Cosmos和Polkadot的跨鏈是一回事嗎？具體方案有何區分？_區塊鏈

來源：?Polkadot生態研究院

背景

談到區塊鏈的發展，用一個較為形象的比喻來形容可能更為貼切，它就像春秋時期的朝代更替一般，最開始還是零零散散的諸侯分割，各自為地，發展到后來往往需要有一定統一的東西出現，不管是貨幣、語言抑或度量單位，而這就是區塊鏈發展的未來雛形。

如果說2017年之前的區塊鏈是諸侯分割，那么之后的2年中，人們談論更多的可能是如何讓無數條鏈變得略加統一些，畢竟每一條公鏈都聲稱自己會是未來的底層操作系統，但哪怕真的有10條這樣的“鏈”產生，人們也依然無法達成“鏈間協作”的目的。

尤其是當區塊鏈的協議越來越多、資產交互也越來越頻繁時，人們迫切需要一類技術來讓不同鏈之間能夠產生交互，而這就是“跨鏈”技術慢慢產生和逐漸成熟的原因。

當然，跨鏈并不是最近兩年才出現，跨鏈最早可追溯到2012年，當時的瑞波實驗室提出了一種名為Interledger的協議，該協議旨在連接不同區塊鏈賬本并實現它們之間的協同，而它的目標是要打造一個全球統一的支付標準，創建統一的網絡金融傳輸的協議。

簡單來說瑞波帶來的跨鏈更像一種支付協議，它通過設定一個自動執行的“中間商”，讓交易雙方的信息匯聚到一起，一旦雙方約定達成，便自動完成交易，其實這種跨鏈更像后來的一種特殊智能合約，而不是我們現在所熟知的跨鏈。

那么，在跨鏈提出來的8年后，跨鏈領域究竟發生了怎樣的巨變，又將走向何方，我們嘗試通過Polkadot和Cosmos兩個跨鏈項目來深度剖析跨鏈的發展，以饗讀者。

什么是真正的跨鏈？

1跨鏈的誤解

當然，當我們談到跨鏈時，大家可能都聽過這個詞，甚至把它作為2020年的區塊鏈熱門詞匯也不足為過，畢竟區塊鏈的世界也需要一些新鮮的故事來填補歷史的空缺，至于智能合約和公鏈已經是2年前的故事，而跨鏈似乎更符合區塊鏈發展的宏偉目標，雖然事實也確實如此。?

不過，市場上有不少人對跨鏈似乎存在一些誤解，而這些誤解對于理解什么是真正的跨鏈又產生了門檻，因此，我們先從幾個常見的誤解說起。

A、跨鏈是讓鏈上資產像互換位置一樣交換？

談到跨鏈，有些朋友可能真的以為跨鏈是能把類似比特幣鏈上的資產通過“跨鏈”的方式轉移到以太坊上來，就像把桌子上的蘋果和梨交換位置一樣，似乎這樣聽起來的確很神奇，但跨鏈真的如此嗎？

在區塊鏈世界里我們常講的跨鏈其實更像一種人民幣和美元兌換的關系，什么意思呢，跨鏈好比我們將人民幣兌換成美元，歐元或者其他貨幣，而中間的兌換過程我們稱為跨鏈，這也是較早期跨鏈所留存的形態，但它并不是物物交換一般的真實轉移，而是價值的對等交換。?

TOKI將與Noble合作，將完全抵押的日本穩定幣引入Cosmos生態系統:金色財經報道，TOKI是跨鏈橋提供商和Progmat的合作伙伴，將與代幣發行協議Noble合作，將完全抵押的日本穩定幣引入Cosmos生態系統。[2023/7/7 22:22:55]

因此，2012年之后幾年提出的跨鏈其實通常代指資產跨鏈，它包括了大家熟知的雙向錨定、哈希時間鎖、原子交換、資產質押轉移、網關和聯邦簽名等等，而這些是實現的方式，它們的目標都不是為了完成變魔法一般的將鏈上比特幣轉換成其他類型的通證，而只是資產的形式轉換。

