詳解多鏈生態現狀與未來格局：我們處在哪個階段？_COSM

原文標題：《IOSG Weekly Brief｜多鏈生態：我們的當前階段與未來格局 #13》

撰文：Jiawei

Composable Finance 提出了跨鏈互操作性的五個發展階段：

0-20%：實現最基本的跨鏈通信和鏈間代幣移動；

20-50%：用戶能夠在不同鏈上為資產提供流動性，借此實現收益最大化；

50-75%：類似 Aave 這樣的項目，使得用戶能夠在一條鏈上存入抵押品，同時在另一條鏈上進行借貸。即實現不同鏈的應用間通信；

75%：單個應用將其不同部分部署在多條鏈上，使每個部分都在最高效的鏈上運行。這些不同鏈的后端包將相互通信，以確保用戶體驗的持續性；

100%：生態系統不可知論，提供廣泛的 Web3 生態系統的接口。傳統開發者能夠任意在鏈上部署由 Web3 工具支持的應用，而不需要復雜的區塊鏈編程 —— 抽象掉其中的所有復雜性。

對這些階段的研判基本確定了我們應如何看待如今的多鏈格局。抽象來看，我認為 Polkadot XCM / XCMP 與 Cosmos IBC，以及 Substrate 與 Cosmos SDK，已經分別在做第四、五階段的事情。

同樣作為多鏈生態，對比 Polkadot 與 Cosmos 的體系設計、技術架構的文章已有很多。作為微小的補充，本文將從輕客戶端的視角出發，比較各自的跨鏈通信機制 XCMP / IBC 以及開發框架 Substrate / Cosmos SDK。

最后，提出了一些個人思考作為結尾。

正如 Cosmos 文檔中所描述的：「Cosmos 不是一個產品，而是一個建立在一組模塊化、適應性強和可互相替換工具之上的生態系統」。我對 Polkadot 的理解亦是如此。

在正文開始之前，我們先從高維層面快速過一遍它們的體系結構。

中繼鏈是 Polkadot 的核心，平行鏈之間彼此獨立，但統一連接到中繼鏈，以共享其安全性。Collators 逐一收集平行鏈上的交易、生成狀態轉換證明，提交給中繼鏈，由 Validators 驗證這些證明，并執行共識，在中繼鏈上出塊。Nominators 負責挑選 Validators，并需要為他們質押 DOT，以保護中繼鏈。

Jump Trading面臨新的集體訴訟，指控其操控算法穩定幣UST:5月12日消息，Jump Trading 面臨新的集體訴訟，該公司被指控購買大量算法穩定幣 UST 以將其價值操縱至 1 美元，從而誤導投資者了解其真實價格和與代幣相關的風險，協助涉及 Terra 的欺詐計劃，根據集體訴訟，導致將資金投入相關加密貨幣的投資者損失至少 400 億美元。

訴訟稱，Jump Trading 是 Terraform Labs 的早期合作伙伴和財務支持者，TFL 向 Jump 借出了 3000 萬枚 LUNA 代幣，使他們能夠為 LUNA 和 UST 提供做市服務。作為回報，Jump 有權獲得賠償，其中包括以大幅折扣價獲得 LUNA 代幣。[2023/5/12 15:00:15]

Polkadot 平行鏈的安全性依賴于中繼鏈，中繼鏈為平行鏈提供共享安全性和狀態一致性。

Cosmos 包含兩種類型的區塊鏈：Zones 和 Hubs。Zones 是常規的異構鏈，Hubs 則用于把這些 Zones 連接起來。Zone 和 Hubs 之間的通信和消息傳遞依賴于 IBC（Inter-blockchain Communication）協議。當任意 Zone 與一個 Hub 建立 IBC 連接時，它可以與連接到該 Hub 的其他 Zones 進行通信。

