本文结合一定的基础知识和图表，带你了解Cosmos和Polkadot，保证你在技术层面对这些协议的理解达到一个新的高度水平的高度。首先，您必须意识到区块链互操作性的重要性。在现网中，可以通过应用的API访问和修改大量的数据集。在区块链中，数据被锁定在某条链上。那么，区块链互操作性到底意味着什么？它具有以下功能：不同的区块链无需信任即可直接安全地转移资产；不同链之间的智能合约可以实现交互；某些私有链可以被其他区块链使用。在深入之前，营长会先给大家介绍一些分散式系统的基础知识，帮助大家理解后面的概念。去中心化系统顾名思义，去中心化系统是一组计算机协同工作以实现特定目标，例如向世界各地的人们推送相同的内容（例如Twitter新闻提要）。为实现这一目标，必须克服以下困难：准时：每个系统/计算机以自己的速度和节奏执行相同的任务。排序：由于每个系统都有自己的事件和事件时间表，因此试图解决在什么时间发生的事情可能非常困难。错误：由于系统宕机、系统无法正确接收/发送消息或恶意操作（拜占庭），系统之间的协调可能会失败。例如，解决人与人之间的问题最好的方法就是良好的沟通。但这对计算机来说比较困难，因为它可以是异步通信，也可以是同步通信。如何理解同步和异步？同步：每个系统都会分配特定的时间让每个主机轮流进行通信，就像人与人之间面对面的对话一样。异步：各个系统可以随时交流，没有任何限制，就像群聊一样。总而言之，区块链最终实现的是安全性（输出一致）和活跃性（区块不断增长和工作）。如果区块链安全但不活跃，它将停止生成区块；如果区块链是活跃的但不安全，就会有很多很多的分叉。没有规则，就无法分辨哪个是正确的区块链，哪个是分叉。PracticalByzantineFaultTolerantAlgorithm(PBFT)BarbaraLiskov和MiguelCastro在1999年介绍了PracticalByzantineFaultTolerantAlgorithm(PBFT)。由于Cosmos和Polkadot等权益证明链都是基于PBFT的，因此对您来说非常有必要听营长介绍。工作准则。1.一方监控大量交易，直到交易数量足够打包成一个区块，然后停止监控。这一方被称为“提议者”，因为他们已经生成了一个区块。2.一旦一个区块产生，所有人都必须参与“预投票”环节，以确保所有人都在听同一个区块。请注意，这个块也可以是假的或恶意的，但在“预投票”轮中仍然有效，因为在这一轮中，每个人都只是试图达成共识，即他们收到了相同的数据/块。3.一旦超过2/3的参与者达成共识，即收到同一个区块，将进行一次“预提交”，然后判断该区块是否有效，没有恶意操作。4.如果超过2/3的参与者认为区块有效且正确，则区块链可以提交成功。5.区块链的高度继续增加，继续重复步骤1-5。以上步骤可以保证每个区块的生成顺序是已知的（每提交一个区块，区块链的长度就会增加），每台计算机都可以计算出自己的结果并实时报告，并且可以处理错误（恶意节点提议的区块）。接下来，与BattalionCommander一起探索Cosmos和Polkadot！互操作性经典：Cosmos2016年，JaeKwon和EthanBuchman创建了Cosmos(ATOM)，并通过ICO筹集了超过1700万美元。CosmosHub是一个区域（Zone），允许区块链与其他链进行通信。任何使用PoW机制的区块链（如比特币、以太坊、ZCash或特定应用区块链）都必须通过InterBlockchainCommunication框架连接到bridge-zone。在架构方面，2014年，JaeKwon在CosmosHub中使用了基于PracticalByzantineFaultTolerantAlgorithm(PBFT)的Tendermint共识算法。这意味着在投票过程中（预投票和预提交），每个人都被分配了一个固定的时间来投票。区块一旦创建，就不可逆，即只要交易处于敲定状态，就可以实现即时通讯&物联网支付。由于不需要确认，因此称为“快速终结”。用户可以持有ATOM作为系统中的验证者，也可以将ATOM委托给验证者。最初，Cosmos设置了100个验证者，并计划参考治理参数不断增加验证者的数量，只有对网络有贡献的人才能参与维护网络安全。案例详解：ETH转换为BTC为了简单明了，下面将ETH转换为BTC。1.首先为ETH创建一个中间信任区（Zone），并设置一组验证者负责将信息从ETHbridge-zone转发到CosmosHub。2.由于ETH和BTC的不确定性（即当前链不一定正确），验证者需要等待一定数量的确认函数才能保证交易成功。3.一旦验证者确认交易处于最终状态，他们就可以从他们的分区向CosmosHub发起交易，表明他们确实收到了ETH。之后，CosmosHub创建WrappedCosmosEther，所有剩余的Cosmos分区也会被通知：系统中有一个新的WrappedCosmosEther。4.假设事先确定了兑换率，WrappedCosmosEther将兑换成WrappedCosmosBTC，并将此WrappedCosmosBTC发送到比特币中间可信分区，然后发送到指定的BTC地址。在这个过程中，需要注意一些假设：1.CosmosHub需要确保WrappedCosmos资产余额可以正确地递增/递减——这是一个潜在的缺陷，但在Cosmos团队设计的系统中，任何人都可以按照您的方式创建CosmosHub。本质上，Cosmos网络由不同团体运营的CosmosHub和Zones组成。2.需要保证每个Zone都是可信的，能够正确转发资产和发送/接收消息。