B、跨鏈的實現路徑非常簡單？

也許很多人聽到跨鏈技術時會覺得這是一個極為簡單的理工科工程，畢竟從字面上來理解的意思似乎非常簡單，就像把信息從A地傳輸到B地一樣，只要通過手機或者物流即可完成，但事實上，對于跨鏈而言，并非這般簡單。

哪怕是資產跨鏈這種聽起來較為容易的方式，人們已經摸索了很多年，通過不同的方式來嘗試突破一些問題和瓶頸，但依然沒有找到一種最好或者更加普世的方式來完成這一目標。

例如我們從幾年前就看到了在提的比特幣側鏈，其中雙向錨定作為比特幣側鏈技術中非常重要的概念，目的是實現比特幣主鏈幣和側鏈幣之間的跨鏈。雙向錨定能夠讓側鏈“知道”主鏈上的特定幣是否處于鎖定狀態，并且依此鎖定狀態來解鎖或銷毀對應數量的側鏈，這就好像BTC“跨”到了側鏈，或者反過來，側鏈幣“跨”回了主鏈，但發展至今資深技術人員依然認為該方式太過簡陋，甚至存在不少安全隱患。?

所以，跨鏈并沒有大家想得那般簡單，實際上它要比我們預想的復雜的多，正因如此也才成為了區塊鏈行業需要攻堅的問題。

C、跨鏈的實現方式只有一種？?

這可能是大部分不太懂技術的區塊鏈從業者常犯的一個錯誤，他們會認為區塊鏈的跨鏈方式其實只有一種，而大家都在朝著一個正確的方式努力，但相信通過上面兩點的講解，大家不會再這樣認為了，跨鏈的實現方式其實包羅太多，只是我們把它們都統稱為了跨鏈。

我們將在下節較為詳細的為大家講解目前跨鏈常見的幾種實現方式，相信會讓大家有豁然開朗的感覺。

2實現跨鏈的方式

既然跨鏈的實現方式不止一種，那么目前可以有哪些值得關注的跨鏈方式呢？當然我們嘗試不從那些復雜的技術名詞入手，以一種更好理解的方式為大家講解跨鏈的幾個主流方式。

A、中心化網關跨鏈

分布式路由協議 Syntropy 放棄 Polkadot 生態選擇 Cosmos 進行 Web3 開發:12月27日消息，分布式路由協議 Syntropy 宣布停止其基于 Substrate 的 Amber Chain 上的驗證者程序，并且決定從 Polkadot 生態系統切換到 Cosmos 生態系統。Syntropy 解釋稱，其開發團隊在使用 Substrate 框架進行構建時面臨著多重挑戰，最終確認 Cosmos 區塊鏈最適合其用例。[2022/12/27 22:10:55]

顧名思義這是一種由一個權威機構外部預言機模式輸入的一種跨鏈方式，通過引入外部力量接入跨鏈，相當于借助第三方機構來完成跨鏈動作，就好比轉賬借助銀行系統一樣，該方式雖然效率較高，但也存在一些安全隱患。?

B、多簽托管跨鏈

相較于上一種方式，在單個中心化的基礎上加入了一組權威機構，通過他們投票來承擔跨鏈數據的交互，這點類似于議會制度一樣，因為多機構的存在進一步提高了安全性，但相對地，效率也大打折扣。

C、鏡像跨鏈

鏡像跨鏈是一種更為趣味的解決跨鏈的方式，它通過最大資產鏡像合成其他小額資產，來完成經濟學上的虛擬跨鏈，比如Synthetix就是用它的數字資產SNX，以超額抵押幾倍價值的SNX來合成小額的其他資產。

D、輕節點跨鏈

沿著前面幾種跨鏈思路深入下去，我們可以找到另一種跨鏈思路，也就是完全由代碼來托管數據的交互，不需要任何中間人執行，當然這是較理想的方式，理論上它可以最終完成塊頭Header跨鏈、交易Transaction跨鏈和終極的共識跨鏈，但也意味著技術實現最難，需要更多時間和精力去開發。

3真正的跨鏈

雖然市面上關于跨鏈的具體實現方式不下10種，甚至每年還會有新的關于跨鏈的名詞出現，但我們回到本質上來看跨鏈這個問題，并思考到底什么才是真正的跨鏈。

最近一位區塊鏈技術資深人士談到了一個更有趣的關于跨鏈的描述，首先他給共識穿透下了個定義，共識穿透是指兩條不同共識的區塊鏈，如何從共識層打通，讓兩條鏈互聯有無，最終實現共識跨鏈。