Cosmos Hub 是整個網絡中的第一個 Hub，標志著 Cosmos 網絡的啟動。

對兩個跨鏈生態有了基本認識之后，我們來具體看各自的通信機制。

Polkadot 采用 UMP、DMP 在平行鏈和中繼鏈間進行上、下行的消息傳遞，并基于 XCMP（Cross-Chain Message Passing）進行平行鏈間消息傳遞。XCMP 仍在開發中，目前的實際使用的跨鏈方案是 HRMP（Horizontal Relay-routed Message Passing）。

HRMP 提供與 XCMP 相同的接口和功能，但需要將所有消息放置在中繼鏈的存儲（storage）。對中繼鏈而言，產生了額外的消息負載。而 XCMP 僅僅將與消息關聯的元數據哈希存儲在中繼鏈。因此 HRMP 作為暫時的過渡方案，在未來將被 XCMP 所替代。

MicroStrategy連續11個季度增持BTC:金色財經報道，自 2020 年 8 月以來，由 Michael Saylor 創立的 MicroStrategy 每個季度都購買了比特幣。該公司是BTC的最大企業持有人，目前擁有 140,000 枚BTC，平均收購價約為 29803 美元。[2023/5/8 14:49:06]

圖片來源：根據，IOSG Ventures

上圖描述了 XCMP 的工作原理：

平行鏈間可以打開雙向通道，分別用于接收和發送消息。平行鏈 A 和平行鏈 B 之間進行 XCMP 通信，首先需要各自鏈上的 Collators 將消息、目的地和時間戳加入到自己的輸出隊列，而對方監測到消息后，將其加入到自己的輸入隊列，處理這條消息，并把區塊提交給 Validators。Validators 對消息進行驗證，隨后將該區塊包含在中繼鏈上。這樣視作完成一次跨鏈消息傳遞。

鏈與鏈之間、或是說不同的共識系統之間，消息格式缺乏兼容性，各有各的一套消息傳遞方式和標準。

如果我們想要進行進一步的跨共識互操作，需要一種更通用的「語言」—— 高階地抽象出這些消息的意圖，為共識系統間通信的數據報提供一個基本框架。同時需要考慮到智能合約或區塊鏈的潛在升級，所以這樣的語言還必須做到前向兼容和可擴展。

今年五月初，Polkadot 在其 v0.9.19 中正式啟用了 XCM（Cross-consensus Messaging Format），其中跨共識的涵義在于，這種通信格式不僅能在 Polkadtot 鏈間的 UMP、DMP 和 XCMP 中采用，還能夠在智能合約、Pallet、橋以至 SPREE（Shared Protected Runtime Execution Enclaves）之間進行通信。（注：Pallet 相當于一系列有特定用途、可組合的模塊和工具包，例如 EVM Pallet 的用途是在 Substrate 鏈上集成基于 Solidty 的合約；SPREE 模塊是一種去信任的消息模塊，用于確保在收到消息之后以何種方式執行代碼）

需要注意 XCM 與 XCMP 的區別。XCM 是一種共識系統之間相互通信的「格式」，其效用在于表達接收消息者得到消息應該做什么。而 XCMP 是一種消息傳遞的「協議」。

本質上，XCM 的消息是運行在非圖靈完備虛擬機 XCVM（Cross-Consensus Virtual Machine）上的單個或一系列指令，換句話說，XCVM 的指令集構成了 XCM 消息的全部內容。

數據：超過95%的AI代幣持有者目前處于盈利狀態:金色財經報道，盡管最近幾天大多數加密貨幣市場都出現虧損，但基于人工智能平臺ChatGPT的流行重新激發了人工智能(AI)的炒作，幫助了很大一部分Fetch.ai(FET)持有者保持盈利。根據Finbold的最新信息，多達96%的FET持有者在當前價格（貨幣）中獲利，而只有4%處于虧損狀態。Fetch.ai代幣持有者中，99%被認為是長期持有者，持有AI代幣超過一年，而只有1%的人持有1到12個月。[2023/3/3 12:41:16]

