【译文】阿童木COSMOS白皮书（六）

8.路线图

参见计划。

9.相关工作

在过去的几年里，在区块链共识和可扩展性方面有很多创新。本节简要介绍了一些重要的问题。

9.1共识体系

9.1.1经典拜占庭容错

在恶意参与者面前达成共识是一个问题，可追溯到20世纪80年代初，当时莱斯利·兰波特（Leslie Lamport）创造了“拜占庭容错”一词，指偏离预期行为的任意过程行为，而“冲突故障”则指一个过程简单地崩溃。早期的解决方案是为同步网络发现的，在同步网络中，消息延迟有一个上限，但实际应用仅限于高度控制的环境，如通过原子钟同步的飞机控制器和数据中心。直到90年代末，才引入了实用的拜占庭容错算法（PBFT）[11]，作为一种有效的部分同步共识算法，能够容忍任意行为的进程。PBFT成为标准算法，产生了许多变体，包括IBM最近创建的一个变体，作为其对超级账本贡献的一部分。

Tendermint共识对PBFT的主要好处是Tendermint有一个改进和简化的底层结构，其中一些是采用区块链范式的结果。Tendermint区块必须按顺序提交，从而避免了与PBFT视图改变相关联的复杂性和通信开销。在Cosmos和许多加密货币中，当区块N本身尚未提交时，不需要允许i>=1的区块N+i提交。如果带宽是区块N没有在Cosmos区域提交的原因，则对区块N+i使用带宽共享投票没有帮助。如果网络分区或脱机节点是区块N没有提交的原因，则N+i无论如何都不会提交。

此外，将事务批处理成块允许对应用程序状态进行定期的Merkle哈希，而不是像PBFT的检查点方案那样进行定期摘要。这允许轻客户端更快的可验证事务提交和更快的区块链间通信。

Tendermint BFT还包括许多超出PBFT中指定范围的优化和特性。例如，由验证器提出的区块被分成若干部分，并以提高广播性能的方式进行Merkle化和gossipped（参见LibSwift[19]的灵感）。而且，只要P2P网络是弱连通的，Tendermint BFT就不会对点对点连接做任何假设，并且可以正常工作。

9.1.2比特股权益证明

虽然BitShares1.0[12]不是第一个部署权益证明（PoS）的公司，但它为PoS区块链的研究和采用做出了巨大贡献，特别是那些在BitShares中被称为“委托”的PoS。在BitShares中，权益持有人选择“见证人”，负责订购和提交交易，以及“委托人”，负责协调软件更新和参数更改。BitShares2.0的目标是在理想的条件下实现高性能（100k tx/s，1s延迟），每个区块都由一个签名者签名，事务结束时间比区块间隔长很多。规范仍在开发中。权益持有人可以每天移除或替换行为不端的证人，但没有类似Tendermint PoS的证人或委托人的重要抵押品在成功的双花攻击中被砍掉。

9.1.3恒星币

在瑞波开创的方法的基础上，恒星币[13]改进了联邦拜占庭协议的模型，其中参与共识的过程不构成固定的和全局已知的集合。相反，每个进程节点管理一个或多个“quorum slices”，每个组成一组受信任的进程。恒星中的“quorum”定义为一组节点，其中每个节点至少包含一个quorum slices，这样就可以达成一致。

恒星机制的安全性依赖于假设任意两个quorum的交集是非空的，而一个节点的可用性要求其至少一个quorum slices完全由正确的节点组成，在使用大的或小的quorum slices之间建立一种折衷，如果不对信任施加重要的假设，这可能很难平衡。最终，节点必须以某种方式选择足够的quorum slices才能有足够的容错能力（或任何“完整的节点”，这是本文的大部分结果所依赖的），并且为确保这种配置提供的唯一策略是分层的，类似于顶级ISP使用的边界网关协议（BGP）建立全局路由表的因特网，以及浏览器用来管理TLS证书的因特网；两者都因其不安全性而臭名昭著。

本文所述的代币策略减轻了恒星论文中对基于Tendermint的股权证明系统的批评，其中发行了一种称为atom的新型代币，代表对未来部分费用和报酬的要求。因此，基于Tendermint的权益证明的优点是相对简单，同时仍然提供充分和可证明的安全保证。

9.1.4BitcoinNG

BitcoinNG是对比特币的一种改进，它将允许纵向可伸缩性的形式，例如增加块大小，而不会产生通常与这种变化相关的负面经济后果，例如对小矿商的巨大影响。这种改进是通过将领导人选举与事务广播分离实现的：领导人首先通过“微块”中的工作证明进行选举，然后能够广播待提交的事务，直到找到新的微块。这减少了赢得工作量证明竞赛所需的带宽需求，允许小矿商更公平地竞争，并允许最后一个矿商更定期地提交事务以找到微块。

9.1.5Casper

Casper[16]是针对以太坊提出的一种股权证明共识算法。它的主要运作模式是“投注一致”。通过让验证者根据他们目前所看到的其他赌注，反复地对他们认为将提交到区块链中的区块进行下注，最终可以达到最终目的。链接。这是Casper团队的一个活跃研究领域。挑战在于构建一个可以证明是进化稳定策略的投注机制。与Tendermint相比，Casper的主要好处可能是提供“可用性超过一致性”——共识不需要一个>?表决权的法定人数——也许以牺牲速度或实现复杂性为代价。