綜上我們認為跨鏈的基本作用是實現鏈間資產的交互，其次是信息交互，而放大來說，跨鏈需要解決的其實是相同共識下鏈與鏈之間的信息傳遞與交互，但更本質來說跨鏈解決的是不同共識下鏈與鏈之間的Transaction，而能解決這個問題的方式或者技術我們稱為跨鏈。

跨鏈項目Cosmos主網升級提案已開啟投票 目前投票率為19.10%:據官方消息，跨鏈項目Cosmos?（ATOM）的“Stargate”主網升級提案已開啟投票，Cosmoshub-3將于北京時間1月28日14:00升級為Cosmoshub-4。截至目前，投票率為19.10%。預計投票結束時間為北京時間1月26日11:17左右。[2021/1/13 16:02:46]

當然，這只是目前我們認為關于跨鏈較為準確的定義，但隨著區塊鏈的發展，不排除會有更有趣的描述出現。

為什么區塊鏈需要跨鏈？

1打破區塊鏈信息孤島困境

USDT是目前市值最高，使用范圍最廣的穩定幣，是Tether公司推出的基于穩定價值貨幣美元的加密貨幣TetherUSD，1USDT=1美元。Tether公司嚴格遵守1:1的準備金保證，即每發行1個USDT，其銀行賬戶都會有1美元的資金保障。

而USDT也是幾經周折在多條區塊鏈上發行，從最開始基于Omni協議發行，再到后來開始在以太坊上發行ERC20版本的USDT，再到之后在波場上發行TRC20版本的USDT，如此一步步發展最終成為了市值第三的加密貨幣。

而由于USDT是有對應的美元作為支撐的，所以USDT可以隨著保障的美元數量的增加而增發，但是也經常會遇到這樣的情況，比如今年DeFi火熱，以太坊上的許多ERC20的USDT被所到DeFi項目中，使得ERC20的USDT不夠用了，這時如果緊急增發USDT很難快速籌集到大體量的美元，沒辦法，Tether公司不得不把TRC20上的USDT轉移到以太坊上，以滿足市場需要。Tether公司采用的方法，是把TRC20的USDT銷毀一部分，再在以太坊上增發同樣數量的ERC20版USDT。

而后，波場上的一些DeFi項目也逐漸誕生，又出現波場上的TRC20版USDT不夠用了，所以，Tether公司不得不經常將幾條區塊鏈上的USDT來回轉移。

這就是目前區塊鏈的一個大的痛點，區塊鏈與區塊鏈之間并不能隨意的轉移數據，每個區塊鏈生態做的再好，也只是相當于一個發展很好但卻不能與其他城市互通的城市，而這就是信息孤島。

而好的區塊鏈應用，肯定不滿足于只在一條區塊鏈上，正如我們剛才舉例的USDT。還有一種方式是，類似于路印協議以另一個名字的加密資產LRN發行在NEO鏈上，來做到在NEO上擴展路印協議的使用場景。?

所以，如果有一種跨鏈技術，能將不同區塊鏈的數據進行互相交互，Tether公司和路印協議的團隊就不用那么麻煩地在不同的鏈上來回折騰了。而Polkadot的設計初衷就是能將所有區塊鏈鏈接在一起，互聯互通，最終形成一個由多個區塊鏈組成的互聯網絡，它完美的契合了這個需求，未來想要在多個區塊鏈上應用的區塊鏈應用項目，只需要在Polkadot上發行，就可以將這個應用擴展到所有區塊鏈上了。

Cosmos發布IBC1.0實現候選版本，包括支持異步確認等特性:12月17日消息，跨鏈項目Cosmos（ATOM）發布跨鏈通信協議（IBC）1.0實現候選版本，主要特性包括支持異步確認、高度抽象和升級支持、版本協商解決、治理下客戶端恢復、跨鏈轉移面額跟蹤、設置每個連接的數據包延遲段、確定性標識符選擇等。

另外，在CosmosHub完成星際之門Stargate升級后可供任何人創建IBC客戶端、連接和通道，不過仍無法使用IBC的代幣傳輸協議（ICS20）在Hub之間轉移代幣，Hub治理必須通過第二個參數更改建議，以便激活跨鏈傳輸，這將由治理決定更改時間。一旦激活，IBC傳輸將完全是無需許可的。[2020/12/17 15:32:14]

2提供區塊鏈性能

今年DeFi大熱，以太坊再次證明了它是區塊鏈領域里最大的區塊鏈應用平臺，在這段DeFi盛宴中，一些區塊鏈的老問題又再次走到臺前，讓我們難以忽視它。?

