Mit dem kürzlichen Start ihres Mainnets trat die Blockchain-Plattform Cosmos ins Rampenlicht als eine Lösung, die als Vermittler zwischen unabhängigen Blockchains fungieren soll, die auf ihrem dezentralen Netzwerk arbeiten.

Was ist ATOM?

Atom (ATOM) (nicht zu verwechseln mit dem aufgegebenen Projekt Atomic Coin (ATOM)) ist die wichtigste Kryptowährung, die auf der Cosmos-Plattform existiert, die die Kommunikation, Skalierung und Interoperation zwischen unabhängigen Ketten erleichtern soll. Angekündigt als “das Internet der Blockchains”, versucht die Cosmos verschiedene Blockchains innerhalb einer einzigen Plattform zusammenzubringen und mehrere Schlüsselprobleme zu lösen, die diese Technologie von Anfang an plagten:

• Skalierbarkeit
• Interoperabilität
• Benutzerfreundlichkeit
• Souveränität

Projekte, die auf dem Cosmos-Netzwerk gestartet werden, sollen es ermöglichen, ihre Token ohne viel Aufhebens umtauschen zu lassen. Das Netzwerk ist als modulare Lösung organisiert, die für den Einsatz mit anwendungsspezifischen Blockchains verschiedener Typen gebaut ist. Diese Ketten sollen einfacher entwickelt werden können, verbunden mit der Möglichkeit, Werte von einer zur anderen zu übertragen, ohne ihre gegenseitige Souveränität zu beeinträchtigen.

Darüber hinaus vermarktet sich der Cosmos als eine Art Werkzeugkasten, dessen modulare und anpassbare Werkzeuge den Entwicklern zur Verfügung stehen, die sich bereit fühlen, an der Dezentralisierung des Internets und der damit verbundenen Finanzinfrastruktur zu arbeiten.

Wie plant Cosmos, mit der Skalierbarkeit umzugehen?

Die Cosmos-Entwickler beschreiben die bestehenden Proof-of-Work-Protokolle als langsam, teuer, umweltschädlich und ohne Skalierbarkeitspotenzial. Im Fall von Bitcoin zum Beispiel hat der Anstieg der Anzahl von Transaktionen wohl zu einem deutlichen Rückgang der Leistungsgeschwindigkeit der gesamten Plattform geführt. Bei Ethereum wird beschrieben, dass dezentrale Anwendungen, die darauf aufgebaut sind, durch die gedeckelte Menge an Transaktionen, die in einer Sekunde verarbeitet werden können, sowie durch die dApps, die um Ressourcen auf der Blockchain kämpfen müssen, begrenzt sind.

Cosmos zielt darauf ab, diese Probleme zu lösen, indem eine Reihe von Werkzeugen zur Verfügung, wie z. B.:

• Tendermint. Tendermint Core ist eine Byzantine Fault Tolerance (BFT) Konsens-Engine, die eine Blockzeit von 1 Sekunde haben soll und theoretisch in der Lage ist, ein Transaktionsvolumen von 10.000 Transaktionen pro Sekunde für 250-Byte-Transaktionen zu verarbeiten. Durch die Eliminierung des Proof-of-Work und die Optimierung der Leistung um die vertikale Skalierbarkeit herum, hoffen die Cosmos-Entwickler an den Punkt zu gelangen, an dem die Anwendung selbst zum einzigen Engpass für die Skalierbarkeit wird. Der Aufbau von dezentralen Anwendungen auf Tendermint erfolgt, indem man die Entwicklung wie die Blockchain-Anwendung selbst angeht. Man muss nur die Transaktionsarten und Übergangsfunktionen bestimmen, die die betreffende Anwendung tatsächlich benötigt, und so ihre Leistung im Prozess verbessern.
• Cosmos SDK. Es handelt sich um ein technologisches Tool-Set, das den Prozess der Erstellung sicherer Blockchain-Anwendungen auf Basis von Tendermint vereinfachen soll. Die Entwickler behaupten damit, dass der Aufbau einer Blockchain so weit vereinfacht werden soll, dass der gesamte Prozess nicht schwieriger sein soll als die Codierung mehrerer Module.
• Inter-Blockchain Communication Protocol (IBC). Gepaart mit Tendermint ermöglicht die IBC heterogenen Ketten, sowohl Werte (wie Token) als auch Daten untereinander auszutauschen. Indem mehrere Kettenarchitekturen die gleichen Anwendungen und ein gemeinsames Validator-Set ausführen, sollen die Blockchains eine unendliche theoretische Skalierbarkeit erreichen, die das Cosmos-Team als “horizontal” bezeichnet.

