原標題：《對比Cosmos、Polkadot、Avalanche三大異構(gòu)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)，它們真的比比特幣和以太坊更好嗎？》
作者： Kyle
開放去中心化互聯(lián)網(wǎng)的承諾正在受到第一代加密網(wǎng)絡(luò)比特幣、以太坊及其變體的性能、可用性和能源效率問題的挑戰(zhàn)。雖然以太坊新版本及其 Layer 2 解決方案的開發(fā)旨在解決當(dāng)前的性能問題，但新一代項目 Cosmos、波卡（Polkadot）和雪崩（Avalanche） 已經(jīng)發(fā)布了具有非凡能力的基礎(chǔ)設(shè)施。
他們的目標是通過異步異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)模型進行水平擴展，其中特定于應(yīng)用程序的區(qū)塊鏈共存并在需要時相互操作。在跨鏈經(jīng)濟安全方面，它們有自己的設(shè)計選擇和權(quán)衡，這將產(chǎn)生不同的影響.
我們將在本文中一一討論。他們的目標都是創(chuàng)建一個區(qū)塊鏈互聯(lián)網(wǎng)，以達到網(wǎng)絡(luò)規(guī)模，每天可以容納數(shù)十萬（就像今天一樣）甚至容納數(shù)百萬活躍用戶，并實現(xiàn)用戶擁有和控制的 Web 3 愿景。本文旨在幫助開發(fā)人員、研究人員、企業(yè)家、投資者以及任何渴望去中心化未來的人了解加密網(wǎng)絡(luò)的這種范式轉(zhuǎn)變。


Cosmos、Polkadot、Avalanche 中的鏈間經(jīng)濟安全拓撲
比特幣打開了潘多拉魔盒，隨著時間的推移正在成為“數(shù)字黃金”，這種看法已經(jīng)是一種常識。以太坊引入了可編程的互聯(lián)網(wǎng)貨幣，并成為加密經(jīng)濟創(chuàng)新的平臺。
然而，比特幣、以太坊及其變體存在阻止大眾采用加密網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵問題。我們將首先看這些問題，然后用這些點來比較新一代區(qū)塊鏈平臺。
1. ? 能源效率：要使開放的去中心化計算機網(wǎng)絡(luò)正常運行，其獨立參與者需要就共享狀態(tài)達成一致。在這樣做的同時，盡管信息不完善或存在惡意行為者，網(wǎng)絡(luò)仍應(yīng)保持有效共識容錯（拜占庭容錯）。
允許參與開放網(wǎng)絡(luò)的共識，同時防止同一實體對多個身份進行操作（女巫攻擊）是通過一種稱為工作量證明（PoW）的接納方法來處理的（由 Cynthia Dwork 于 1992 年首次引入，用于打擊垃圾郵件）。這種方法要求參與者使用巨大的計算能力，這會使地球變暖，并且一些價值還被轉(zhuǎn)移給電力公司。
顯然，保護分布式計算網(wǎng)絡(luò)需要經(jīng)濟成本，新項目使用替代的權(quán)益證明（PoS）機制實施驗證者準入，即通過鎖定代幣存款以成為參與者。這筆存款必須足夠昂貴，以便充分抑制惡意行為或離線。事實上，類似的規(guī)模經(jīng)濟適用于權(quán)益證明（PoS）和工作量證明（PoW）：運行驗證節(jié)點的成本從 OPEX（礦場的運營費用）轉(zhuǎn)移到 CAPEX（資本機會成本）。
2.? 交易延遲：比特幣、以太坊及其變體采用了中本聰共識，這需要等待創(chuàng)建多個新區(qū)塊之后以確保交易無法恢復(fù)。因此，中本聰共識鏈具有高可用性，但由于其概率交易最終性保證，交易速度較低，這需要等待鏈足夠長。
為了實現(xiàn)更快的交易最終性，許多區(qū)塊鏈項目使用經(jīng)典的實用拜占庭容錯 (PBFT) 共識，該共識有其自身的弱點，包括驗證者集可能有多大才不會減慢網(wǎng)絡(luò)速度，以及在正常運行時間或活動性方面才能有利于安全性。
