一文详谈 Cosmos 、Polkadot 等应用链的风险与机遇

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来源：medium

原文标题：The Appchain Universe: The Risks and Opportunities

在过去的一年里，一些备受瞩目的应用程序已经推出了自己的特定于应用程序的链，或者宣布计划在未来推出。对于许多高增长项目来说，应用链发展方向是可以预见的。

应用链理论预测，每个流行的Web 3应用程序最终都会有自己的区块链。这种趋势让一些创始人认为，正确的做法是从一开始就将产品设计成应用链。我们认为，这种方法可能适用于某些应用程序。有些应用如果在早期就投资建设应用链，将会搬起石头砸自己的脚。

一、为什么构建应用链？

应用链旨在主要执行单个功能或应用程序，例如游戏或 DeFi 应用程序。这意味着应用程序可以使用链的全部资源，例如吞吐量、状态等，而不会与任何其他应用程序竞争。此外，这种设计允许优化链技术架构、安全参数、吞吐量等以匹配应用程序的需求。由于通常不可能将其他应用程序部署到链上，因此应用程序链不一定对开发人员进行构建是无许可的，它们仅对用户使用是无许可的。appchain 的概念背离了标准的区块链实践，在该实践中，链对用户和开发人员都是开放的。

应用链作为农村城镇

把智能合约链比喻为城市，当应用程序占满城市的基础设施，自身发展受到限制，就可以解释创始人为什么要将其应用程序作为应用链启动，以太坊和 Solana 等通用计算链就像大都市。他们拥有多样化的基础设施来支持不同类型的业务（应用程序）。这使得通用连锁店更受欢迎、更拥挤、通常更昂贵，有时甚至更忙。但这种流行为生态系统中的企业创造了大量流量和机会。从一项业务转到另一项业务很容易。也可以结合不同的商业活动来创造新的有趣的商业模式。另一方面，应用链的行为就像具有单一商业活动的农村城镇。该镇可以制定自己的规则和政策。它不那么拥挤，也更便宜，但可能与外部世界没有很好的联系。镇上的每个人都在使用镇上的单一业务。如果它足够受欢迎且足够独特，客户甚至可能会为了这项特定业务而来到这个城镇。该类比还扩展到描述两种场景之间的安全性差异。大城市人口更多、更富裕、更强大。这座城市的所有企业都有一个共同的利益，那就是拥有一个安全可靠的城市。这些因素使大城市更难攻击，更安全。另一方面，农村城镇的安全与单一业务的受欢迎程度和成功紧密相关。如果生意做得好，城镇居民的数量就会增加，城镇会变得更强大，如果生意不好，人们就会离开，这会使城镇的安全性降低，更容易受到攻击。

在这两种模式的中间是特定行业的链。支持部分但不是所有业务的链，例如 DeFi 或游戏。特定行业的连锁店相当于郊区城市，它比农村城镇更受欢迎和安全，但比大城市更不繁忙。

通用计算链、应用链和扇区链提供所需的多样性，可以共存并满足不同的需求。重要的是要识别哪些用例需要应用链，而不是在通用计算链或扇区链上构建智能合约。文章的第一部分讨论了应用链主题以及何时使用应用链。第二部分涵盖了该领域中存在的创业机会。最后一部分比较了不同的应用链实现方法。

二、何时使用应用链？

正如我们在过去几年中看到的那样，可以由于各种原因启动应用链。在本节中，我们将讨论构建应用链可能是最佳选择的常见场景。

生态系统要求

Cosmos 和 Polkadot 等生态系统上的应用程序构建者基本上需要将其应用程序构建为应用链。两种协议都专注于构建多个互连链的生态系统。任一生态系统中的主链都没有实现支持智能合约的执行引擎。因此，要构建任何应用程序，可能的方法是构建应用程序链或使用实现通用计算执行引擎的链。在 Cosmos 生态系统中，实现智能合约执行引擎的生态链示例包括 Evmos（EVM 兼容）和 Juno（CosmWasm 智能合约）。这些通用 cosmos 区域中的每一个都有多个 DeFi 和 NFT 应用程序。其他应用程序选择构建其优化的应用程序链。示例包括 Osmosis (AMM DEX)、Mars hub（贷款）和 Secret（隐私）。

