM代币

$ATOM是Cosmos Hub（Cosmos中心）是多资产分布式账本的治理代币，初始供应量达2亿枚，目前总流通量达2.26 亿枚 $ATOM，总市值达$7,949,573,541。(截至2022-01-08）

3.2. 代币分配机制

Atom代币及验证人的初次分布会是Cosmos众销资助人占75%，预售资助人5%，Cosmos公司占10%，跨链基金会10%。从创世块开始，总Atom总量的1/3将作为奖励发放给每年绑定的验证人以及委托人。ICO（种子轮、战略轮及公开销售）的基准价为 $0.1，战略投资人和种子投资者分别有25%和15%的折扣。

图3-1 ATOM 代币的分配机制

图3-2 ATOM 代币的分配机制

3.3. 代币释放机制

$ATOME 采用的模型是通胀增发型，增发率在7%~22%，具体的比例根据当前Atom Staking的数量。当Stake数量大于整体Atom总量的1/3时，增发率为7%，小于1/3时，增发率为20%~22%。

图3-3 ATOM 代币的抵押通胀比例图

3.4. 激励机制

• 通过Staking质押$ATOM可以获得新生成的$ATOM代币奖励，以及部分交易费用。

• 质押$ATOM，可以在Cosmos Hub的治理决策中投票。（解绑需要等待21天）

• 通过中心化/去中心化交易所购买。

3.5. 生态模型

• Cosmos生态中的交易手续费用

• Staking质押$ATOM可以提高Cosmos Hub的安全性。

• 参与Staking节点验证或者将$ATOM委托质押给其他验证人

• 参与社区治理

• 交易所售卖

  Cosmos发展现状

Cosmos开发公司为Tendermint，Tendermint 是 Tendermint 共识协议和 Cosmos Hub 背后的原始核心开发团队。

其核心团队成员有：

由Interchain Foundation提供支持，核心组织：

图4-1 Cosmos 开发公司生态图

4.2. 融资情况

Cosmos是由Jae Kwon和Ethan Buchman于2016年创立，在ICO中为ATOM筹集了超过1700万美元。Interchain 基金会进行了多轮私人投资，公共筹款活动于2017-04-06结束。该基金会将这些铸造的 ATOM 的接收者分为四个不同的区块：私人贡献者、公共贡献者、All in Bits Inc (AiB) 和跨链基金会（ICF）。

投资机构：

图4-3 Cosmos 投资机构图

4.3. 项目进展

Cosmos发展路线如下：

表4-4 Cosmos 发展线路表