Wie kann Cosmos die Interoperabilität von Blockchains verbessern?

Die fehlende Interoperabilität zwischen Blockchains ist ein weiteres Hindernis, das Cosmos zu überwinden versucht. Das Kernproblem wird damit beschrieben, dass Blockchain-basierte Ökonomien siloartig, d.h. voneinander isoliert, sind und somit nicht in der Lage sind, Assets untereinander zu transferieren.

Die Cosmos-Plattform zielt darauf ab, dies mit ihrem IBC-Protokoll aufzulösen. Diese Technologie fungiert auch als Nachrichtenprotokoll für Blockchains und ähnelt vage dem, was in den TCP/IP-Lösungen zu finden ist.

Benutzerfreundlichkeit und Souveränität von Blockchains

Blockchain-Nutzbarkeit und Souveränität sind weitere Schwachstellen, die von Cosmos ins Visier genommen werden. Beliebte Plattformen wie Ethereum Virtual Machine funktionieren als Sandbox-Lösungen und zwingen die Entwickler dazu, zu versuchen, ihre Anwendungen für die Mehrheit der möglichen Anwendungsfälle zu optimieren, anstatt sich auf ein einziges Problem zu konzentrieren.

Die Cosmos-Plattform zielt mit ihrem SDK darauf ab, eine entwicklerfreundliche und anpassbare Lösung für den Blockchain-Aufbau zu bieten, bei der die Design-Kompromisse auf ein Minimum beschränkt wären.

Selbst wenn die Anwendungen gebaut werden, müssen sie manchmal ihre Souveränität einschränken, da sie ein gemeinsames zugrunde liegendes Framework teilen. Das IBC-Protokoll von Cosmos soll es den Blockchains mit verschiedenen Anwendungen und Validierungssätzen ermöglichen, weiterhin Asset- und Datentransfers untereinander durchzuführen, einschließlich Transfers zwischen privaten und öffentlichen Blockchains.

Cosmos: Ein Bienenstock von Hubs und Zonen

Um diese Herausforderungen zu meistern und auf das Ziel “Internet der Blockchains” hinzuarbeiten, musste die Netzwerkarchitektur von Cosmos in zwei Hauptkomponenten organisiert werden:

• Zonen, die als unabhängige Blockchains fungieren
• Hubs, die als zentrale, verbindende Blockchains fungieren

Basierend auf dieser Art der Organisation übernehmen die Hubs die Rolle der zentralen Ledger für jede unabhängige Kette im Cosmos-Netzwerk. Token, die auf Hubs gehalten werden, können auch mit Hilfe von Hubs getauscht werden. Der Cosmos-Hub selbst ist die Proof-of-Stake (POS) Blockchain, die auf dem Tendermint-Algorithmus läuft. Sie dient als Dreh- und Angelpunkt des Netzwerks, hält die nicht miteinander verbundenen Blockchains unter einem Dach zusammen und verhindert, dass sie in einen chaotischen Betriebsmodus abgleiten. Eine Schlüsselrolle kommt dabei dem Hub zu, der mit Hilfe der IBC die Interaktionen zwischen den Ketten fördern soll.

Wie arbeiten Hubs?

Die Unterstützung von Aktivitäten wie dem Token-Austausch kann sich als Herausforderung erweisen, wenn es darum geht, sicherzustellen, dass den Token-Quellen ebenso vertraut wird wie den Validierern. Da die Token zwischen verschiedenen Ketten verschoben werden, muss die Kette jedes Mal, wenn sie einen neuen Token erhält, allen vorangegangenen Validierer-Sets vertrauen.

Die Cosmos-Plattform hofft, dieses Problem dadurch zu umgehen, dass ihre Hubs die entsprechenden Zonen mit ihnen verbinden, anstatt die direkte Verbindung zwischen den Zonen selbst zu unterstützen. Sobald die Verbindungen nur noch auf andere Hubs beschränkt sind, soll die Gefahr von Doppelausgaben oder dem Einfrieren von Token reduziert werden. Auf diese Weise fungieren die Hubs als Hauptquellen des “Vertrauens” zwischen den Ketten, anstatt sie zu zwingen, sich gegenseitig direkt zu vertrauen oder dasselbe für die Ketten zu tun, die die Token während ihrer Übertragung durchlaufen.

