【共识行研】Polkadot生态全景与公链之争，对比ETH2.0和Cosmos

｜导读

具有完整、开放体系的公链生态代表了区块链行业的主流发展路径，目前承载这一行业期望的项目生态以ETH2.0、Cosmos和Polkadot为主。

但复杂而庞大的开发进程存在诸多不确定性：

2月4日， Cosmos内部出现分裂，创始人Jae离队。核心成员Zaki指责Jae因开发资源分配不均导致了大量工程师离开，影响了跨链协议IBC的开发进度。

5月12日，以太坊项目开发者证实，任何所谓的明确上线日期都是明显的信息误传。以太坊2.0上线时间可能比此前预计的需要更长时间。而Polkadot网络的有序开展似乎与此形成对比：
6月18日，波卡从POA的顺利转变为NPoS机制，正式进入去中心化治理阶段，接下来将陆续实现转账和平行链功能，计划年内完成与BTC和ETH的跨链互转。

关于Polkadot、ETH和Cosmos公链间的生态之争以及Polkadot的生态全景，本文将分两个维度进行展现：纵向梳理波卡内部生态进展；横向比对现有公链生态，以ETH和Cosmos为例。

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波卡生态一览

Polkadot的出发点是认为区块链未来是一个多链共存的世界，为此构建了高性能的跨链技术，并依靠中继链成为链接众多链的集合，集合中包括波卡网络中的众多平行链的生态，以及通过转接桥对比特币、以太坊等传统公链的连接。关于Polkadot更详尽的介绍，请查阅共识实验室的波卡系列文章“共识行研｜详解波卡：互联网启蒙运动Web3.0的先行者”。

多样性的项目生态

在波卡生态中，因为有中继链的通用性和安全性做底层支撑，平行链便可以拥有自己的应用逻辑。各种各样具备独特功能平行链是波卡生态的重要组成部分。从底层基础设施到多样性应用再到钱包，波卡的内部生态已经基本成型。

同时，由于Substrate开发系统的存在，使得在波卡上搭建项目已经变得更加简捷。开发者运用Substrate开发系统即插即用的模块化的功能，大幅减少了技术障碍和重复劳动，提升了开发效率。

目前有超过 70个区块链正基于Substrate开发，其中60个已经推出了测试网。5个上线了主网，有自己的验证人和代币。此外还有 40 个项目也表示参与平行链，包括括功能性项目（ChainLink、ChainX等）、钱包类项目（Polkawallet 、Enzyme等）、基础设施类项目、工具类项目，技术实现类项目。

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Polkadot生态功能项目

跨链枢纽ChainX

ChainX作为资产跨链领域的通用公链项目，是Polkadot生态中第一条基于Substrate开发并实现主网上线的链，也是比特币最大的二层网络。

ChainX定位于通过去中?化的?式将链间资产进?统?转化，任何链只要建?与ChainX的连接，就可以与所有链进?资产互通，简单说是数字资产的跨链网关，通过构建比特币、以太坊、EOS转接桥为数字货币提供资产跨链。

ChainX与Polkadot的结构关联

ChainX将成为Polkadot的一条二级中继链，与外部区块链相连接。在技术层面上，ChainX与Polkadot都基于 Substrate技术框架，采用PoS共识算法；从生态层面，Polkadot致力于实现任意消息跨链，数字资产跨链的这个子类别将主要由ChainX来实现。ChainX主网上的所有跨链资产未来可以跨链到Polkadot网络，在Polkadot生态里流通，成为Polkadot生态资产跨链枢纽。

智能合约平台Edgeware

Edgeware是Polkadot生态系统中的一种高性能、可自我升级的WASM智能合约平台，是Polkadot的第一条智能合约链。
与ChainX类似，Edgeware也是建立在Substrate平台上的项目：ChainX可以为Polkadot提供跨链功能，Edgeware则可以为Polkadot提供智能合约功能。

Edgeware堆栈的数据结构

Edgeware的特点分为高性能和可自我升级两方面。高性能方面，Edgeware智能合约以Rust编写并在WASM中执行，以此实现数量级的开发加速。自我升级方面，Edgeware本身更关注于链上治理，可以通过参与者互相投票，委派并互相资助以升级网络。Edgeware希望让项目方可以简捷地建立DAO治理协议，协助和改善区块链本身的治理问题。

实验性网络Kusama
Kusama是Polkadot早期高度实验性的网络版本，与Polkadot采用相同的底层技术，用于Polkadot上线前提前排除可能出现的问题来保证主网顺利运行。日后，Kusama 将会以太坊和比特币一起成为连接波卡的首批桥接链。

Kusama网络将作为Polkadot的试验场长期存在，开发人员可以在Kusama上构建平行链并在真实环境中测试Polkadot的治理、Staking、提名验证功能，并实验早期高风险的功能和准备在Polkadot上部署的项目，成为Polkadot长期运行的保障。