9.2横向扩展

9.2.1Interledger协议

Interledger协议[14]并不是一个严格意义上的可伸缩性解决方案。它通过一个松耦合的双边关系网络，在不同的账本系统之间提供一个特别的互操作。与闪电网络一样，ILP的目的是促进支付，但它特别关注不同分类账类型的支付，并扩展了原子事务机制，不仅包括哈希锁，还包括公证人的法定人数（称为原子传输协议）。后一种在分类账间交易中实施原子性的机制类似于Tendermint的轻客户端SPV机制，因此有必要举例说明ILP和Cosmos/IBC之间的区别，如下所述。

1、ILP中的连接器的公证员不支持成员资格变更，不允许公证人之间的灵活加权。另一方面，IBC是专门为区块链设计的，在区块链中，验证器可以具有不同的权重，并且成员资格可以在区块链的过程中发生变化。

2.与闪电网络一样，ILP中的付款接收者必须在线才能向发送者发送确认。在IBC上的代币传输中，接收方区块链的验证程序集负责提供确认，而不是接收用户。

3.最显著的区别是，ILP的连接器不负责或保持有关支付的权威状态，而在Cosmos中，Hub的验证器是IBC代币传输状态的授权以及每个区域持有的代币数量的授权（但不是区域内每个账户持有的代币数量）。这是允许从区域到区域的代币安全非对称传输的根本创新；在Cosmos中的模拟到ILP的连接器是一个持久且最大安全的区块链分类账本，即Cosmos Hub。

4.ILP中的分类账间付款需要有外汇订单簿作为支持，因为没有从一个分类账到另一个分类账的不对称代币转移，只有价值或市场等价物的转移。

9.2.2侧链

侧链[15]是一种提议的机制，用于通过与比特币区块链“双向铆钉”的替代区块链来扩展比特币网络。（双向铆钉相当于桥接。在Cosmos中，我们称之为“桥接”，以区别于市场铆钉）。侧链允许比特币有效地从比特币区块链移动到侧链并返回，并允许在侧链上的新功能中进行实验。与Cosmos Hub一样，侧链和比特币互为轻客户端，使用SPV证明来确定何时应将代币转移到侧链并返回。当然，由于比特币使用工作量证明，以比特币为中心的侧链面临着工作量证明作为共识机制的诸多问题和风险。此外，这是一个比特币最大化解决方案，它不象Cosmos一样支持各种代币和区域间网络拓扑。也就是说，双向铆钉的核心机制原则上与Cosmos网络所采用的机制相同。

9.2.3以太坊可扩展性工作

以太坊目前正在研究一些不同的策略，以分片以太坊区块链的状态，以满足可伸缩性需求。这些工作的目标是在共享状态空间中维护当前以太坊虚拟机提供的抽象层。目前正在进行多项研究工作。[18] [22]

9.2.4Cosmos与以太坊2.0 Mauve比较

Cosmos和以太坊2.0 Mauve[22]有不同的设计目标。

Cosmos是关于代币的。Mauve是关于缩放通用计算的。

Cosmos没有绑定到EVM，因此即使是不同的vm也可以互操作。

Cosmos允许区域创建者确定谁验证区域。

任何人都可以在Cosmos中建立一个新的区域（除非治理层另有决定）。

Hub隔离区域故障，以便保留全局代币不变量。

9.3常规扩展

9.3.1闪电网络

闪电网络是一个提议的代币传输网络，在比特币区块链（和其他公共区块链）之上的一层运行，通过将共识分类账之外的大多数交易转移到所谓的“支付渠道”中，可以提高许多数量级的交易吞吐量。这是通过链上加密货币脚本实现的，该脚本使各方能够签订双边有状态合约，其中状态可以通过共享数字签名进行更新，合约可以通过最终在区块链上发布证据来结束，一种首先由跨链原子交换普及的机制。通过与多方开放支付渠道，闪电网络的参与者可以成为路由他人支付的焦点，从而形成一个完全连接的支付渠道网络，代价是资金被捆绑在支付渠道上。

虽然闪电网络还可以很容易地跨越多个独立的区块链进行扩展，以允许通过交易所市场进行价值转移，但它不能用于不对称地将代币从一个区块链转移到另一个区块链。这里描述的Cosmos网络的主要优点是能够实现这样的直接代币传输。也就是说，出于节约成本和隐私的考虑，我们希望支付渠道和闪电网络与我们的代币传输机制一起被广泛采用。

9.3.2隔离见证

隔离见证是一种比特币改进建议链接，旨在提高每块事务吞吐量2倍或3倍，同时使新节点的区块同步速度更快。这一解决方案的优点在于，它在比特币当前协议的限制范围内如何工作，并允许软分叉升级（即具有较旧版本软件的客户端将在升级后继续运行）。Tendermint作为一种新的协议，没有设计限制，因此它具有不同的扩展优先级。最初，Tendermint使用基于加密签名的BFT循环算法，而不是挖矿，后者允许通过多个并行区块链进行水平扩展，而常规的、更频繁的区块提交也允许垂直扩展。

—-

编译者/作者：灰狼

玩币族申明：玩币族作为开放的资讯翻译/分享平台，所提供的所有资讯仅代表作者个人观点，与玩币族平台立场无关，且不构成任何投资理财建议。文章版权归原作者所有。