Die zentrale Rolle, die der Hub spielt, stellt seine Sicherheit in den Vordergrund der Bemühungen der Cosmos-Entwickler. Seine Sicherheit wird von einer dezentralisierten Validator-Gruppe verwaltet, die auf globaler Ebene arbeitet.

Es wird erwartet, dass die dezentralisierte Natur der Hub-Architektur Open-Source-Entwickler zu dieser Technologie hinzieht. Neben dem Cosmos-Hub selbst gibt es bereits einige sekundäre Hub-Projekte, die im Gange sind. Eines dieser Projekte ist das in China ansässige IRIS-Netzwerk, das im März 2019 mit dem Ziel gestartet wurde, schließlich verschiedene Geschäftsdienste und einzelne Ketten mit dem Cosmos-Netzwerk zu verbinden.

 Wie funktioniert Tendermint?

 Die Zonen, aus denen sich das Cosmos-Netzwerk zusammensetzt, benötigen noch ein robustes zugrundeliegendes System, das in der Lage ist, eine konsistente Leistung, Sicherheit und Rechenschaftspflicht aller Teilnehmer zu gewährleisten. Diese Aufgaben fielen auf die Tendermint-Plattform, insbesondere auf die zwei ihrer Hauptkomponenten:

• Tendermint Core  stellt sicher, dass dieselben Transaktionen auf jedem Rechner, auf dem sie ausgeführt werden, in der gleichen Reihenfolge aufgezeichnet werden. Es fungiert als das Protokoll, das einen Konsensalgorithmus und ein Peer-to-Peer-Netzwerkprotokoll umfasst. Transaktionen werden mit Hilfe des Gossip-Protokolls zwischen den Knoten propagiert. Die Peer-Discovery- und Gossip-Protokolle sind mit Hilfe des Verschlüsselungssystems von Tendermint gesichert.
• Die zweite Komponente des Tendermint-Systems ist seine Anwendungsschnittstelle, die Application Blockchain Interface (ABCI). Sie sorgt auch dafür, dass die Transaktionen in jeder Programmiersprache verarbeitet werden können.

Der Schlüsselaspekt der Implementierung auf der Cosmos-Plattform ist, dass sie zwei der drei Hauptschichten der generischen Blockchain-Architektur zusammenbringt – die Konsens- und die Netzwerkschicht. Auf dieser Basis können sich die Entwickler nur auf die Definition der Anwendungsschicht konzentrieren und sparen sich so viel Codierzeit, die stattdessen für die Entwicklung genutzt werden könnte.

Tendermint entscheidet sich für die modulare Architektur anstelle einer monolithischen, die sofortige Endgültigkeit, bessere Sicherheit und Leistung liefern soll.

Wie arbeiten ABCI und Cosmos DK Work zusammen?

Einmal erstellt, sollen sich die Anwendungen mit dem Tendermint Core über das ABCI-Protokoll verbinden, das auch die Kommunikation zwischen der residenten App und dem Core selbst unterstützt. Das ABCI bietet drei Arten von Verbindungen für den Tendermint Core:

• Die Mempool-Verbindung prüft, ob die Transaktionen weitergeleitet werden müssen, bevor sie committed werden.
• Consensus-Verbindung hilft bei der Verwaltung von Transaktionen, die committed wurden.
• Query-Verbindung unterstützt die Plattform bei der Abfrage des Anwendungsstatus.

Das Cosmos Software Development Kit läuft auf dem ABCI-Framework und soll den Entwicklern, die sich auf die Erstellung anwendungsspezifischer Blockchains konzentrieren, das Leben erleichtern. Dies geschieht, indem der Aufbau des ABCI für Blockchains mit Hilfe eines einheitlichen Frameworks vereinfacht wird. Das SDK verfügt über eine modulare Struktur, die in Schichten unterteilt ist, die auf dem ABCI bestehen und vollgepackt mit Tools für die Verwendung durch die Entwickler sind.

