cosmos 是一個由多條獨立、並行的區塊鏈組成去中心化網路，其願景是打破資訊的孤島效應，實現不同區塊鏈之間的互操作性。近期，cosmos 將會進行 stargate 升級，這再次引起了加密貨幣市場的關注。
本文分為四個部分，第一部分簡要介紹 cosmos 專案，第二部分分析生態中的角色和行為，第三部分研究經濟模型，第四部分對專案的未來趨勢進行分析。
cosmos 簡介
cosmos 的核心模組主要包括：tendermint、cosmos sdk 和 ibc（跨鏈通訊協議），在架構上採用了“hub 和 zone”模型。
tendermint
tendermint 包括兩個主要技術元件：區塊鏈共識引擎（tendermint core）和通用應用程式區塊連結口（application blockchain interface，abci）。tendermint core 是基於 tendermint 共識演算法的底層共識引擎，保證所有節點按照相同的順序記錄交易。tendermint 共識演算法採用了非常典型的拜占庭容錯方案，是一種 pbft+bonded pos（有質押的權益證明）混合共識。
tendermint 共識演算法的特點包括以下幾點：一是快速最終性，每個區塊生成之後會立即確認生效；二是高效能；三是高容錯，只要系統內惡意節點的數量不超過節點總數量的1/3，就不會影響系統正常執行。
cosmos sdk
cosmos sdk 是一個幫助開發者加快開發程序的工具包，其典型特點是模組化和可插拔。透過使用 cosmos sdk，開發者可以在 tendermint 共識演算法的基礎上構建自己的區塊鏈或功能元件。cosmos sdk 為開發者提供了很大的便利性，縮短了開發者的開發週期。
ibc
cosmos 由多條獨立並行的區塊鏈組成去中心化網路，利用中繼技術實現不同區塊鏈之間的跨鏈。因此，ibc 是整個專案最核心的部分。ibc 是 cosmos 設計的跨鏈通訊協議，用於 hub 與 zone 之間進行通訊，以實現跨鏈互動。2019年3月 cosmos 主網上線，但當時 ibc 協議並沒有同步上線。近期，cosmos 將會進行 stargate 升級，其中最引人關注的就是開啟 ibc 跨鏈的首個測試網。此外，這次升級還將透過 protobuf 遷移提高效能、加速使用者介面開發，打造功能齊全的輕客戶端，以及進行區塊鏈模組升級等。
hub 和 zone
cosmos 在架構上採用了“hub 和 zone”模型，與 hub 連線的 zone 都是不同的區塊鏈，不同 zone 之間的跨鏈互動透過 ibc 來實現。cosmos 生態中的 hub 和 zone 都採用 tendermint 共識協議，hub 會追蹤記錄連線的 zone 狀態，zone 會將產出的新區塊狀態傳送給 hub。
cosmos 並不僅限於採用 tendermint 共識協議的區塊鏈之間的跨鏈互動，未來也計劃相容比特幣和以太坊等採用不同共識協議的外部異構鏈。ibc 發揮作用的前提是區塊的狀態都是確定的，對於比特幣和以太坊等概率鏈，則需要透過基於 tendermint 的 peg zone 來實現跨鏈。peg zone 是追蹤記錄另一條概率鏈狀態的區塊鏈，它將自己追蹤記錄的概率鏈的區塊的狀態確定為不可逆，使得這些區塊鏈可以與 cosmos 系統相容。
圖 1：“hub 和 zone”模型示意圖
生態中的角色
本文主要針對 cosmos hub 進行分析，hub 中的參與角色主要包括驗證人和委託人。
驗證人
驗證人負責在 cosmos 生態中提交和生成新的區塊，幫助整個網路達成共識。在這個過程中，驗證人獲得的回報是區塊獎勵、交易手續費和佣金。cosmos 對驗證人的硬體要求不高，有意願的參與者可以選擇成為驗證者。為防止長程攻擊，保證整個網路的安全，cosmos 針對驗證人設定了一定的限制條件：一是驗證人需要質押繫結一定數量的 atom，二是解綁需要等待21天。
在 cosmos 主網上線時，驗證人數量是100。隨著專案的執行，驗證人的數量會擴充，目前生態中有125個驗證人。驗證人根據質押的 atom 數量產生。驗證人持有的 atom 總量等於驗證人持有的 atom 與委託人質押委託給驗證人的 atom 數量之和。
驗證人持有的 atom 數量越多，擁有的權益就越多，在參與生態治理時的投票權重就越大。從目前的情況來看，前10位驗證人持有的 atom 總量佔比為42.8%，存在一定的中心化問題。
圖 2：前10位驗證人持有的atom情況
（圖片來源：mintscan.io）
由於 cosmos 的通脹收益是根據每個驗證人在整個系統中的質押比例進行發放，從這一點來看，驗證人不需要拆分持有的代幣來獲得更高的收益，這會在一定程度上造成驗證人固化的問題。相比之下，以太坊2.0和 polkadot 等專案都有防止中心化的相關設計。當然，cosmos 會對驗證人的不良行為進行懲罰，從分散風險的角度來看，如果驗證人持有的 atom 數量足夠多，拆分成幾個節點之後仍能全部成為驗證人，那麼拆分持有的代幣是一種降低風險的選擇。
