Was ist Cosmos (ATOM)?

Interoperabilität, neben Skalierbarkeit, war lange Zeit eine zentrale Herausforderung im Bereich der Blockchain‑Technologie. Im letzten Jahrzehnt seit der Entstehung der Bitcoin‑Blockchain wurden erhebliche Fortschritte erzielt, wodurch verschiedene interoperable Blockchain‑Netzwerke entstanden sind. 

Unter diesen Optionen hat Cosmos beträchtliche Popularität erlangt, vor allem dank der Verwendung des Tendermint‑Konsensmechanismus und der Bereitstellung offener Entwickler‑Tools. In diesem Blog beleuchten wir die Gründe für die anhaltende Attraktivität von Cosmos und erklären, wie es nahtlose Zusammenarbeit zwischen Blockchains ermöglicht.

Was ist Cosmos (ATOM)?

Im Bereich der Blockchain‑Technologie stellt Cosmos ein umfangreiches Ökosystem dar, das eine Reihe von Netzwerken und Werkzeugen umfasst, die die Erstellung interoperabler Blockchains erleichtern. 

Kern dieses Ökosystems ist der Cosmos Hub, der als zentrales Hauptbuch für eine Sammlung kompatibler Blockchains dient, die als Zonen bezeichnet werden. Diese Zonen bieten ein hohes Maß an Anpassbarkeit und ermöglichen Entwicklern, ihre eigenen Kryptowährungen zu gestalten, indem sie spezifische Block‑Validierungseinstellungen festlegen und weitere gewünschte Funktionen integrieren.

Zur Erstellung dieser Zonen nutzen Entwickler das Cosmos SDK, ein grundlegendes Toolkit, das die nötigen Komponenten für den Aufbau von Cosmos‑Blockchains bereitstellt. Die Standard‑Konsensschicht im Cosmos SDK, bekannt als Tendermint Core, verwendet einen validiererbasierten Konsensmechanismus, der über mehrere Cosmos‑Blockchains hinweg eingesetzt werden kann. 

Jede einzelne Zone hat jedoch die Autonomie zu entscheiden, wie ihre Validatoren ausgewählt werden. Im Kontext des Cosmos Hub Mainnets wählt die Blockchain beispielsweise 100 Validatoren aus dem obersten Bereich der Nodes aus, die ATOM gestaked haben, der nativen Utility‑Münze des Netzwerks. Die Stimmkraft wird jedem Validator entsprechend der Menge an hinterlegtem ATOM zugeordnet. 

Anschließend ist ein führender Validator dafür zuständig, neue Blöcke vorzuschlagen, über die die anderen Validatoren abstimmen. Erfolgreiche Blöcke bringen Block‑Rewards, die an den verantwortlichen Validator und an Benutzer verteilt werden, die hinter diesem Validator ATOM gestaked haben.

Neben seiner Rolle im Konsensmechanismus des Cosmos Hub erfüllt ATOM weitere Funktionen im Netzwerk. Es dient zur Bezahlung von Transaktionsgebühren und nimmt an Governance‑Abstimmungen teil. Validatoren sind zudem verpflichtet, sich aktiv an Vorschlägen zu beteiligen, da sonst Sanktionen drohen.

Cosmos: Das Grundprinzip

Im Jahr 2014 begannen Ethan Buchman und Jae Kwon mit der Entwicklung von Cosmos, einem visionären Projekt, das auf dem Aufbau eines vernetzten Netzwerks interoperabler Blockchains basiert. Im Zentrum des Cosmos‑Netzwerks steht ein primäres Mainnet, der Cosmos Hub, sowie eine Reihe spezialisierter Blockchains, die als Zonen bezeichnet werden.

Der Cosmos Hub fungiert als Knotenpunkt für Asset‑ und Datentransfers zwischen den verbundenen Zonen und stellt eine gemeinsame Schicht robuster Sicherheit bereit. Diese nahtlose Integration wird durch den einzigartigen Konsensmechanismus Tendermint in Kombination mit einer vielseitigen allgemeinen Anwendungs‑Schnittstelle ermöglicht. Die Transaktionsgebühren im Cosmos‑Ökosystem werden mit der nativen Kryptowährung ATOM beglichen.

Das Cosmos‑Netzwerk ist in drei unterschiedliche Schichten gegliedert, die jeweils eine wichtige Rolle spielen:

• Netzwerkschicht: Diese Schicht ermöglicht die Übermittlung von Transaktionsbestätigungen und anderen konsensbezogenen Nachrichten zwischen den teilnehmenden Hub‑Blockchains.
• Anwendungsschicht: Verantwortlich dafür, das Netzwerk mit den neuesten Transaktionszuständen und Salden auf dem Laufenden zu halten.
• Konsensschicht: Koordiniert die Zusammenarbeit der Nodes, um einen Konsens über die Aufnahme neuer Transaktionen zu erreichen.