在 Polkadot 的生态系统中，通用计算平行链包括 Moonbeam（与 EVM 兼容）和 Astar（WASM 智能合约）。Polkadot 上的应用链示例包括 PolkaDex（订单簿 DEX）、Phala（隐私）和 Nodle（物联网网络）。

应用程序要求

构建应用链是最佳方案的另一个场景是，当应用程序的吞吐量要求或费用要求无法由通用计算链满足时。在无需许可的Web 3环境中需要Web 2性能的应用程序应该考虑将应用链作为第一实施方案。游戏应用就是这类应用程序中的最佳例子。大多数交互游戏需要极高的吞吐量来支持用户的游戏交互。此外，这些交易应该是免费的，或者费用可以忽略不计。使用通用计算链无法满足这些要求，需要启动专用的应用链。一些例子包括：·Axie Infinity 游戏——在 Ronin 侧链上推出·Sorare — 以 StarkEx L2 形式推出的梦幻足球游戏

在游戏之外，订单簿交换等 DeFi 协议通常需要高吞吐量才能为专业交易者提供卓越的用户体验。一个已知的例子是 DeFi 衍生品交易所 dYdX。dYdX 协议目前每秒处理约 1000 个订单。所需的链吞吐量应超过 1000 TPS。出于这个原因，该协议的V3是作为基于 StarkEx 技术的专用以太坊汇总推出的。随着协议计划进一步扩展需要更高的吞吐量，它正在转向不同的应用链实现。该协议宣布将为其V4使用专用的 Cosmos 链。

添加定制化功能

如果应用程序需要 L1 链上没有的特定技术，另一种方法是构建一个实现该技术的应用链。最好的例子是零知识证明，例如 zk-Snarks 或 zk-Starks。私人支付或私人交易等注重隐私的应用程序需要 zk 证明作为构建块。然而，生成 zk 证明是计算密集型的，并且这些计算太昂贵而无法在链上执行。在这种情况下，最好的方法是在应用链上实现所需的技术。这种方法的例子包括 Aztec，一个在以太坊上维护隐私的支付和交易应用程序。为此，Aztec 在以太坊上推出了 L2。一个类似的例子是 Cosmos 生态系统上的 Secret 应用链。

经济模型价值捕获的自主性

当团队将应用程序构建为L1区块链上的智能合约时，应用程序用户向应用支付两种费用：原生应用程序费用和gas费用。原生应用程序费用，例如交易所的交易费用或借贷协议的价差，本质上是应用程序的收入流。这些收入通常被用作对应用参与者的激励，以发展该应用程序的社区和加速采用。

另一方面，gas费用由应用程序用户支付给L1的验证者，以确保他们的交易被包括在内。Gas费用是应用程序用户的开销，降低了用户体验。gas费用对应用程序的经济没有贡献，代表从应用程序中提取的经济价值损失，并以租金的形式支付给L1。

尽管这种租金对于确保应用程序的安全性是必不可少的，但更理想的情况是这种经济价值保留在应用程序的经济系统中，来奖励应用程序参与者。应用链支持这种场景。应用链的gas费用及其分配可以通过控制来奖励应用程序的参与者。

Yuga Labs将Bored Ape Yacht Club (BAYC)生态系统拆分成一条独立的链就是最好的例子。在项目的NFT资产铸造期间，BAYC社区向以太坊网络支付了巨额费用。该社区仍然为这些资产的交易向以太坊网络支付了大量费用。转移到他们的ApeChain将使这些费用留在BAYC的经济体系中。

三、为什么不建立一个应用链

尽管应用链有几个优点，但需要考虑一些风险。主要风险是构建应用链比开发智能合约复杂得多。它需要开发与应用程序的核心业务无关的基础设施。此外，应用链增加了安全性和可组合性风险。