3. ? 計算吞吐量：在分布式計算機網(wǎng)絡(luò)中每秒可以完成的計算工作量是吞吐量，它定義了網(wǎng)絡(luò)可以擴展的程度。一個常用的指標“每秒交易數(shù)”具有誤導(dǎo)性，因為交易可以指簡單的轉(zhuǎn)賬或復(fù)雜的財務(wù)計算；它們需要不同數(shù)量的計算能力。
作為網(wǎng)絡(luò)參與者的函數(shù)，實際吞吐量是網(wǎng)絡(luò)每秒可以處理的計算工作量。為了實現(xiàn)總的高吞吐量，項目要么采用垂直擴展策略，即要求對節(jié)點進行高性能計算并優(yōu)化節(jié)點軟件，要么采用水平擴展策略，即通過將網(wǎng)絡(luò)分成多個部分來進行并行處理。
4. ? 交易成本：區(qū)塊鏈必須找到一種方法來限制其執(zhí)行，否則運行區(qū)塊鏈的節(jié)點網(wǎng)絡(luò)很容易受到拒絕服務(wù)攻擊（DOS）。為了進行這種限制，比特幣允許使用相當(dāng)有限的腳本語言，以太坊根據(jù)智能合約執(zhí)行的gas計量收取交易費用。
問題在于，無論您是在交易中進行簡單的轉(zhuǎn)賬還是復(fù)雜的計算，它們都在同一個網(wǎng)絡(luò)上處理。結(jié)果，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)流量增加時，即使是簡單的操作，交易費用也會增加，因此使用鏈成為擁有大錢包的人的專屬。向礦工支付費用作為優(yōu)先交易的激勵。
雖然比特幣交易費用將作為發(fā)行達到 2100 萬上限后的唯一激勵措施，但在以太坊中，它們的唯一目的是優(yōu)先考慮交易。燃燒交易費用是一種在新項目中獲得吸引力的機制，最近以太坊也開始燃燒部分費用，因此隨著網(wǎng)絡(luò)活動的增長，所有代幣持有者都受益于稀缺性的增加。
5. ?? 去中心化程度：與普遍看法相反，由于礦池中心化，比特幣和以太坊實際實現(xiàn)的去中心化程度很低（截至 2021 年 11 月，比特幣的 90% 算力由 11 個礦池控制，以太坊的 90% 算力由 16 個礦池控制）。
隨著中本聰共識中挖礦成本的增加，成功出塊變得更加困難，并且運行網(wǎng)絡(luò)的權(quán)力被匯集起來，從而集中在少數(shù)聚合礦工身上。新一代區(qū)塊鏈通過我們將在下面探討的各種解決方案來解決這個問題。
6. ? 公平分配：隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，區(qū)塊鏈項目如何分配所有權(quán)份額（代幣）？比特幣的代幣分發(fā)在區(qū)塊鏈的安全性、挖礦生態(tài)系統(tǒng)和交易所創(chuàng)造了一種環(huán)環(huán)相扣的相互依存關(guān)系。這成為許多項目的模式：隨著礦工加入網(wǎng)絡(luò)以獲得代幣獎勵，網(wǎng)絡(luò)變得更加去中心化和更加安全，從而吸引了更多人使用它。
隨著需求的增加，價格上漲，吸引了更多的礦工來保護封閉循環(huán)的網(wǎng)絡(luò)。然而，隨著挖礦成本的增加，成功挖出一個區(qū)塊變得越來越難；因此，運行網(wǎng)絡(luò)的代幣或權(quán)力的分配被集中起來，從而集中在幾個聚合實體上運行礦機。
以太坊采用了不同的策略：他們預(yù)先開采代幣，取消總供應(yīng)上限，將部分代幣出售給早期投資者和公開銷售參與者，將一部分分配給其基金會用于運行贈款和賞金計劃，并開始隨著時間的推移就像比特幣模型一樣獎勵礦工。