IBC und Peg Zonen

Da eine der Hauptaufgaben des Cosmos-Ökosystems darin besteht, die Interoperabilität zu gewährleisten, muss dies sowohl für die Tendermint-basierten Ketten als auch für die Ketten, die nicht darauf laufen, sichergestellt werden. Die Fast-Finality-Chains können sich mit Cosmos verbinden, indem die IBC angepasst wird. Gleichzeitig müssen auch die probabilistisch-finalen Ketten, wie die, die den Proof-of-Work verwenden, unterstützt werden. Für sie haben die Cosmos-Entwickler eine spezielle Art von Proxy-Chain implementiert, die Peg Zone genannt wird.

Die Peg Zone ist eine Blockchain, die die Aufgabe hat, den Zustand einer anderen Blockchain zu verfolgen. Da die anpassbare Peg Zone selbst Fast-Finalität unterstützt, ist sie bereits mit dem IBC kompatibel und stellt die Finalität für die Blockchain her, die mit dem Cosmos überbrückt wird. Mit Hilfe der Peg Zone kann der Benutzer zum Beispiel jeden Token auf dem Cosmos verwenden und ihn an die Ethereum-Kette senden lassen.

Gleichzeitig dient das IBC-Protokoll dazu, verschiedene Zonen und Hubs im Netzwerk zu verbinden, sowie den Austausch von Werten zwischen den nicht homogenen Chains zu unterstützen. Das bedeutet, dass der IBC es ermöglichen soll, Verbindungen zwischen den Ketten mit einzigartiger Schichtenarchitektur, unabhängigen Governance-Modellen und Software-Frameworks (wie die, die auf Tendermint aufgebaut werden) herzustellen. Die Fähigkeit, einen rationalisierten Token-Austausch unter den Nutzern zu unterstützen, sollte den Cosmos zu einer potenziellen Lösung für die dezentralen Börsen machen.

Da eine der Hauptaufgaben des Cosmos-Ökosystems darin besteht, die Interoperabilität zu gewährleisten, muss dies für beide Tendermint-basierten Ketten sichergestellt werden In jedem Fall würde der Token-Transferprozess folgendermaßen ablaufen:

• Sally möchte 50 Token von Kette A zu Kette B senden.
• Ihre Token auf Kette A werden gesperrt und der Beweis wird an Kette B weitergeleitet.
• Kette B prüft, ob mehr als zwei Drittel der Validierer auf Kette A den Proof unterzeichnet haben, um die gesperrte Menge an Token auf der ursprünglichen Kette zu bestätigen.
• Nachdem der Proof validiert wurde, werden Sallys 50 Token auf Kette B verfügbar gemacht.

Tokens im Cosmos Netzwerk

Das Cosmos-Netzwerk hat zwei Token implementiert:

• ATOM ist die Staking-Münze, die hauptsächlich für die Governance verwendet wird. Durch den Einsatz von ATOM können die Zonenvalidierer den Hubs beitreten, mit der Option, dass ihr Einsatz durch Fehlverhalten in ihren Zonen reduziert wird.
• Photonen sind die Münzen, die für die Zahlung der Transaktionsgebühren innerhalb des Ökosystems der Cosmos-Plattform verwendet werden. Da die Zonen ihre eigenen Token verwenden können, können sich die Validierer in den Hubs ihre Transaktionsgebühren in jeder Token-Kombination auszahlen lassen. Zwei Prozent der Gebühren sind für den Reservepool vorgesehen, während der Rest an die Validierer geht, basierend auf der Größe ihres Einsatzes.

Das Initial Coin Offering (ICO) für den Cosmos fand im April 2017 statt und endete mit mehr als 17 Mio. USD, die im Rahmen der Fundraising-Bemühungen gesammelt wurden. Das Gesamtangebot von ATOM ist bei 236 Millionen ATOM gedeckelt. Nach dem Start des Cosmos mainnet am 13. März, ATOM fand sich zu verschiedenen Kryptobörsen hinzugefügt werden.

Cosmos Platfform Gescichte

In Anbetracht der Bedeutung des Tendermint-Kerns für die Cosmos-Plattform ist es kein Wunder, dass viele der Teammitglieder hinter dieser Technologie dieselben Fachleute sind, die auch Cosmos entwickelt haben. Sie arbeiten bei All in Bits, einem gewinnorientierten Unternehmen, dessen Bemühungen bei der Entwicklung der Cosmos-Plattform von der Interchain Foundation (ICF) unterstützt werden, deren Arbeit sich um die Förderung der Blockchain-Interoperabilität dreht.