一个很好的开发路径就是先在Westend测试网上做开发，然后在Kusama真实的经济环境中运行，最后在波卡部署。

开放式跨链金融平台Acala

Acala是开放金融的DeFi项目，正在搭建多资产抵押的跨链稳定币平台，包含稳定币aUSD和Staking衍生品L-DOTs，并拥有去中心化交易所。由于Acala优先做预言机交易，因此攻击的难度更大。

Acala 产品主要针对两方面展开，第一个产品是基于Honzon协议的去中心化跨链多抵押资产稳定币平台，构建开放式金融服务的基础设施。第二个产品是基于 Homa 协议将抵押资产凭证化从而解放资产流动性，为押资产的期货市场奠定基础，并同时具备跨链能力。

数据预言机ChainLink

预言机oracles被誉为实现区块链价值的重要技术，Chainlink作为知名预言机项目，将为Polkadot网络提供连接现实数据的能力。Chainlink网络通过为所有区块链上的智能合约提供可靠且防篡改的数据输入输出，将区块链的智能合约与现实世界中的数据相连接。

值得一提的是，Chainlink自2017年发行以来市值不断攀升，目前在所有数字货币中排第11名。Polkadot通过与Chainlink的合作也将进一步提升网络价值。

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外部生态对比

Polkadot与以太坊

Gavin Wood是以太坊的联合创始人、前CTO，他完成了以太坊的黄皮书，里面列出了以太坊的技术规范和路线图。但他在意识到以太坊的局限性并在2016年离开，带着新的构想创建了Polkadot。Polkadot和以太坊的区别主要表现在开发层面和治理层面。

开发层面Polkadot上开发者可以从头编写自己的区块链并自由地设计应用逻辑，但在以太坊上，智能合约的执行效率会因为其执行环境而受到很大限制。
以太坊的2.0升级仍是同构的分片场景，虽然可能在治理上有些不同但这些分片在技术上是一模一样的，可开发性有限，不能满足搭建的应用所需的灵活性和可定制性要求。
以太坊是开源的智能合约平台，Polkadot的核心为中继链，没有智能合约。Polkadot被设计成可扩展的区块链开发、部署和交互测试平台。Polkadot生态中Substrate开发平台这一自由度极高的技术框架，实现可定制、高可用，让开发变得更快捷灵活。

治理层面治理层面也是以太坊和Polkadot的重要区别。以太坊的链下治理模式面临着效率低、核心开发者流失等问题，并同时受到开发者、矿工、节点以及持币人等多个方面的制约，耗费的周期长。优点则是拥有更多审核研究的时间，提升了安全性。
此外，以太坊的治理目前过分依赖于创建者Vitalik，以太坊的核心开发者Lane Rettig曾表示“以太坊治理已经失败，我们实际上就是技术专家统治：核心开发者对协议更新有最终决定权”。虽然以太坊转向PoS机制的2.0升级，将发扬Vitalik倡导的“多因素共识”治理方法，但治理过程可能会更加漫长。Polkadot认为推行链上治理将解决链下治理所衍生出的问题，例如监管缺失和决策过程不透明。Polkadot的治理核心就是权益加权投票，治理的参与者包括DOT持有者和理事会，社区在全民公投中进行过程透明可追溯的抵押投票，并通过自适应群体偏差和轮换解决社区活跃度低的问题。
Polkadot在治理方面考虑到了单独生态的发展，也给出了完整的链上治理模型，通过较快的升级和自动执行为生态的高效、民主及和各方参与者利益最大化给出了一个较完备的解决方案。

综合来说以太坊的优势是拥有实力最领先的开发者社区，同时拥有巨大的行业先发优势和共识。而Polkadot还未上线，与以太坊现有的生态空间差距明显，不过Polkadot生态已在稳健发展的过程中。
以太坊Solidity已经成为区块链入门的普及语言，生态庞大。Polkadot的操作语言与开发平台Substrate提供了更多的灵活性与开发自由，越来越多新生的项目开始选择在Substrate进行开发，从Polkadot团队投入的精力可以看到其发展推广Substrate平台的野心。
目前，以太坊2.0具备的功能Polkadot基本上都已覆盖，在此情况下，以太坊的劣势对比明显：性能存在严重瓶颈，最终版本“宁静Serenity”的遥遥无期，未来的硬分叉升级仍存在诸多不确定性。

Polkadot与Cosmos

同属于跨链的明星项目，Polkadot与Cosmos的特征区别存在于系统架构、安全、治理方式三个方面。
架构与设计目标Polkadot和Cosmos在跨链通信协议的架构与设计目标存在区别。Polkadot 的目标是在平行链之间传递任意消息，如智能合约或完成任何其他类型的通信，因此结构更为复杂。而Cosmos 专注于区块链之间的资产转移，协议更简单。

Polkadot使用共享安全性的机制来保证跨链通信的安全，所有的平行链具有同样的安全级别，因此信息在链间传递时可以互相信任，保证了数据可用性。同时，钓鱼者fishman的存在与激励可以监测平行链的恶意活动，并提交中继链进行全网回滚，这是对安全进一步保证。