委託人
不想執行驗證節點的參與者可以選擇成為委託人，將自己的 atom 委託質押給驗證人。在向驗證人支付佣金後，委託人可以按比例獲得收益。每個 atom 只能給一個驗證人投票。
需要指出的是，如果驗證人長時間不線上，或者出現雙籤等惡意行為，cosmos 系統會對驗證人的不良行為進行懲罰，委託人也會遭到損失，因此委託人在選擇驗證人時需謹慎。
經濟模型
供給
atom 的供給可以分為初始代幣和增發代幣兩部分。
atom 的初始代幣數量是2億，其中，預售參與者獲得5%，公募參與者獲得75%，cosmos 基金會持有10%，團隊（all in bits）保留10%。
對於增發代幣，atom 每年以7%-20%之間的通脹率進行增發，通脹率與 atom 的質押比例有關。當 atom 的質押比例超過2/3時，通脹率會穩定在7%；當 atom 的質押比例低於2/3時，通脹率會隨著質押比例的減小而線性增加，一直到20%。
atom 採用可變通脹率的原因主要有兩點：當質押比例比較低時，用較高的通脹率吸引更多的使用者參與質押。此時，如果使用者不參與質押，那麼持有的代幣價值將會被稀釋；當質押比例足夠高之後，此時 cosmos 網路的安全性比較高，不需要吸引更多的使用者參與質押，確保市場上有流通的 atom 進行交易和使用。
目前來看，btc、eth 和 eos 的年化通脹率都在5%以下，atom 的年化通脹率要比這些專案更高。
需求
atom 是 cosmos hub 的原生代幣，在 cosmos hub 中的作用包括投票、驗證或委託質押給其他驗證人、參與治理等。需要指出的是，在其他的 hub 和 zone 中，並不需要使用 atom。
atom 的權益包括使用權、收益權和治理權，對 atom 的需求可以主要從這三方面來分析。
使用權
收益權
收益權主要體現在使用者透過質押 atom 獲得通脹收益，以及一部分投機者持有 atom 等待升值。
治理權
對於治理權，一是使用者質押 atom 給驗證人投票，二是使用者參與生態中各種治理提案的投票。據 mintscan 資料顯示，目前參與質押的 atom 數量約為1.84億，約佔 atom 總量的71%。
cosmos hub 的治理機制是鏈上治理。任何使用者都可以提交治理提案，然後由 atom 持有者進行投票表決，如提案透過，則進行相應的升級。目前，cosmos 已經進行了多次治理提案的投票，投票參與率基本都高於50%，社羣對治理的參與熱情比較高。
圖 3：部分治理提案情況（圖片來源：mintscan.io）
與其他區塊鏈專案不同，cosmos 允許生態中的其他 hub 和 zone 實施各自的治理機制，不存在固定的治理設計。任何使用者都可以發起治理提案，然後由這個 hub 和 zone 的參與者對提案進行投票。cosmos 在治理上的靈活設計有助於生態中不同的區塊鏈實施最合適的治理機制。
未來趨勢
cosmos 在加密貨幣市場的知名度很高，吸引了很多投資機構、交易所、礦池和錢包的關注和參與。cosmos 近期將會進行 stargate 升級，正式推出 ibc 功能，再次引起了整個市場的關注。但是，ibc 的開發難度很大，原定於7月底的升級已經推遲。未來 cosmos 在跨鏈中的表現還需要在執行過程中的進行檢驗。
cosmos 核心團隊內部出現不和諧的聲音，聯合創始人 jae kwon 和核心開發人員 zaki manian 先後退出。最近，cosmos 產生了新的董事會，jae kwon 重新加入。zaki manian 則在社羣繼續為 cosmos 的開發做貢獻。ibc 功能的開發在很大程度上依賴 zaki manian。
未來的區塊鏈世界很可能是多鏈共存的情況。作為一個跨鏈專案，cosmos 的一個突出優點是既可以自己提供基礎架構、又可以與任何公鏈進行合作。同時，在與其他區塊鏈的合作過程中，cosmos 的應用場景也會不斷豐富。
cosmos 的生態發展很快，代表性專案包括 irisnet 和 kava 等。同時，幣安推出的去中心化交易所 dex 也採用了 tendermint 共識協議。目前，去中心化交易所的熱度很高，cosmos 的技術優勢可以吸引更多的開發者加入到生態中來。
在金融基礎設施方面，各國的央行數字貨幣是基於不同的區塊鏈。在跨境轉賬、券款對付等場景中，資訊和資產需要在不同的區塊鏈上進行流轉，各國的央行數字貨幣之間必須實現互聯互通。跨鏈技術是實現鏈間互動的解決方案。目前，使用雜湊時間鎖進行跨鏈受到各國央行的重視，但雜湊時間鎖在設計上還存在缺陷，需要進一步改進。如果 cosmos 能成功實現 ibc 功能，對於央行數字貨幣可能會是可行的選項。