Polkadot 提出 XCM 和 XCMP，實際上是為平行鏈間通信提供了原生、通用性的支持，這樣平行鏈間能夠實現直接通信，而無需依賴專門的跨鏈橋，使整個 Polkadot 網絡的互操作性在協議層上更加統一。

在 XCM 啟用后不久，Moonbeam 與 Acala 率先宣布啟用基于 XCM 的雙向 HRMP 進行跨鏈通信，實現兩條鏈上原生資產的自由流動。

例如，Acala 上的 $ACA 和 $aUSD 可以跨鏈到 Moonbeam，作為 XC-20 資產（$xcACA 和 $xcaUSD）實現與以太坊生態的互聯互通。Moonbeam 的原生代幣 $GLMR 亦可在 Acala 上作為抵押品來鑄造 $aUSD 或者參與質押。

Moonbeam 與 Acala 兩大生態打通 XCM 連接是一個里程碑事件，象征著 Polkadot 擘畫的跨鏈圖景正在緩緩鋪開。隨著其他平行鏈啟用基于 XCM 的跨鏈通信，我們將看到更多類似的用例，并激發更大的想象空間。

自底向上地，Cosmos 的體系依次基于 Tendermint Core、IBC 和 Cosmos SDK，三者分別是 BFT 共識引擎、跨鏈通信協議和開發框架。

作為跨鏈通信協議的 IBC 于去年 3 月在 Cosmos Stargate 升級時正式開始實施，其語義和設計原理由鏈間標準 ICS（Inter-chain Standard）所制定。

類比于互聯網通信協議 TCP / IP 的層級體系，IBC 可分解為傳輸層和應用層。傳輸層提供必要的基礎設施以在鏈間建立安全連接和驗證數據包；應用層準確定義了這些數據包應該如何被發送方打包、以及如何被接收方解釋。

圖片來源：IOSG Ventures

Web3聯合辦公中心EmpireDAO在熊市困境中關閉:金色財經報道，隨著延長的加密寒冬繼續給 Web3 業務帶來壓力，企業家 Mike Fraietta在曼哈頓 Soho 區創立的加密聯合辦公空間 EmpireDAO 選擇關閉。

Fraietta 在 2022 年 12 月嘗試了最后一刻的眾籌活動以拯救 EmpireDAO 辦公空間，希望籌集到 215 ETH（約 260,000 美元）。但這項努力最終沒有成功，僅收到 27 筆捐款，共計 6.71 ETH，在撰寫本文時約為 8,100 美元。自從 Fraietta 于去年 3 月開始出租該建筑以來，EmpireDAO 已經積累了一個擁有 1,500 多名成員的社區，每天約有 300 名訪客到訪其辦公室。據 Fraietta 稱，它于 6 月正式開業。盡管EmpireDAO的Soho位置正在關閉，但Fraietta計劃在“第二季”DAO的另一個地方重新開放，并在即將舉行的加密貨幣會議上搭建EmpireDAO臨時展臺，以及與ATX DAO合作在德克薩斯州奧斯汀舉辦今年的SXSW。[2023/1/4 9:50:36]

上圖描述了 IBC 數據包的生命周期。

IBC 采用「鎖定 - 鑄造」的資產跨鏈模型。如上圖，Zone A 想要將資產跨鏈轉移到 Zone B，需要鎖定代幣并將證明發送給 Zone B，經驗證后，Zone B 在本身鏈上鑄造等量的代幣。該過程中資產并非產生了實際轉移，而是在 Zone A 鎖定這筆資產，在 Zone B 重新鑄造了等額的同一資產。

最終性（Finality）指的是加密貨幣交易一旦完成，即無法被任意更改或取消。以上過程描述的是即時最終性的情況。而對于比特幣這樣的概率最終性區塊鏈，需要引入 Peg-Zone 作為代理鏈（注：目前 Cosmos 與以太坊之間的 Peg-Zone 是 Gravity Bridge），并確定一個最終性的閾值：例如，假定某條鏈在某筆交易發生之后產出了 100 個新區塊，認為實現了（偽）最終性。