目前，90%以上的DeFi項目都在以太坊上，帶來結果之一就是以太坊和ERC20的Token轉賬速度變慢，轉賬費用飆升。以太坊的轉賬Gas費在很長一段時間平均在500Gwei以上，居高不下，最高還到過1000Gwei，而這也嚴重影響了DeFi生態以外的項目和組織。

NFT市場Cargo創始人SeanPapanikolas就曾表示，NFT行業正處于一個拐點。但由于Gas價格飆升，以太坊可擴展性不足給該行業的新參與者帶來了壓力。而高Gas費已經導致一些平臺開始致力于Layer2擴展，也就是二層網絡的解決方案，而還有一些項目方則將目光投向了其他的區塊鏈，完全離開了以太坊。

另一方面，交易所也是另一個受害者，高昂的轉賬費讓許多交易所在用戶每次轉賬以太坊和ERC20的時候都要虧上幾美金甚至更多。而美國最大的加密貨幣交易所CoinbasePro不堪重負，最后發布公告讓用戶來承擔轉賬的網絡費用。?

提高性能，降低轉賬費用，對區塊鏈進行擴容已是迫在眉睫的剛需。

目前擴容的方案有兩大類，一類是鏈上擴容，通過修改區塊鏈的修改規則，包括區塊大小、共識機制等來做到。比如，加密貨幣圈就曾經熱議過，考慮把比特幣的區塊大小增加來提高比特幣的轉賬速度。又比如，以太坊2.0的設計，是將共識機制由PoW轉換成PoS，并采用改變網絡驗證方式的分片技術來提高效率。

第二類則是鏈下擴容，比如我們常說的Layer2擴展，也就是二層網絡的擴展方式。二層網絡顧名思義，是把一條區塊鏈上的數據交給另一個網絡來處理，處理好了再傳回來。這其中也分為中心化的解決方案，比如比特幣的鏈下擴容方案——閃電網絡，也有去中心化的解決方案，比如能將比特幣跨過來的ChainX，區別在于第二個網絡是否是區塊鏈，中間過程是否是通過智能合約完成的。?

Cocos-BCX 陳昊芝：委托和分區見證可以優化網絡事物處理效率:5月18日18:00，Cocos-BCX 發起人陳昊芝做客MXC抹茶社區，就《Cocos-BCX，下一代游戲數字經濟平臺》進行主題分享。

陳昊芝表示：“現有區塊鏈技術能夠提供足夠高 TPS，但仍在降低事務處理的確認時延問題上缺乏解決方案。針對落地中的實際問題，Cocos-BCX 提出了極小延遲的事務執行確認設計。Cocos-BCX 在委托見證的基礎上提出了分區見證設計，某些節點專注處理特定類型的合約請求，進一步優化全網整體的事務處理效率。”[2020/5/18]

而Polkadot作為知名跨鏈項目，其本身的架構就屬于分片，不用擔心Polkadot的性能問題，另一方面，Polkadot可以鏈接其他的平行鏈，這些平行鏈可以自發的作為某些鏈的二層擴展的一條鏈，來提高這條鏈的性能。

3增加區塊鏈可擴展性

上一點中，我們提到Polkadot的平行鏈可以作為某些鏈的二層網絡，那么如果這條鏈擁有的屬性是原有的區塊鏈沒有的，就可以為原有的鏈增加更多功能。如果我們在Polkadot上給比特幣做了一條帶有智能合約功能的二層網絡，這樣就可以讓比特幣也擁有了智能合約的功能了。

