Взаимодействие между сетями, наряду с масштабируемостью, долгое время оставалось серьёзной проблемой в области блокчейн‑технологий. За последнее десятилетие были достигнуты значительные успехи в решении этой задачи, что привело к появлению различных взаимосвязанных блокчейн‑сетей.
Среди этих вариантов Cosmos приобрёл заметную популярность прежде всего благодаря использованию консенсусного механизма Tendermint и предоставлению инструментов с открытым исходным кодом для разработчиков. В этой статье мы разберёмся, почему Cosmos остаётся востребованным и как он обеспечивает бесшовное взаимодействие между блокчейнами.
Что такое Cosmos (ATOM)?
В сфере блокчейн‑технологий Cosmos представляет собой экосистему сетей и инструментов, которые облегчают создание взаимосвязанных блокчейнов.
В центре этой экосистемы находится Cosmos Hub, выступающий в роли объединённого реестра для набора совместимых блокчейнов, называемых Zones. Эти Zones имеют высокий уровень кастомизации, позволяя разработчикам создавать собственные криптовалюты, задавая параметры валидации блоков и добавляя другие необходимые функции.
Для создания таких Zones разработчики используют Cosmos SDK — базовый набор фундаментальных компонентов, необходимых для разработки блокчейнов в экосистеме Cosmos. Стандартный уровень консенсуса в Cosmos SDK, известный как Tendermint Core, применяет механизм консенсуса на основе валидаторов и может использоваться в разных блокчейнах Cosmos.
При этом каждая отдельная Зона имеет право самостоятельно определять, как будут выбираться ее валидаторы. В основной сети Cosmos Hub, например, блокчейн выбирает 100 валидаторов из числа крупнейших узлов, которые разместили в стейкинге ATOM — служебный токен блокчейна. Вес голоса каждого валидатора зависит от количества застейканных им ATOM.
Далее один из ведущих валидаторов предлагает новые блоки, которые выносятся на голосование остальных валидаторов. За успешно добавленные блоки полагается награда, которая распределяется между ответственным валидатором и пользователями, которые застейкали свои ATOM в поддержку этого валидатора.
Кроме роли в механизме консенсуса Cosmos Hub, ATOM выполняет и другие функции в сети. Он служит для оплаты комиссий за транзакции и участвует в голосованиях по управлению. Валидаторы также обязаны активно участвовать в рассмотрении предложений, иначе они рискуют подвергнуться санкциям.
Cosmos: главный принцип
В 2014 году Итан Бухман и Джей Квон начали работу над Cosmos — амбициозным проектом, направленным на создание взаимосвязанной сети совместимых блокчейнов. В основе сети Cosmos лежит главный блокчейн — Cosmos Hub и ряд специализированных блокчейнов, называемых Зонами.
Cosmos Hub является узлом для передачи активов и данных между взаимосвязанными Zones, обеспечивая общий слой безопасности. Бесшовная интеграция достигается благодаря уникальному консенсусному механизму Tendermint и универсальному интерфейсу для приложений. Транзакционные сборы в экосистеме Cosmos оплачиваются родной криптовалютой ATOM.
Сеть Cosmos структурирована в три отдельных слоя, каждый из которых выполняет важную роль:
- Сетевой слой: обеспечивает передачу подтверждений транзакций и других сообщений, связанных с консенсусом, между участвующими узловыми блокчейнами.
- Прикладной слой: отвечает за поддержание актуального состояния транзакций и балансов в сети.
- Слой консенсуса: координирует работу нод для достижения согласия по включению новых транзакций.
Для объединения этих слоёв сеть Cosmos использует различные инструменты и приложения с открытым исходным кодом. Tendermint охватывает сетевой уровень и уровень консенсуса, предлагая разработчикам готовый к развертыванию движок. Благодаря этому разработчики блокчейнов, использующие Tendermint, могут сосредоточить свои усилия на прикладном уровне, экономя значительное время и ресурсы.
Что такое Cosmos Hub?
Действуя как базовый блокчейн сети Cosmos, Cosmos Hub служит узлом, соединяющим разные кастомные блокчейны — Zones. Это соединение реализуется через протокол Inter-Blockchain Communication Protocol (IBCP), который облегчает обмен информацией между разными Zones в экосистеме Cosmos.
В роли центрального реестра Cosmos Hub позволяет передавать IBC‑сообщения между взаимосвязанными Zones. Эти сообщения передаются в двух типах транзакций: IBCBlockCommitTx, который передаёт хеш последнего блока в конкретной Zone, и IBCPacketTx, который позволяет Zone проверить подлинность и публикацию информационного пакета приложением отправителя.
Чтобы проиллюстрировать процесс коммуникации между двумя децентрализованными приложениями (DApps), работающими в отдельных Zones, IBC‑сообщения отправляются в Cosmos Hub, где фиксируется взаимодействие.
Далее эти сообщения ретранслируются через Cosmos Hub, а каждая Zone самостоятельно фиксирует результаты своих взаимодействий в собственном блокчейне. В итоге доказательства активности оказываются зафиксированными в трёх разных блокчейнах. Эта возможность для межблокчейн‑взаимодействия принесла Cosmos прозвище «Интернет блокчейнов».
Как работают Zones в Cosmos?
Зоны в экосистеме Cosmos — это кастомные блокчейны с приложениями, сравнимые с сайдчейнами, например, Polygon в других проектах. Каждая Zone может валидировать транзакции, создавать токены и внедрять собственные функции. Несмотря на отличительные характеристики, все Zones внутри Cosmos совместимы и могут бесшовно взаимодействовать с другими разрешёнными Zones.