很快，以太坊的代幣發(fā)行集中在少數(shù)幾個礦池，最大的代幣持有者變成了交易所。最終，隨著時間的推移，公平分配定義了誰在網(wǎng)絡(luò)中擁有權(quán)力：生產(chǎn)區(qū)塊的權(quán)力（訂單、接受或?qū)彶榻灰祝⒎植婢W(wǎng)絡(luò)的權(quán)力、決定協(xié)議升級的權(quán)力，以及投資和質(zhì)押應(yīng)用的權(quán)力。
7. ?? 治理：網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的更改會對所有現(xiàn)有和未來的用戶產(chǎn)生重大影響，無論他們是否意識到。在比特幣和以太坊中，改進提案會導(dǎo)致協(xié)議升級和參數(shù)更改，這些更改由核心專家社區(qū)討論、決定、實施和應(yīng)用。
如果一群礦工有興趣追求與大多數(shù)人不同的方向，他們可以分叉協(xié)議并啟動一個新網(wǎng)絡(luò)，痛苦地將大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)效應(yīng)拋在腦后。此外，研發(fā)資金分配通常由中央基金會管理，而隨著社區(qū)圍繞資金協(xié)調(diào) DAO（去中心化自治組織）聚集，替代方案正在出現(xiàn)。
較大的代幣持有者或用戶群體在治理決策中并沒有真正的發(fā)言權(quán)，因為他們可能對決策主題沒有專業(yè)知識、興趣或意識。即使他們這樣做了，與大型代幣持有者相比，它們也可能會產(chǎn)生一點影響，因為投票通常是代幣加權(quán)的。
隨著新項目采用更公平的、更多代幣持有者能夠參與的鏈上治理（即二次投票、時間鎖定投票、自適應(yīng)法定人數(shù)偏差、投票委托、去中心化身份方案以實現(xiàn)一人一票）和鏈下信號機制，這種情況正在發(fā)生變化。
這些問題不僅限制了去中心化網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模采用，而且促使現(xiàn)有用戶繼續(xù)依賴中心化交易所和托管錢包。非技術(shù)人員很難定期使用真正去中心化的應(yīng)用程序。
另一方面，現(xiàn)有用戶繼續(xù)使用以太坊和比特幣，因為他們沒有意識到這些問題；公司和投資者繼續(xù)使用它們，因為他們想成為流動性所在；早期進入者或“原始黑幫”捍衛(wèi)這些網(wǎng)絡(luò)，因為他們有很大的利益。但另一個世界是可能的。
每日活躍ETH地址丨來源：Etherscan
今天，以太坊平均每天有 50 萬活躍用戶，而像 Twitter 這樣的流行 Web 應(yīng)用程序有 2 億日活躍用戶（以太坊的 400 倍），F(xiàn)acebook 有近 20 億日活躍用戶（以太坊的 4000 倍）。
即使加上Layer 2 和比特幣用戶，這距離網(wǎng)絡(luò)規(guī)模還有很長的路要走。對于一個開放的去中心化互聯(lián)網(wǎng)來說，擴展是一個非常關(guān)鍵的挑戰(zhàn)，它不是明天的問題，而是此時此地優(yōu)先解決的問題。
雖然以太坊的新版本旨在解決擴容問題，并且其臨時的layer2解決方案目前正試圖滿足不斷增長的需求，但新一代平臺 Cosmos、Polkadot、Avalanche（主網(wǎng)于 2019 年和 2020 年推出）重新燃起了對真正的去中心化互聯(lián)網(wǎng)的承諾。我們將首先研究以太坊的新版本。
以太坊作為 EVM 生態(tài)系統(tǒng)的新版本
自誕生以來，以太坊的新版本一直在通過采用新的科學(xué)研究以及新的區(qū)塊鏈平臺發(fā)明的機制而發(fā)生變化。以太坊的新版本將使用權(quán)益證明，將網(wǎng)絡(luò)拆分為同步分片，旨在提高總計算吞吐量。運行相同以太坊虛擬機 (EVM) 的驗證者將被分配到不同的網(wǎng)絡(luò)分片、生成塊、累積不同的用戶活動數(shù)據(jù)，并通過名為 Beacon 的中繼鏈相互同步。