安全保证

智能合约应用程序从底层 L1 获取安全性。正如前面在大都市类比中所讨论的，由于 L1 支持多种应用程序，因此保持 L1 安全的动机在大量 L1 参与者之间共享。这使得 L1 更安全，更难攻击。此外，L1 安全保证独立于特定应用程序的采用。在应用链中，安全性很大程度上取决于应用的采用情况和应用原生代币的价格。根据实施细节，应用链可以是 L2 排序器或独立的 PoS 验证器。在这两种情况下，验证者奖励通常以原生应用程序令牌计价。验证者必须质押原生代币并运行具有高正常运行时间的复杂基础设施才能参与网络。验证奖励需要高于验证者所承担的运营成本和代币暴露风险。该模型的一些问题包括：

1:质押风险会使吸引专业验证者进入网络变得复杂，反而会吸引业余验证者，这可能会损害网络的安全性和正常运行时间。

2:验证者奖励对代币价格的依赖增加了应用程序开发人员使用高代币通胀或使用不可持续的游戏化代币经济学的压力。

3:如果应用程序采用率低且代币价格低，则网络安全性变弱，使恶意方能够获得足够的权益以低成本攻击网络。

成本和团队时间

推出一条应用链，需要构建大量额外的基础设施，还需要与验证者协调的活动。在基础设施方面，需要公共RPC节点来允许钱包和用户与链进行交互。还需要数据分析基础设施，包括区块资源管理器和归档节点，以使用户能够查看他们的活动。还需要网络监控和验证者信息等服务。所需基础设施很多，需要大量的成本和工程时间。工程团队的相当一部分人将处理与应用程序逻辑无关的任务。此外，维护一条链需要大量的计划和与验证者的沟通，以安排网络升级或应对bug和网络宕机。应用程序团队还需要将大量资源投入治理和社区管理。

一般来说，建立一个应用链需要一个更大的团队和额外增加的成本，这是初创公司无法承受的，尤其是在早期阶段。对核心应用程序逻辑的干扰可能会成为应用程序快速适应和实现产品市场契合的障碍。

缺乏可组合性

将应用程序构建为智能合约的主要优势之一是原子可组合性。应用程序可以相互构建在彼此之上，用户可以在同一笔交易中与多个协议无缝交互。这方面的例子包括智能 DEX 路由器，它可以通过不同的 AMM 路由单笔交易以实现最佳定价。另一个例子是闪电贷，其中交易可以从借贷协议中借款，并在偿还贷款之前在 AMM 上执行交易或套利。

这些交互可以在同一个事务中原子地发生。原子可组合性是Web 3应用程序中的一个独特特性，它可以实现有趣的行为和商业机会。应用链缺乏这种原子可组合性，因为每个应用程序都与其他应用程序隔离。应用程序之间的交互需要跨链桥接或消息传递，这需要几个区块，不能以原子方式完成。然而，这种原子可组合性的缺乏可以催生出一些解决该问题的有趣的初创公司。

桥接风险

应用链的另一个问题是桥接资产的风险增加。具体而言，DeFi 应用程序需要桥接多种资产，例如 BTC、ETH 和稳定币。资产的桥接会降低用户体验并带来更大的风险。桥接器是被利用的常见目标，如果桥接器被破坏，可能会使使用桥接资产的 DeFi 应用程序产生坏账。对于可能无法吸引信誉良好且资金充足的桥梁的应用链而言，风险甚至更高。在这些情况下，应用链可能会求助于中心化的桥接器，例如中心化交易所或开发自己的桥接器。

四、应用链创业机会

应用链生态系统的挑战为初创公司创造了几个解决问题的机会。在这里，我们讨论了其中的一些机会。我们鼓励致力于或有兴趣构建这些解决方案的创始人伸出援手。

1.高性能 DeFi 协议

旨在与 Web 2 性能竞争的 DeFi 协议需要作为应用链来实现。中央限价订单簿 (CLOB) 交易所是最佳选择。dYdX 衍生品交易所开启了这一趋势，我们预计现货和商品交易所将被构建为应用链，从而受益于低费用和低延迟。这里的关键推动因素是使用可根据 DeFi 协议需求进行调整的可定制技术堆栈。旨在与 Web 2 性能竞争的 DeFi 协议需要作为应用链来实现。中央限价订单簿 (CLOB) 交易所是最佳选择。dYdX 衍生品交易所开启了这一趋势，我们预计现货和商品交易所将被构建为应用链，从而受益于低费用和低延迟。