Das Cosmos‑Netzwerk nutzt verschiedene Open‑Source‑Werkzeuge und -Anwendungen, um diese Schichten zu konsolidieren. Tendermint umfasst die Netzwerkschicht und die Konsensschicht und bietet Entwicklern eine sofort einsetzbare Engine. Dadurch können sich Blockchain‑Entwickler, die Tendermint verwenden, auf die Anwendungsschicht konzentrieren und erheblich Zeit und Ressourcen sparen.

Was ist der Cosmos Hub?

Der Cosmos Hub fungiert als die grundlegende Blockchain des Cosmos‑Netzwerks und verbindet verschiedene angepasste Blockchains, die als Zonen bezeichnet werden. Diese Verbindung erfolgt über das Inter‑Blockchain Communication Protocol (IBC), das den nahtlosen Austausch von Informationen zwischen verschiedenen Zonen im Cosmos‑Ökosystem ermöglicht.

Als zentrales Hauptbuch ermöglicht der Cosmos Hub die Übertragung von IBC‑Nachrichten zwischen den verbundenen Zonen. Diese Nachrichten werden über zwei Arten von Transaktionen übermittelt: IBCBlockCommitTx, die den neuesten Block‑Hash innerhalb einer bestimmten Zone übermitteln, und IBCPacketTx, die es einer Zone erlauben, die Legitimität und Veröffentlichung eines Informationspakets durch die Anwendung des Absenders zu verifizieren.

Um den Kommunikationsprozess zwischen zwei dezentralen Anwendungen (DApps) zu veranschaulichen, die in getrennten Zonen laufen, werden IBC‑Nachrichten an den Cosmos Hub gesendet, wo die Interaktion protokolliert wird. 

Anschließend werden diese Nachrichten vom Cosmos Hub weitergeleitet, während jede Zone die Ergebnisse ihrer jeweiligen Interaktionen unabhängig in ihrer eigenen Blockchain festhält. Dadurch entsteht ein Nachweis der Aktivität auf drei verschiedenen Blockchains. Diese Fähigkeit zur Blockchain‑Interoperabilität hat Cosmos den Beinamen „Internet der Blockchains“ eingebracht.

Wie funktionieren Cosmos‑Zonen?

Zonen im Cosmos‑Ökosystem sind individuelle, anpassbare Blockchains mit unterschiedlichen Anwendungsfällen, vergleichbar mit Sidechains wie Polygon bei anderen Projekten. Jede Zone kann Transaktionen validieren, Tokens erzeugen und maßgeschneiderte Funktionen einführen. Trotz dieser individuellen Merkmale bleiben alle Zonen innerhalb von Cosmos interoperabel und können nahtlos mit anderen autorisierten Zonen interagieren.

Die Hub‑&‑Spoke‑Architektur regelt das Verhältnis zwischen Zonen: Hubs fungieren als Vermittler für verschiedene Zonen. Während der Cosmos Hub ein prominentes Beispiel ist, existieren mehrere weitere Hubs. Das Netzwerk arbeitet permissionless, sodass jeder einen Hub oder eine Zone erstellen kann. Dennoch besitzen sowohl Hubs als auch Zonen das Recht, Verbindungen zu anderen Blockchains anzunehmen oder abzulehnen.

Durch die Verbindung zu einem Hub erhält eine Blockchain Zugriff auf alle Zonen, die mit diesem Hub verbunden sind. Zudem können Hubs untereinander Verbindungen herstellen. Bemerkenswerterweise wurde der Cosmos Hub beispielsweise von Projekten wie Binance Chain geforkt, die 2019 ihre angepassten Versionen starteten.

Warum ist das Cosmos SDK wichtig?

Das Cosmos SDK ist ein Open‑Source‑Software‑Development‑Kit, mit dem Nutzer eigene Blockchains erstellen können. Das Standard‑Konsensprotokoll des Cosmos SDK ist Tendermint Core, aber es gibt eine Vielzahl vorgefertigter Module, die genutzt werden können. Die Verwendung des Cosmos SDK vereinfacht den Prozess erheblich und bietet alle Standards, die man beim Aufbau einer Blockchain erwartet. 

Es ist hochgradig anpassbar durch Plug‑ins, sodass Nutzer neue Funktionen und Eigenschaften entwerfen können. Sowohl öffentliche Proof‑of‑Stake‑Blockchains als auch permissionierte Proof‑of‑Authority‑Blockchains können mit dem Cosmos SDK erstellt werden. Binance Chain ist nur ein Beispiel für eine Blockchain, die mit dem Cosmos SDK gebaut wurde.

ATOM: Die native Münze von Cosmos

Die native Münze von Cosmos, ATOM, erfüllt drei wesentliche Zwecke innerhalb des Ökosystems:

1. ATOM wird benötigt, um Transaktionsgebühren zu decken; die Höhe steht in Relation zu den verwendeten Rechenressourcen.
2. ATOM spielt eine zentrale Rolle im Governance‑System des Cosmos Hub. Wer mehr ATOM hält, erhält größere Stimmkraft und kann aktiv an Entscheidungsprozessen teilnehmen.
3. ATOM kann hinter Validatoren gestaked werden, wodurch die Möglichkeit besteht, durch Teilnahme am Konsensmechanismus Belohnungen zu verdienen.