但是，嘗試同步所有分片部分意味著嘗試實現(xiàn)完全復(fù)制，即在所有節(jié)點中擁有一致的數(shù)據(jù)庫副本。這是有問題的，因為分布式計算中的分片點是通過不復(fù)制整個網(wǎng)絡(luò)中的所有數(shù)據(jù)來實現(xiàn)擴展。
在同步模型或同構(gòu)網(wǎng)絡(luò)拓撲中，當(dāng)一個分片（例如流行的 DeFi 分片）獲得比其他分片更多的使用量時，它將開始出現(xiàn)相同的速度、成本和擴展問題。此外，還有一個新問題是在分片之間有效地同步數(shù)據(jù)。
雖然據(jù)說以太坊向新版本的過渡將在一年左右的時間里完全完成，但所謂的Layer2解決方案——Rollup（Optimistic、zkSync）、Plasma和狀態(tài)通道——已經(jīng)推出，為不斷增長的以太坊使用需求提供效率和速度。
困境在于，Layer 2 信任模型要么有中間中央運營商破壞去中心化和抗審查的目的，要么有多個激勵運營商（即 Polygon 是用 Tendermint 構(gòu)建并在多個驗證器上運行，Matter Labs 的目標是使用 zkSync 的驗證器網(wǎng)絡(luò) )
這類似于另一個具有自己的代幣（例如 MATIC）的去中心化區(qū)塊鏈，并最終與其第 1 層競爭。因此，隨著更多用戶的加入，這些單鏈架構(gòu)將遇到相同的交易成本問題。

模塊化區(qū)塊鏈設(shè)計

最近，以太坊采用了一種稱為以Rollup為中心的路線圖的新策略，該策略將以太坊Layer1定位為數(shù)據(jù)可用性，將Layer2項目定位為計算。換句話說，以太坊希望成為保證數(shù)據(jù)可用性并與Rollup共享安全性的基礎(chǔ)層。
因此，以太坊正在采用 EVM 區(qū)塊鏈生態(tài)系統(tǒng)進行計算，無論是單個Rollup占主導(dǎo)地位還是多個Rollup共存（請參閱 Vitalik Buterin 的文章《終局游戲》）。事實上，這種策略適合新興的模塊化區(qū)塊鏈設(shè)計，其中區(qū)塊鏈可以將數(shù)據(jù)可用性或執(zhí)行外包給其他區(qū)塊鏈。
該策略的通用模型由 Celestia 和 EigenLayr 開發(fā)。此外，以太坊的新策略類似于 Polkadot 和 Avalanche 中已經(jīng)使用的共享安全模型。
另一方面，由于 Cosmos、Polkadot、Avalanche 在其至少一個與 EVM 兼容的鏈上都有與以太坊的橋接，它們有時被放在同一個“Layer2”存儲桶中，而這些項目通常稱自己為Layer0，因為它們提供用于構(gòu)建互連的Layer1區(qū)塊鏈的基礎(chǔ)設(shè)施。

Cosmos、Polkadot、Avalanche

Cosmos、Polkadot、Avalanche 旨在通過異步異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)模型進行水平擴展，其中特定于應(yīng)用程序的區(qū)塊鏈具有不同的虛擬機，并且可以在需要時與其他鏈互操作。
這些基礎(chǔ)設(shè)施平臺提供了構(gòu)建您自己的自定義區(qū)塊鏈的能力，從而為去中心化應(yīng)用程序和資產(chǎn)提供了更大的設(shè)計空間。將您的項目作為主權(quán)鏈而不是一組智能合約運行具有三個基本優(yōu)勢：
性能隔離：將您的鏈與其他鏈隔離可確保您的用戶體驗不受網(wǎng)絡(luò)上無關(guān)的高活動的影響，因此它提供了更好的性能，并且您可以在需要時橋接到其他鏈。