4豐富區塊鏈生態

老一輩人都知道，要致富，先修路，要發展一定要與外界的資源進行流通，北京發展的再好，也比不過互聯互通之后，一次十一長假帶來的整體經濟效益。區塊鏈同樣也是這個道理。我們還是以今年紅極一時的DeFi來說，以太坊最火爆的時候，全網參與DeFi的資金也才一百多億美金。如果通過跨鏈的方式，能將價值上千億體量的比特幣拉入到DeFi生態中，如此龐大的流動性來參與到DeFi，所帶來的經濟效益絕對不可同日而語。屆時，DeFi的發展將有可能遠超2017年牛市的盛況，并且震動傳統金融。

5保護各條鏈隱私

首先澄清一下，我們所說的跨鏈絕不僅限于公鏈與公鏈之間的鏈接，還可以是聯盟鏈與公鏈，或者聯盟鏈與聯盟鏈之間的跨鏈。那么，有這么一種情況，A聯盟鏈和B聯盟鏈它們之間的數據不是共享的，如果需要交互兩者的數據，就可以通過跨鏈的方式連接起來，兩者互相交互僅僅會涉及到需要交互的數據，這既保護了各條鏈的隱私，又能讓各鏈之間進行交互。

6業務邏輯進一步細化

未來每條鏈都會有獨立的業務，多條鏈聯合起來，理解和分析也比較清晰，比如有專注于DeFi的鏈，有專注于游戲的鏈，有比特幣的智能合約鏈，還有以太坊的Layer2鏈等等，因此跨鏈可以讓不同業務的鏈也產生鏈接。

Polkadot的跨鏈是如何實現的？

Polkadot號稱跨鏈之王，是當下最復雜最龐大的設計之一，這也由于它所謀甚大，希望能聯通所有的區塊鏈。那它是一種怎樣的結構，又是以什么方式來實現跨鏈的呢？?

1Polkadot的跨鏈結構

我們之前在之前的文章中就介紹過以太坊2.0是同構分片，Polkadot是異構分片的結構，如下圖所示，Polkadot的主要結構是由主鏈——中繼鏈，再連接其他分片——平行鏈組成的。?

要清楚的理解Polkadot的結構，我們需要理解?Polkadot結構的三條重要的鏈與四個重要的角色。?

其中，中繼鏈是負責處理網絡中整體的共識和安全性的主鏈，平行鏈是基于Substrate框架做出來的與中繼鏈有相同共識的分片，轉接橋平行鏈是由于一些已經成熟的區塊鏈與Polkadot的底層共識不一樣，不能直接連接到中繼鏈上，所以通過在Polkadot的平行鏈和外部的區塊鏈上部署智能合約來達到橋的效果，以實現跨鏈的功能。

Polkadot網絡有四個基本的角色在維持：收集人、提名人、驗證人、釣魚人。

通過這幾個角色，以及Polkadot的跨鏈消息傳遞方案，可以讓數據在不同的區塊鏈之間進行交互。

那么，為什么說，我們需要注意到上圖的右邊有個二級中繼鏈，如果一條中繼鏈能連接的平行鏈和轉接橋是有限的，那么中繼鏈還可以通過生成或者連接一個二級中繼鏈，進一步擴大自己的連接能力，而二級中繼鏈還可以再連接新的中繼鏈，以此類推，從理論上講Polkadot的這個結構具有無限擴展性，可以連接所有的區塊鏈。

2Polkadot如何實現跨鏈？

Polkadot主要是通過跨鏈消息傳遞方案來傳遞消息，下面我們通過一個趣味的方式來向大家講解跨鏈的具體實現流程。

假如有個這樣的場景，我要用1個平行鏈A的資產和你交換10個平行鏈B的資產，那么如果把平行鏈A比作美國，平行鏈B比作日本，就相當于我用1萬美元和你交換10萬日元，那么，整個跨鏈的流程就是這樣的：

我在美國的銀行發起一筆轉賬，轉給你在美國的賬戶1萬美元，美國的收集人就注明，我給你在美國的賬戶轉1萬美元，并且求你在日本這邊的銀行給我轉10萬日元。?