Отношения между Зонами регулируются архитектурой типа «звезда» (Hub&Spoke), где Хабы выступают в роли посредников для различных Зон. Хотя Cosmos Hub является самым известным примером, существует и множество других Хабов. Сеть работает по принципу открытого доступа, позволяя любому желающему создать свой Хаб или Зону. Однако и Хабы, и Зоны имеют право принимать или отклонять подключения от других блокчейнов.
Подключаясь к Хабу, блокчейн получает доступ ко всем Зонам, подключенным к этому Хабу. Более того, Хабы могут соединяться друг с другом. Примечательно, что Cosmos Hub был форкнут (скопирован и изменен) такими проектами, как Binance Chain, которые в 2019 году запустили свои кастомизированные версии.
Почему Cosmos SDK важен?
Cosmos SDK — это набор инструментов с открытым исходным кодом, который позволяет создавать кастомные блокчейны. Стандартный протокол консенсуса в Cosmos SDK — Tendermint Core, но есть множество предустановленных модулей, которые можно использовать. Применение Cosmos SDK значительно упрощает процесс и даёт все стандартные компоненты, ожидаемые при создании блокчейна.
Он легко настраивается с помощью плагинов, так что пользователи могут создавать новые функции и свойства. С помощью Cosmos SDK можно создавать как публичные блокчейны на основе Proof-of-Stake, так и приватные блокчейны на основе Proof-of-Authority. Binance Chain — лишь один из примеров блокчейна, созданного с использованием Cosmos SDK.
ATOM: нативная монета Cosmos
Нативная монета Cosmos, ATOM, выполняет три ключевые функции в экосистеме:
- ATOM требуется для оплаты комиссий за транзакции, причём сумма зависит от использованных вычислительных ресурсов.
- ATOM играет важную роль в системе управления Cosmos Hub. Чем больше ATOM у пользователя, тем больше его сила для участия в принятии решений платформы.
- ATOM можно застейкать за валидаторов, получая возможность зарабатывать вознаграждения, участвуя в механизме консенсуса.
ATOM изначально распределялся через Initial Coin Offering (ICO) и работал по инфляционной модели. Это связано с механизмом Tendermint Core, который вознаграждает стейкеров вновь созданными ATOM. Уровень инфляции динамически меняется в зависимости от общего объёма застейканных средств и числа активных стейкеров.
Многообразие назначений Tendermint
Tendermint Core — универсальный протокол, который включает в себя как механизм консенсуса блокчейна, так и инструмент Tendermint ABCI, позволяющий гладко интегрировать приложения с консенсусными движками Tendermint Core. Tendermint Core работает по модели Byzantine Fault Tolerant (BFT), что обеспечивает подтверждение новых транзакций даже при наличии недобросовестных или некооперативных участников.
Валидаторы играют ключевую роль в экосистеме Tendermint, запуская ноды, которые хранят копию данных блокчейна. Однако не каждая полная нода является валидатором. Например, Cosmos Hub ограничивает число валидаторов до 100. Эти валидаторы участвуют в подтверждении транзакций и голосуют за включение новых блоков в блокчейн.
Чтобы стать валидатором, нужно застейкать ATOM в узле. Топ‑100 нод по объёму стейка получают статус валидаторов с возможностью голосовать, пропорциональной их застейканному ATOM. Кроме того, пользователи могут делегировать свои ATOM валидаторам в обмен на часть блоковых вознаграждений. Механизм стимулирует валидаторов действовать ответственно, поскольку пользователи легко могут перенаправить свои ATOM к более надёжным вариантам. При добавлении новых блоков группа из 100 валидаторов достигает консенсуса путём голосования, процесс проходит в раундах на основе предложений блоков от лидера.
Популярность Tendermint (BFT) объясняется несколькими ключевыми факторами:
- Универсальность: Tendermint пригоден как для публичных, так и для приватных блокчейнов. Он фокусируется на сетевом и консенсусном слоях блокчейнов Cosmos, позволяя разработчикам настраивать прикладной слой. Каждая Zone в сети может самостоятельно решать, как отбирать валидаторов и будет ли блокчейн публичным или разрешённым.
- Высокая производительность: Tendermint обеспечивает быстрое время создания блока (примерно 1 секунда) и может обрабатывать высокий пропуск транзакций (тысячи в секунду).
- Мгновенное подтверждение транзакций: они подтверждаются сразу при создании блока, при условии добросовестности большинства валидаторов сети. По сравнению с блокчейнами вроде Ethereum (ETH) или Bitcoin (BTC), пользователи Cosmos могут уверенно принимать транзакции с меньшим числом подтверждений блоков.
- Повышенная безопасность: в случае форка блокчейна, который приводит к появлению двух расходящихся историй транзакций, Tendermint облегчает установление ответственности и дает ясное понимание причин форка, что усиливает общую безопасность.
Заключение
Будучи одним из первых решений для создания совместимых блокчейнов, Cosmos сохранил свою популярность. Tendermint и Cosmos SDK продолжают играть важную роль в современной разработке блокчейнов. Однако с 2017 года наблюдается заметный сдвиг в сторону сайдчейнов, взаимодействующих с блокчейнами с высоким трафиком, такими как Ethereum. Траектория этого тренда остается неопределенной. Тем не менее, Cosmos активно стремится развивать актуальные направления, включая NFT, залоговое обеспечение в DeFi и межсетевой стейкинг. Такой стратегический подход позволяет Cosmos использовать растущую популярность этих тенденций и обеспечить свою актуальность в будущем.