可預(yù)測和可定制的費用：共享無許可網(wǎng)絡(luò)上的費用不受您的控制。某些應(yīng)用程序在網(wǎng)絡(luò)上的高活動可能會增加您的應(yīng)用程序的任意費用。擁有自定義費用結(jié)構(gòu)可以讓您獲得可預(yù)測的費用，并消除應(yīng)用程序與其用戶之間的基礎(chǔ)設(shè)施。您不需要 ATOM、DOT 或 AVAX，即可使用特定于應(yīng)用程序的鏈。不強迫用戶使用基礎(chǔ)設(shè)施代幣收取費用對于主流采用至關(guān)重要。
可定制的驗證器：自定義驗證器規(guī)則和要求將您的鏈集中在其特定領(lǐng)域的需求上。您的鏈的驗證器可以符合某些司法管轄區(qū)（例如，歐盟的 GDPR），可以具有高性能的硬件要求，或者具有成為驗證器的某些證明。
這些新一代網(wǎng)絡(luò)還與以太坊以及很快與比特幣建立了橋梁，并且正在開發(fā)彼此之間的橋梁，以充分實現(xiàn)區(qū)塊鏈互聯(lián)網(wǎng)的愿景。
Cosmos、Polkadot、Avalanche 在協(xié)議級別（例如，共識機制、經(jīng)濟安全拓撲）存在關(guān)鍵差異，這些差異會影響平臺功能（例如，鏈間通信、代幣經(jīng)濟、可能的應(yīng)用程序類型）以及它們?nèi)绾螖U展其網(wǎng)絡(luò)（例如 ，驗證者參與，抵押釋放）。
下面的比較旨在幫助開發(fā)人員、企業(yè)家、投資者、研究人員以及那些考慮在這些新一代基礎(chǔ)設(shè)施上構(gòu)建的人了解這些架構(gòu)之間的差異及其權(quán)衡。
共識機制
在開放的機器網(wǎng)絡(luò)上安全和一致地復(fù)制應(yīng)用程序狀態(tài)是通過共識機制實現(xiàn)的。在這樣做的同時，盡管信息不完善或存在惡意行為者（拜占庭容錯），網(wǎng)絡(luò)仍應(yīng)保持容錯和有效共識。
Cosmos 和 Polkadot 中使用的實用拜占庭容錯（PBFT）要求所有參與節(jié)點相互通信，因此網(wǎng)絡(luò)絕對確定地同意一個決定。它具有低延遲和快速最終性，但它無法擴展到全球開放網(wǎng)絡(luò)中的許多參與者，因為每個驗證器節(jié)點上的負載隨著驗證工作的增加呈指數(shù)增長。
比特幣引入了最長鏈共識機制（中本聰共識），允許概率確定性和極低的錯誤率。隨著時間的推移，它允許建立一個健壯且可擴展的網(wǎng)絡(luò)，但速度非常慢。
Cosmos，主網(wǎng)于 2019 年 3 月上線，使用 Tendermint PBFT 共識，提供快速的最終確定性。但是，由于每個節(jié)點都必須相互通信，因此它具有二次消息傳遞復(fù)雜性并且可以一次完成一個區(qū)塊。
Polkadot 是 2020 年 5月上線的主網(wǎng)，以共識方式將區(qū)塊生產(chǎn)和最終確定分開：BABE（Ouroboros Praos 的變體）編寫候選區(qū)塊，GRANDPA（PBFT 的變體）分批完成它們。這種混合共識在一定程度上優(yōu)化了二次消息傳遞的復(fù)雜性。
Avalanche 主網(wǎng)于 2020 年 9 月上線，使用 Avalanche 共識，這是一種獨特的機制，它結(jié)合了驗證者節(jié)點（雪球）之間的重復(fù)投票子采樣和有向無環(huán)圖（DAG）中的傳遞投票，而不是線性鏈。由于 Avalanche 共識具有恒定的消息傳遞復(fù)雜性，因此它允許低延遲和大量參與網(wǎng)絡(luò)。它像中本聰共識一樣具有概率最終性，但它是可配置的，并且故障率極低。
? 驗證者進入標準
允許參與開放網(wǎng)絡(luò)的共識，同時防止同一實體對多個身份進行操作（女巫攻擊）是由工作量證明（PoW）或權(quán)益證明（PoS）機制處理的。
與所有新項目一樣，Cosmos、Polkadot、Avalanche 都使用權(quán)益證明，因為它的能源效率和提供更大設(shè)計空間的能力。這些網(wǎng)絡(luò)上還有一些項目為公平的代幣分配機制實施了更輕的工作量證明（PoW）機制。