美國的收集人準備將這個信息連同目的地與時間，一并傳遞到日本，這些信息會先放置在美國的輸出隊列中，傳遞之前需要經過美國的驗證人確認這筆交易后，就會經過中繼鏈這個組織將該信息從美國的輸出隊列放置到日本的輸入隊列。?

當日本的驗證人會收到該信息后，通過日本這邊的收集人來執行信息中的要求，然后將你賬戶中的10萬日元轉到了我在日本的賬戶中，由此完成整個過程。?

而映射到區塊鏈網路中同樣是這樣的路徑，美國和日本就好比不同的區塊鏈，通過該方式就完成了兩個信息孤島的網絡的鏈接，而具體Polkadot的跨鏈實現，整個過程全部由區塊鏈和智能合約執行，是以去中心化的方式做到鏈間通訊的。??

Cosmos的跨鏈是如何實現的？

雖然Polkadot作為跨鏈領域當下的王者，但是人們常常以Cosmos作為Polkadot的有力對手相比較，因此，我們需要以同樣的角度淺談一些關于Cosmos的跨鏈構成。

1Cosmos的跨鏈結構

同樣Cosmos也是采用了中繼鏈的方式來進行跨鏈交互，但Cosmos意在提供一個標準的協議讓其他區塊鏈接入該協議后，完成信息交互。

我們將Cosmos的結構進行拆分后可分為Zones和Hubs，Zones相當于Polkadot中的平行鏈，而Hubs則對應了Polkadot中的中繼鏈，總體來說，Hub管理著被稱為“Zone”的獨立區塊鏈，而由Hub來追蹤記錄各個Zone的狀態。

而他們之間的信息傳遞是有被稱為“IBC”的協議來負責傳輸信息，讀者可以理解為是Cosmos中特有的編碼模式，只要通過該編碼即可確認是Cosmos生態的一部分，也可進行安全的信息交互。

而基于這些底層構成和通信協議，Cosmos還開發了一個名為CosmosSDK的一個通用框架，它的目標是創建一個模塊生態系統，允許開發人員輕松地創建特定應用的區塊鏈，而無需從頭開始編寫應用的每個功能，從而大大減少程序員在區塊鏈底層開發上花費的時間。

2Cosmos如何實現跨鏈？

談到Cosmos如何具體完成跨鏈動作，我們依然要回到其結構構成來看，Cosmos將區塊鏈拆分出了共識層、網絡層和應用層，這能讓開發者在開發各種類型應用的時候有更大的靈活性。

因此，Cosmos的跨鏈方式其實是通過自己搭建一套區塊鏈開發框架，來讓其他區塊鏈在此框架上進行開發，并滿足自身像BFT共識算法或者CosmosSDK這樣的應用加入進去，這樣的理想狀態聽起來似乎很有趣，但離真正的跨鏈依然有不少差距，所以它依然在“輕節點跨鏈”的方式上努力著。

Polkadot與Cosmos的區別

為了便于更加直觀的讓用戶了解Polkadot和Cosmos兩者之間的不同，我們制作了下圖：

后記

盡管我們了解到有許多跨鏈的方式，但是我們更推崇的還是Polkadot設計的跨鏈形式，因為許多跨鏈技術往往考慮的只是針對性的解決某一些問題，讓某一條鏈能獲得擴展，但這并不能使區塊鏈真正成為所謂的價值互聯網和可信互聯網。

而要承載起價值互聯網的名號，一定是非常龐大的網絡，而不會僅僅局限在某一條區塊鏈上，現在的公有鏈或者聯盟鏈都只是像局域網，只有像Polkadot所設計的，將所有區塊鏈都互聯互通，最終形成由眾多區塊鏈組成的互聯網絡，才更符合這個標準。

當然，跨鏈的解決方式也絕非我們現在看到的這些，不排除未來會有更創新的方式出現，但從項目演變和區塊鏈發展來看，像Polkadot和Cosmos這樣的跨鏈項目都值得我們去了解，而至于誰能成為未來的“跨鏈之王”，除了技術層面的因素，可能還要考慮市場和商業落地，而這才是區塊鏈當下更應關心的問題，我們也將在后續文章中進一步去發掘Polkadot或者Polkadot生態中這樣優質的項目。

特別鳴謝：感謝波卡中文第一社區?PolkaWorld?在內容上的支持。

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