2. 应用链游戏引擎

限制应用程序链用于性能受限的应用程序（例如游戏）的差距之一是有限的实施选项。StarkEx 在这方面是一个受欢迎的选择。我们希望看到初创公司为链上游戏构建新的高效架构，可以支持 100K+ 的 TPS。

3. 用于定制、部署和维护侧链和 L2 的开发人员工具

使用适当的架构启动侧链或汇总以支持特定应用程序是一项复杂的任务。促进这项任务的开发者平台可以成为一项非常有价值的业务，想想应用链的 Alchemy。

4. 支持人工智能的应用链

与零知识证明类似，人工智能是一种计算密集型的变革性技术。因此，支持 AI 的应用程序不能构建在链上。有许多成功的 web 2 AI 产品需要用户支付大量订阅费用。可以使用应用链向公众开放对 AI 应用程序的访问。考虑构建运行训练有素的 AI 模型的应用程序，例如 Dall-E 或 GPT3，这些模型对公众开放使用。

5. 可组合性解决方案

跨链通信应用链中缺乏原子可组合性为初创公司创造了抽象跨链消息传递并创建感知可组合性的机会。这里的想法包括。

用户前端在后台执行跨链功能，例如 IBC 传输或 LayerZero 消息传递，并创建多个应用程序以可组合方式工作的错觉。想想跨链zapper。

通过多方计算 (MPC) 实现安全多链账户的钱包，并通过在多条链上执行同时交易来本地处理跨链活动。一个示例用例是跨链套利。

6. 跨链 DeFi 协议

尽管应用链在吞吐量方面具有多项优势，但它们也导致流动性碎片化，从而导致滑点增加和用户体验下降。跨链 DeFi 协议自动在不同链之间拆分交易以获得更好的定价，将拥有更好的用户体验和更大的客户群。

7. EVM 和非 EVM 链之间的无信任跨链消息传递

应用链实现分为 Cosmos、Polkadot 和 EVM L2。提高可组合性的一种可能方法是构建通用的去信任跨链消息传递协议，该协议可以连接 EVM L2、Cosmos 区域、Polkadot 平行链等。这样的产品可以取代现有的桥接器，并促进每年数十亿美元的交易量。

8. 开启跨链安全共享

使用支持跨链安全的产品可以缓解应用链的安全挑战。与 PoW 链的合并挖掘类似，我们设想了可以允许不相关 PoS 链之间共享安全性的方法，例如，验证者抵押 ETH 而不是原生应用链令牌来保护应用链。流动性质押协议可能在该制度中发挥重要作用。

五、应用链实施

应用链可以以复杂性和安全性不同的多种方式实现。本节简要比较了一些有助于应用链实现的选项。

Cosmsos zones

Cosmos 是第一个设想多个互连区块链世界的生态系统。基于这一愿景，Cosmos 的开发专注于标准化和简化推出可以互连在一起的专用链的过程。这项工作产生了Cosmos SDK，这是一个用于定制和开发区块链的模块化框架。cosmos SDK 默认支持Tendermint共识机制，但允许使用其他共识机制。Cosmos SDK 后来通过添加 IBC 模块进行了改进，该模块允许基于 Tendermint 的链之间的无信任通信。这些链中的每一个都称为一个区域。Cosmos 生态系统已经发展到超过45 个区域，由700 多个 IBC互连中继器。这些 Cosmos Zones 中的许多都是服务于单一目的的应用链。最大的 Cosmos 区域之一，Osmosis，是一个实现 AMM DEX 的应用链。

Cosmos 最初采用了隔离安全的理念，即每个区域负责自己的安全。每个 zone 都需要招募一个验证者集来运行网络，并用 zone 的原生代币奖励这个验证者集。尽管这种方法很灵活，但它增加了应用链建设者的进入门槛，并转移了他们对参与和招募验证者的关注。因此，Cosmos 正在实施一项更改，允许较小的区域通过跨链安全模块从 Cosmos 中心招募安全性。