上
Cosmos可以在 6-7 秒內(nèi)實現(xiàn)交易最終性。
Polkadot 整體上可以在 12-60 秒內(nèi)實現(xiàn)最終性，區(qū)塊創(chuàng)建和最終性是分開的。
Avalanche可以在一秒鐘內(nèi)實現(xiàn)了交易最終性。它像比特幣一樣是概率性最終性，并且故障率極低。
? 計算吞吐量
網(wǎng)絡(luò)每秒可以處理的計算工作總量取決于網(wǎng)絡(luò)上使用的虛擬機和運行時函數(shù)的復(fù)雜性。Cosmos、Polkadot 和 Avalanche 正在構(gòu)建專門的異步區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)，因此最終他們的整個網(wǎng)絡(luò)在吞吐量方面是無限的。真正重要的是這些網(wǎng)絡(luò)可以增長多少，以及它們對跨鏈經(jīng)濟安全的選擇很重要。
? 交易成本
隨著整個網(wǎng)絡(luò)上活動的增長，交易費用也會增加。Cosmos、Polkadot、Avalanche 構(gòu)建了專門的網(wǎng)絡(luò)，每個鏈都有自己的基于自身狀態(tài)增長的自定義費用機制。
Cosmos 每條鏈都有一個可定制的費用機制。
Polkadot 每條鏈都有一個可定制的費用機制。費用是使用權(quán)重系統(tǒng)預(yù)先計算的。每個鏈的費用燃燒是可選的。
Avalanche 每條鏈都有一個可定制的費用機制。對于不同類型的功能，主要網(wǎng)絡(luò)費用是固定的或為零，并且所有費用都被燒毀，因此代幣持有者隨著時間的推移從使用中受益。
? 去中心化程度
以下數(shù)字來自 2022 年 3 月 17 日。
Cosmos 在節(jié)點之間具有二次方消息傳遞，因此參與者數(shù)量有限。Cosmos 中的活躍驗證者數(shù)量為 150，IRIS 中為 115，Osmosis 中為 100。目前，您至少需要 147,231 個 ATOM（約 130 萬美元）才能加入 Cosmos Hub 的活動驗證人集，并且至少需要 1 個 ATOM 用于委托?？傎|(zhì)押價值約為 $50億美金。
Polkadot 優(yōu)化了節(jié)點之間的二次方消息傳遞，以及有限數(shù)量的參與者?；钴S驗證者的數(shù)量在 Polkadot 中為 297，在 Kusama 中為 1000。目前，您需要至少 175 萬個 DOT（約 3300 萬美元）才能加入Polkadot 中繼鏈的活躍驗證者集，并且至少需要 120 個 DOT 才能進行提名。總質(zhì)押價值約為 $120億美金。
Avalanche 在節(jié)點之間有恒定數(shù)量的消息傳遞，因此參與者的數(shù)量是無限的。主網(wǎng)絡(luò)中的活躍驗證者數(shù)量為 1311。目前，您需要至少 2000 AVAX（約 16 萬美元）才能加入主網(wǎng)絡(luò)的活動驗證器集，并且至少需要 25 AVAX 用于委托?？傎|(zhì)押價值約為 $160億美金。
去中心化也是驗證者質(zhì)押和獎勵集中度（基于權(quán)益加權(quán)的獎勵）的函數(shù)，通常遵循長尾分布——很少有驗證者擁有最多的質(zhì)押，而許多驗證者的質(zhì)押很少。對于區(qū)塊鏈平臺來說，公平的質(zhì)押分配仍然是一個懸而未決的問題，每個項目都試圖以不同的方式實現(xiàn)公平。
例如，由于 Polkadot 的核心是基于 PBFT 的共識，因此可以有一個有限的活躍驗證者集，但這些活躍的驗證者通過 Phragmén 選舉方法獲得平等的獎勵。由于其新穎的共識機制，Avalanche 可以擁有無限數(shù)量的活躍驗證者，并且平均驗證者權(quán)重正在逐漸下降，從而提高了其去中心化水平。

上述引用的。