當前，Cosmos 生態中已經囊括 39 條鏈、78 個驗證人，總質押資產價值超過 31 億美金。一些潛在的空投機會成為了吸引用戶流入 Cosmos 生態動力之一。但 Terra 的香消玉殞顯然對 Cosmos 生態造成了巨大破壞，使生態的總鎖倉量縮水嚴重。

我們從輕客戶端的角度來看 XCMP 和 IBC。

F2Pool聯創王純回應其操縱以太坊PoW系統的指控:8月9日消息，F2Pool聯合創始人王純在推特上回應了 F2Pool 一直在操縱以太坊區塊時間戳以“獲得更高的挖礦獎勵”的指控。他表示一個強大的系統必須經受住各種測試。

該指控由加密研究員 Aviv Yaish 提出，他認為 F2Pool 在過去兩年中一直在對以太坊進行“共識級”攻擊，操縱區塊時間戳，以持續獲得比挖礦更高的挖礦獎勵。

據悉，以太坊當前的工作量證明（POW）共識機制在設置時間戳時給予礦工“一定的自由度”，這意味著礦工可以創建錯誤的時間戳，然后利用時間戳以增加區塊的挖礦難度，來替換具有相同區塊高度的其他礦工的區塊。（Cointelegraph）[2022/8/9 12:11:46]

輕客戶端（或輕節點）最早是區別于全節點的一種說法，用于比特幣的簡化支付驗證（SPV）。更廣義來講，智能合約也可以是輕客戶端。這樣的輕客戶端往往不與鏈進行直接交互，而依賴全節點作為中介，從全節點請求某種信息，例如發送交易、驗證賬戶余額和請求區塊頭。

在跨鏈通信時，中繼者對源鏈上的事件進行監控，并生成事件的密碼學證明，將證明與區塊頭一起轉發到目標鏈上的智能合約（即輕客戶端）。輕客戶端驗證某一特定事件，并以此為憑據，執行某些動作。以上我們討論的 Polkadot XCMP 和 Cosmos IBC 都采用了輕客戶端模型。

除此之外，NEAR 的 RainbowBridge 也是典型的輕客戶端模型。輕客戶端作為智能合約，分別部署在以太坊（存儲 NEAR 的區塊頭）和 NEAR（存儲以太坊的區塊頭）上。這些區塊頭由 Relayer 進行定期更新，更新頻率取決于經濟效率上的權衡 —— 在以太坊上更新 NEAR 的區塊頭設置為 12 至 16 小時。Connector 則負責處理特定資產的跨鏈邏輯（如 ERC-20 代幣或 NFT）。

RainbowBridge 的速度與開銷主要取決于以太坊。將資產從以太坊發送到 NEAR 大約需要 6 分鐘（20 個區塊）。將資產從 NEAR 發送回以太坊目前最多需要 16 個小時（由于以太坊最終性的時間花費）。

通過上述對 XCM / XCMP、IBC 和 RainbowBridge 的梳理，我們對輕客戶端模型有了基本的認知。輕客戶端的優勢在于安全性，通過對某些信息進行驗證，兩條鏈之間可以知悉對手鏈上發生了什么，而無需依賴對外部驗證者的信任假設，故安全性基本等同與鏈本身。

特別地，XCMP 的安全性屬于 Shared Security，依賴于中繼鏈提供的全局安全性，因為跨鏈消息的驗證是由 Validators 完成的，隨后 Validators 把包含該消息的區塊包含到中繼鏈上。

上表中 Cosmos 的 Interchain Security 是一種特殊的 Shared Security，即多鏈共享同一驗證者集并進行出塊。由于一些小型鏈的驗證者較為薄弱，容易受到攻擊，因此 Interchain Security 相當于幫助他們繼承成熟網絡的安全性。