ATOM wurde ursprünglich durch ein Initial Coin Offering (ICO) verteilt und arbeitete mit einem inflationären Modell. Diese Eigenschaft ergibt sich aus dem Mechanismus von Tendermint Core, der Staker mit neu ausgegebenen ATOM belohnt. Die Inflationsrate passt sich dynamisch an die insgesamt gestakte Menge und die Anzahl aktiver Staker an.

Die vielfältigen Aufgaben von Tendermint

Tendermint Core ist ein vielseitiges Protokoll, das sowohl einen Blockchain‑Konsensmechanismus als auch ein Werkzeug namens Tendermint ABCI umfasst, das eine nahtlose Integration zwischen Anwendungen und den Konsens‑Engines von Tendermint Core ermöglicht. Bemerkenswert ist, dass Tendermint Core auf einem Byzantine Fault Tolerant (BFT) Modell basiert, das die Bestätigung neuer Transaktionen auch bei nicht kooperativen oder böswilligen Teilnehmern gewährleistet.

Validatoren spielen im Tendermint‑Ökosystem eine zentrale Rolle, da sie Nodes betreiben, die eine Kopie der Blockchain‑Daten vorhalten. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass nicht jeder Full Node zugleich ein Validator ist. Beim Cosmos Hub ist die Anzahl der Validatoren beispielsweise auf 100 begrenzt. Diese Validatoren bestätigen Transaktionen und stimmen über die Aufnahme neuer Blöcke in die Blockchain ab.

Um Validator zu werden, staket man ATOM als Node. Die Top‑100‑Nodes, basierend auf dem Staking‑Wert, erreichen den Validator‑Status mit einer Stimmkraft proportional zu ihrem eingesetzten ATOM. Zusätzlich können Nutzer ihre ATOM an Validatoren delegieren, um im Gegenzug einen Anteil der Block‑Rewards zu erhalten. Dieser Mechanismus motiviert Validatoren zu verantwortungsvollem Handeln, da Nutzer ihre ATOM einfach an vertrauenswürdigere Validatoren umschichten können. Beim Hinzufügen neuer Blöcke einigen sich die 100 Validatoren per Abstimmung, wobei der Prozess in Runden erfolgt und auf Blockvorschlägen eines Leaders basiert.

Die Popularität von Tendermint (BFT) lässt sich auf mehrere Schlüsselfaktoren zurückführen:

1. Vielseitigkeit: Tendermint ist sowohl für öffentliche als auch für private Blockchains anpassbar. Es konzentriert sich primär auf die Netzwerk‑ und Konsensschicht von Cosmos‑Blockchains und ermöglicht Entwicklern, die Anwendungsschicht zu individualisieren. Jede Zone im Netzwerk kann selbst bestimmen, wie ihre Validatoren ausgewählt werden und ob die Blockchain öffentlich oder permissioned betrieben wird.
2. Hohe Leistung: Tendermint bietet eine schnelle Blockzeit von etwa 1 Sekunde und kann einen hohen Durchsatz von mehreren tausend Transaktionen pro Sekunde verarbeiten.
3. Sofortige Transaktionsfinalität: Transaktionen sind bei Blockerstellung umgehend bestätigt, sofern die Mehrheit der Validatoren ehrlich agiert. Im Vergleich zu Blockchains wie Ethereum (ETH) oder Bitcoin (BTC) können Cosmos‑Nutzer Transaktionen mit weniger Blockbestätigungen zuverlässig akzeptieren.
4. Erhöhte Sicherheit: Im Fall einer Fork mit zwei divergenten Transaktionshistorien ermöglicht Tendermint Verantwortlichkeit und liefert ein klares Bild über die zugrunde liegenden Gründe für den Fork, was die Gesamtsicherheit stärkt.

Fazit

Mit seiner frühen Einführung als Pionierlösung für interoperable Blockchains hat Cosmos seine Beliebtheit als praktikable Option bewahrt. Tendermint und das Cosmos SDK sind weiterhin einflussreiche Werkzeuge in der heutigen Blockchain‑Entwicklung. Seit 2017 ist jedoch ein deutlicher Trend hin zu Sidechains erkennbar, die mit stark frequentierten Blockchains wie Ethereum interagieren. Die weitere Entwicklung dieses Trends bleibt abzuwarten. Nichtsdestotrotz verfolgt Cosmos aktiv die Erweiterung aktueller Trends, darunter NFTs, DeFi‑Besicherung und Interchain‑Staking. Dieser strategische Ansatz positioniert Cosmos, um von der wachsenden Popularität dieser Bereiche zu profitieren und seine Relevanz langfristig zu sichern.