Polkadot 平行链

与 Cosmos 类似，Polkadot 培育了一个多链生态系统。Polkadot 生态系统中的链称为平行链，它们可以使用Substrate SDK启动. Polkadot 和 Cosmos 之间的主要区别在于，Polkadot 从一开始就订阅了一个共享的安全愿景。所有平行链都与称为中继链的 Polkadot 主链共享安全性。中继链的主要功能是为平行链提供共识和安全性。因此，中继链不实现智能合约功能。由于共享安全保障，Polkadot 生态系统不能允许平行链在未经许可的情况下启动。相反，平行链插槽被拍卖给想要构建自定义链的开发人员。竞标者必须锁定 DOT，以确保平行链插槽。到目前为止，已经有 27 个拍卖的平行链。

Polkadot 上的不同平行链可以通过交叉共识消息 (XCM) 格式进行通信。XCM 通信的实施正在进行中，目前可以正常工作，但需要将消息传递数据存储到中继链。

雪崩子网

Avalanche 的子网实现与 Cosmos 方法非常相似。开发者可以推出自己的子网，每个子网可以支持多条链。子网需要招募自己的验证者。但是，除了验证专用子网之外，这些验证器还需要验证 Avalanche 的主网络。尽管此要求提高了主网络的安全性，但与 Cosmos 相比，它增加了专用子网的进入门槛。

目前，子网生态系统不支持本地子网间通信，子网必须开发自己的网桥。然而，Avalanche 团队正在努力添加此功能以增加子网的采用率。

以太坊 L2s

在以太坊中，“应用链”一词可能并不总是准确地描述需要专用环境的应用程序。在以太坊中，此类应用程序既可以实现为专用的 L2，也可以实现为侧链。L2实现不能称为appchain，因为它没有实现完整的链栈。L2 是汇总或验证，仅执行事务的执行和排序。对于汇总，共识和数据可用性由以太坊 L1 提供。对于验证，L1 只是提供共识，数据存储在链下。使用此架构的应用程序示例包括 Sorare 和 Immutable X。另一种方法，即侧链，需要启动由少数验证者验证的独立区块链，以实现高吞吐量。侧链通过通常由同一组验证者验证的桥连接到以太坊。已知的例子是支持 Axie Infinity 游戏的 Ronin 侧链。

与所有其他方法相比，L2 实现方法的主要优点是其优越的安全保证。L2s 通过 zk Proofs 或欺诈证明从以太坊 L1 继承安全性。尽管如此，它们仍然可以实现非常高的吞吐量和微不足道的费用。这些要求非常适合游戏应用程序的需求。L2 方法的主要缺点是 L2 之间或 L2 和 L1 之间的可组合性更加困难。在不同汇总之间快速转移资产通常需要第三方提供商，例如 LayerZero。尽管有一些技术可以在汇总之间不信任地转移资产在不通过 L1 的情况下，这些技术需要大量延迟，例如，DeFi 应用程序无法容忍这些延迟。这就是为什么 DeFi 协议使用 Optimism 和 Arbitrum 等通用 L2 作为扩展机制而不是特定于应用程序的 L2。

使用 L2 方法的另一个挑战是实现的复杂性，与使用 Cosmos SDK 启动 Cosmos 应用链的相对简单性相比，在以太坊上启动特定于应用程序的 L2 没有标准的剧本。但是，随着以太坊在以汇总为中心的路线图上走得更远，这可能会在未来发生变化。

# 结论

应用链论点正在获得关注，但正在朝着与最初设想方向的反面发展。Cosmos、Polkadot、Avalanche 和 Ethereum 上的应用程序链的实现正在趋向一种共享安全方法，但差异很小。有了共享安全性，应用链实际上并不需要共识机制。相反，应用程序可以只使用为应用程序服务的专用执行环境，并使用 L1 来实现共识和数据可用性。这个执行环境可以是一个汇总或遵循模块化区块链方法的独立执行层。

责编：Lynn