采用 Cosmos IBC 的通信需要兩條鏈之間彼此信任，而 RainbowBridge 則要求 NEAR 與以太坊之間彼此信任，這也是對區塊頭進行有效性驗證的基本前提。

而輕客戶端的缺點在于：對這些證明的驗證有著不菲的成本；此外還涉及到連接性的問題，需要為每兩條鏈之間的通信部署輕客戶端 —— 當然，Polkadot 和 Cosmos 的原生通信機制很好地解決了生態系統內部的連接性問題。

作為小結，在上表中對 XCMP/XCM、Cosmos IBC 和 NEAR RainbowBridge 進行了簡要的對比，其中一些數據可能直接涉及到生態間的對比。（RainbowBridge 僅僅涉及到 NEAR 與以太坊的跨鏈，不像前兩者屬于跨鏈生態，但作為輕客戶端的一種，我們同樣放在這里做個對比。）

注：以上 / 下案例項目均為 IOSG Portfolio，舉例僅供信息交流，不構成投資建議。個人投資決策請 DYOR！

「開箱即用」指一系列現成的軟 / 硬件或工具包，開發者能夠直接拿過來使用，而不需要花時間和精力重新實現這些功能。

Substrate 和 Cosmos SDK 即是這樣的框架：對底層邏輯進行封裝，提供一些預構建模塊，進行靈活、可定制的模塊組合，用于搭建區塊鏈與應用。在互操作性方面，Substrate 和 Cosmos SDK 都分別提供了對 Polkadot 和 Cosmos 生態的原生支持。

Substrate 提供三種開發方式：Substrate Node 預先提供了節點配置，僅需額外配置一個 JSON 文件即可一鍵搭鏈；Substrate FRAME 提供了一系列的模塊和組件（即上述提到的 Pallet），開發者亦可編寫 Pallet 并進行自由組合；Substrate Core 更加高維和抽象，開發者可以從頭設計運行時（注：運行時本質是狀態轉換函數，是 Substrate 中的核心概念，代表鏈的狀態存儲以及狀態將被如何更改）這三種方式的開發難度和技術靈活度都是遞增的。

Polkadot 和 Kusama 都基于 Substrate 進行開發。但 Substrate 本身是一種通用化的開發框架，支持與 Polkadot 的無縫連接，并不意味著所有 Substrate 都需要與 Polkadot 有強綁定的關系。

區別于智能合約，Cosmos SDK 提出了應用鏈（Application-specific Blockchains）的概念（也即為單個應用而定制的區塊鏈），并對底層的 BFT 共識引擎 Tendermint Core 和網絡層進行封裝，借助 ABCI（Application Blockchain Interface）實現與應用層的連接。

除 Cosmos SDK 之外還有一些擴展工具作為補充，例如基于 JavaScript 的 DeFi 組件 Agoric、基于 Wasm 的智能合約模塊 CosmWasm 以及基于 Cosmos SDK 的 EVM 實現 Ethermint。

開發框架整體上提供的功能和工具大同小異，在細微處有不同的設計理念，在這里暫不再詳細展開。

（P.S：一些主觀的看法：在寫作本文的時候，筆者在 Polkadot 和 Cosmos 的 Discord 開發者頻道提了一些問題。在 Cosmos 提問時有專門的開發者社區 Mod 建立一個子區，一對一回答問題，是比較好的體驗）

根據 Electric Capital 的報告，自 2017 年起，Web3 開發者數量開始實現大幅增長，截至 2021 年底，有超過 18,000 名開發者活躍在 Web3 領域。然而，對比傳統開發者而言仍占少數。從行業發展的角度考慮，需要進一步降低鏈上應用開發的門檻，做好開發者服務。

繁榮的生態會吸引更多優質的開發者加入，畢竟 Substrate 和 Cosmos SDK 都強調了接入各自生態的便利性。事實上，選擇開發框架也與選擇其后的生態密不可分。