Polkadot的网络架构

对于Cosmos，网络中每条链zone都拥有自身独立的验证者，安全性不受其他链的影响，将存在与验证者串谋作恶的链。Cosmos的运行方式是，将zone连接到去信任的通信中心链Hub，由Hub验证另一条zone的验证者可信后再传输信息。

cosmos的网络架构

Cosmos的网络作恶成本低，整体安全性不如Polkadot，但同时因为链之间的独立性，避免了一条链腐蚀其他链的情况。Polkadot的网络不允许作恶，平行链作恶的成本与难度高，一旦作恶将影响整体系统安全性，触发全网回滚。

算法与安全性Polkadot 和Cosmos在两种不同的安全模式下运行，Polkadot的平行链具有全局共享安全性，而Cosmos的每条链都是独立自我保护。Polkadot的中继链的共识算法为GRANDPA共识，可以快速地在平行链上敲定区块。平行链掌控自身的状态机与本地规则，出让一部分安全性给中继链以此获得系统整体的安全共享。共享安全性的意义在于，对于开发者也可以更加专注于开发自身的业务，不必花费时间和成本寻找和维护验证人节点。

Cosmos采用Tendermint共识算法，每条区块链zone都是独立并进行自我保护的，每条链运行自己的共识机制，需要自己维持网络安全性，每条链的验证者仅仅负责保障该条链的安全。对比Polkadot，由于中继链的验证者对平行链状态变化有最终决定权，虽然钓鱼者的设定可以减少验证者的恶意活动，但对于需要更多控制权的应用，并不能在Polkadot里完全控制自己的链，而Cosmos的zone可以掌握自己链的完全控制权，例如，币安链无法放弃对交易出块的控制权，因此币安Dex选择基于Cosmos开发。

接入与治理方式Polkadot与Cosmos在治理和成员资格方面存在区别，Cosmos类似安卓系统，Polkadot则类似于苹果。Cosmos不存在股东的成员资格规则，接入门槛低，只要使用IBC标准便可接入hub下载。Hub本身拥有主权，搭建的目的是链接其他的区块链zone，每个zone的安全性自负。
在治理方式上，不同于Polkadot由投票者持有的DOT进行权益加权投票，由于链间的独立性，Cosmos没有适用于整个区块链网络的中心规则， Hub链和每条Zone 链都有着自己的治理过程。Polkadot由于平行链的数量有限，因此接入门槛更高。Polkadot将通过拍卖的机制分配中继链和平行链的插槽，由出价最高者通过锁定Dot获得。平行链一旦接入Polkadot网络，便具有了共享的安全性。

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总结展望

公链生态观

完整的公链生态包括：健全的底层架构、活跃的开发者社区、多样化的项目群落、灵活易用的基础设施。综合评比各个主流区块链平台的功能性与安全性，绝大多数开发者首选的区块链开发平台还是以ETH、Cosmos和Polkdot为主：以太坊具有强大的开发者社区、Cosmos运行更加独立自主、Polkadot的可操作性与安全性更强，开发者将根据各自应用的需求在其中作出选择。
目前三者中以太坊的生态最为庞大，但诸多瓶颈与限制，可以预见，区块链行业后续的生态发展及资源分配比重将向后两者倾斜。不过，以目前区块链行业的存量体系及发展前景，以太坊、Cosmos和Polkadot更像是互补关系而不应局限于竞争关系。通过对Polkadot的设计结构以及团队的公开言论，可以发现Polkadot无意于深化公链间的竞争，格局与目标并不局限于区块链世界的存量博弈，而是为了实现更大的Web3.0的愿景而探索。

行业前瞻

尽管区块链技术提出了已经多年，公链基础设施的投资在过去风险投资中占了很大比重，但区块链仍未走向大规模应用。根据Dappreview的数据显示，目前区块链行业总计有超过4千个dApp，活跃用户只有13万多，用户数相比Web2.0还是过于微小。

数据来源Dappreview

梅特卡夫定律（Metcalfe's Law）是指：网络价值与网络节点\用户的平方成正比。这种关系基于所谓的“网络效应”，即网络参与的用户越多，网络价值越大。而大规模用户的参与，只有等到区块链3.0出现一批能够解决用户需求、具有良好用户体验的实用级dApp时才会出现。这一切的基础是解决现有区块链网络扩容的瓶颈与基础设施的匮乏，以及公链孤岛对行业资源的分割问题。以太坊、Cosmos和Polkadot等融合了区块链技术进步的项目为行业基础设施建设提供了新的用例和解决方案：一方面，扩容与可拓展性完善了区块链世界的底层基础设施；另一方面，通过提供资产和信息跨链功能为链间交互提供枢纽，进一步打破各公链间的孤岛状态。以Polkadot等项目为代表的区块链3.0基础设施的发展，对于整个公链、跨链的生态都会有着重要的影响，更将有助于促进区块链网络效应的爆发。

参考资料

[1] PolkaPaper

[2] PolkaWorld

[3] Unitimes

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本文来源：共识实验室
原文标题：【共识行研】Polkadot生态全景与公链之争，对比ETH2.0和Cosmos

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编译者/作者：共识实验室

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