此外，发送方还必须完全信任验证者，即验证者一定会正确转发消息而不会窃取资产。互操作性经典案例：PolkadotPolkadot由以太坊联合创始人、前CTO、Web3基金会主席GavinWood创建，并于2017年底推出代币DOT，募集资金超过1.45亿美元。如果说Cosmos是一个由CosmosHub和Zones组成的开放网络，那么Polkadot就是一个单一的“重放链”，它给平行链带来了很多好处。Polkadot有以下关键创新：1.每条平行链的安全性来自于中继链上的验证者。一旦成为平行链并连接到波卡网络，它可以同时获得与波卡网络相同级别的安全性；而在Cosmos中，每条新链都需要一个验证者，安全性掌握在他们自己手中。2.平行链可以使用去信任链间通信与其他平行链进行交互。想要跨链通信的用户不需要信任他们交互的每条链，而只需要信任整个Polkadot网络的安全性。它还与Cosmos的工作方式不同：在Cosmos中，用户不需要依赖独立的验证者来信任源链、中继链和目标链。Polkadot的共识机制由两部分组成：GRANDPA和BABE。GRANDPA是一个定型工具，借鉴了GHOST的分叉选择规则的一些原则（比如以太坊的Casper）；而BABE是类似于Cardano的Ouroboros区块生成机制，GRANDPA允许链的一部分被“敲定”且不可逆，它将敲定工具与生成块分开，允许效率较低的敲定工具在不同过程中生效区块生成，这意味着区块生成具有可扩展的功能，这与基于PBFT的CosmosTendermint算法不同。Polkadot生态系统包括以下角色：1.Collat??ors：为平行链生成区块并将信息传递给验证器进行验证。2.提名人：分配资金给验证人参与权益机制。3.验证者（Validator）：对资金量要求高，负责打包中继链的新区块。它的功能是：签署新区块；参与GRANDPA确认中继链；确认交易是否正确，或者链消息是否已经被处理，平行链区块被验证。4.渔民：审查网络节点并识别恶意行为。像“赏金猎人”一样，可以获得大量的奖励。Polkadot可以看作是一个互联的系统，通过bridge-zone将各个想要相互通信的链连接起来，所有的平行链和中继链作为一个整体运行。平行链可以合并自定义逻辑并负责处理自己的状态转换，同时与其他链转发和传递消息。通过相互监听，平行链可以自由地与其他链进行通信，而在Cosmos网络中，所有通信都必须依赖CosmosHub。得益于中央设计理念，Polkadot有一个很好的结构——平行链被动地从桥接合约中读取信息，但不依赖桥接合约在每个平行链中发送消息。每条平行链具有相同的地位，也就是说，波卡跨链网络真正实现了“去信任”，平行链的利益与中继链一致，而不管它验证的任何其他平行链。在一段时间内，每条链也会随机重新分配验证者。案例详解：ETH转换为BTC下面，营长以ETH转换为BTC为例，更直观地理解如何实现平行链之间的token转换。以太坊平行链上的校对者将区块头信息传递给平行链上的验证者，验证者以平行链可识别和可通信的格式在以太坊连接智能合约中签署并发布相关交易。任何发送的ETH都将由Polkadot验证者持有，他们还将提供DOT作为无效交易的抵押品。随后，ETH平行链和BTC平行链之间建立通信，通过验证后，BTC会指定一个地址。虽然具体的设计决策尚未出台，但跨链通信的中心始终是“不可信”的。需要注意的是，Polkadot通过链上的无信任拍卖分配平行链插槽，这些拍卖会将DOT保持锁定状态一段时间，以维持平行链与Polkadot网络之间的连接。如果平行链存在严重漏洞，或者涉嫌参与恶意行为，监管机构将介入并着手解决问题。Polkadot遵循链上治理，并将其视为管理加密货币网络的最佳方式。正如GavinWood所说：“如果不引入链上治理，包括通过各种机制来引导区块链的升级，它最终会被‘有毒的民粹主义’毒害。我不同意‘脱-chainprocessing'、'On-chainsignaling'和'roughconsensus'可以为区块链生态中的利益相关者提供有效的手段来管理和推动区块链的长期进步，我认为治理也不会奏效。”时间轴虽然互操作性革命性的核心应用的实现已经达到了一定的水平，但是执行力还远远不够。Cosmos于2019年3月推出，但它只发布和运营CosmosHub。接下来的工作是确定跨链通信框架的运行模式；Polkadot将于2019年底上线，目前只有中继链上线。总的来说，我对Cosmos和Polkadot的推出感到兴奋，我最好奇的是它将如何扩大开发人员的采用、每个平行链将如何平衡以及平行链将如何工作。由于目前的基础设施还远未完善，开发者还必须考虑实现足够好的安全性所需的人力和资源。目前，创建特定的应用链只是一句空话。是不是需要重新调整目标，在以后的发展过程中做一点妥协？不好说，或许以太坊的链下治理会为此带来契机。由于需要在保证高安全性的同时实现去信任化创新，该技术的发展相对缓慢。另一方面，所有加密货币网络逐渐开始将安全委托给其他链，例如以太坊。一旦现有社区能够拥有高级别的安全性，他们就可以专注于发展自己的链。MakerDAO就是一个很好的例子，MakerDAO有足够的资源来创建自己的链，并且通过成为Polkadot平行链的一部分来获得足够的支持，如果不能保证足够的支持，它也可以在Cosmos上搭建桥梁-zone保留它安全的。Polkadot计划为不能保证安全但可以通信的链提供bridge-slots。以上应该是社区给出的建议，而不是把区块链当成零和游戏。