同樣，我們對 Substrate 和 Cosmos SDK 進行了簡單的對比。

我部分同意「胖應用」的論據（同時協議也未必需要「瘦」）。在工程上，不同鏈有不同鏈的權衡取舍，針對不同目標各自提出了獨出心裁的技術方案，但諸如此類基礎設施的終極目標是相對一致的 —— 服務于應用。我們不是要造空中樓閣，拋開應用空談技術是書生意氣。回看 18、19 年的敘事，動輒「以太坊殺手」、「百萬 TPS」，用戶關心這些嗎？也許并不關心。所以應當有一些小而美的應用、用戶接受度高的應用，先在鏈上跑起來。（我認為符合此描述的其中一個應用是 NFT Marketplace 聚合器 gem.xyz, 界面清爽、功能好用，對很多用戶來說這就足夠了。）

以太坊的設計使得建立在其上的應用和協議彼此受限、且不可避免地競爭底層資源。多鏈生態的起勢一定程度上分擔了以太坊的壓力，但實際上也在蠶食其領先地位。與此同時，在熊市的視角下，以太坊回歸到相對合理的 Gas 費用和交易速度也削弱了資金外流的動力。短期來看，各條鏈能否產生「賺錢效應」是吸引用戶流入的主要引力（例如 DeFi Kingdoms 和 STEPN）。中長期來看，用戶流向與各條鏈生態的整體質量密不可分。最終用戶會用其資金投票，使鏈間的競爭關系達到相對均衡。

可組合性、互操作性激發了新的敘事，但隱含的風險同樣不容忽視。兩年前我們只在以太坊上搭樂高，3 月 12 日的極端行情中，協議的層疊嵌套以及枯竭的流動性就引發了系統性風險。在近一年來的多鏈格局之下，我們有了更多的錨、跨鏈橋，以及更復雜的協議，但仍未經歷那樣的嚴峻考驗。Terra 帝國的分崩離析也許僅僅是一個先兆。況且，當前市場處于中長期的下行趨勢，我們需要如履薄冰，主動預估和評判風險。

需要承認，當前的多鏈生態依舊有些「虛胖」，一些看似繁榮的生態，說到底是一套協議、一套代碼在另一條鏈上重新開設賭局而已。生態繁榮與否，不是單純看項目數的多少，而需要綜合評判用戶的活躍度和資金的持續性。此外，資產跨鏈仍然是當下跨鏈的主要用例。在未來我們可以期待或者預見一些其他應用場景。一些有趣的用例可能是：在做 DID 時我們需要評估多鏈的活動軌跡；在做 NFT 借貸時我們可以抵押多鏈的 NFT 資產；甚至根據多鏈的資產活動變化以輔助套利決策；諸如此類。

跨鏈基礎設施已經箭在弦上，但真正點燃多鏈生態需要大規模的增量用戶，僅僅是瞄準存量用戶的博弈、僅僅是資金在鏈間的輾轉騰挪，無法帶來指數級增長。考慮到這一點，提供用戶友好的入口（例如多鏈錢包）至關重要。

圖片來源

我們應如何展望未來的多鏈格局？在上圖（截至 2021 年 9 月），我們已經看到跨鏈生態正在變得繁榮起來，雖然在熊市中不可避免地顯現頹勢，但客觀來說，跨鏈基礎設施已經相對完善。（盡管如此，黑客對于跨鏈設施漏洞的攻擊仍然層出不窮，保持樂觀，但也應小心謹慎。）

合理猜測，下一個大周期的敘事是圍繞各個鏈上優質應用構建起來的多鏈生態。「搭一條公鏈，滿足所有需求」類似的言論可能會成為歷史，畢竟我們的確沒有必要在一條鏈上做完所有事情。期待在未來涌現出更多的應用鏈。

當下，我們仍處在多鏈格局的早期階段。

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