Tout savoir sur l'écosystème Cosmos en un seul article
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Tout savoir sur l'écosystème Cosmos en un seul article
L'écosystème IBC, mûrissant dans la patience et s'épanouissant avec force.
Dédié à des analyses Web3 approfondiesÀ l'ère multi-chaînes, le pont entre chaînes est un besoin fondamental de l'industrie blockchain. Les projets de la couche application comme DeFi et GameFi ont des exigences différentes en matière de performance des blockchains : DeFi exige une forte composable, GameFi requiert de hautes performances de concurrence, tandis que SocialFi met l’accent sur le stockage intensif. C’est pourquoi récemment, diverses solutions Layer 1 ou Layer 2 spécialisées dans des domaines verticaux sont apparues, telles que Ronin pour GameFi ou DESO pour SocialFi.
Le modèle inter-chaîne de Cosmos convient parfaitement à ces blockchains axées sur des secteurs spécifiques. En offrant des blockchains modulaires, Cosmos facilite l'utilisation par les développeurs d'applications de la blockchain la plus adaptée à leurs besoins. Les applications et protocoles de l'écosystème Cosmos s’interconnectent via IBC (Inter-Blockchain Communication Protocol), permettant un échange libre d'actifs et de données entre blockchains indépendantes et souveraines.
Actuellement, il existe quatre principales approches technologiques pour le pont inter-chaînes :
1. Mécanisme de notaire (Notary Schemes)
2. Sidechains / Relais (Side Chains/Relays)
3. Verrouillage par hachage (Hash-locking)
4. Contrôle distribué de clés privées (Distributed Private Key Control)
Cosmos représente un cas typique de la technologie « relais », tout comme Polkadot. Cosmos utilise le protocole IBC pour établir des connexions inter-chaînes, tandis que Polkadot repose sur le protocole XCMP et nécessite des slots pour assurer cette interconnexion.
Cet article se concentre sur la solution inter-chaînes proposée par Cosmos.
I. Aperçu de Cosmos
Cosmos est un réseau hétérogène développé par l’équipe Tendermint, permettant des interactions inter-chaînes. L’ICO de Cosmos a eu lieu en avril 2017, levant 4870 BTC et 240 000 ETH. ATOM n’a pas de plafond d’offre et subit une inflation annuelle maximale de 20 %, dont le taux varie inversement à celui de mise en gage. Actuellement, avec un taux de staking de 186 M sur 291 M (63,9 %), le taux d’inflation annuel est de 10,05 %.
L’objectif ultime de Cosmos est de créer un Internet des blockchains, permettant à un grand nombre de blockchains autonomes et faciles à développer de s’étendre mutuellement et d’interagir. Basé sur Tendermint et utilisant l’algorithme de consensus Tendermint – un moteur de consensus similaire au BFT (Byzantine Fault Tolerance) – Cosmos atteint des caractéristiques telles qu’une haute performance, une cohérence élevée et une tolérance aux fautes byzantines. Grâce à ce moteur, Cosmos peut traiter plusieurs milliers de transactions par seconde, proche de la vitesse des transactions Visa.
Le réseau inter-chaînes de Cosmos repose sur trois composants principaux : le Hub central, les Zones et le protocole IBC.
1. Le **Hub**, blockchain centrale, constitue le centre économique de Cosmos ainsi que le point de confiance pour les messages inter-chaînes. Il héberge un grand livre distribué multi-actifs, où les jetons peuvent être transférés d’une zone à une autre via le protocole IBC. Outre le Hub officiel Cosmos, d'autres hubs comme IRISnet fournissent également des services inter-chaînes.
2. La **Zone**, une blockchain indépendante, peut communiquer avec le Hub central via IBC pour échanger des informations et des actifs.
3. Le **protocole IBC** (Inter-Blockchain Communication Protocol) est conçu spécifiquement pour le réseau Cosmos. Tirant parti de sa finalité rapide, il permet la transmission de messages entre le Hub et les Zones, réalisant ainsi la communication inter-chaînes. IBC fait également partie intégrante du SDK Cosmos.
La logique fondamentale de Cosmos : le Hub établit des connexions IBC avec des chaînes compatibles, permettant l’échange d’actifs et de données inter-chaînes. Le Hub agit comme un marché centralisé inter-chaînes, idéal pour détenir des actifs numériques et gérer des comptes sur plusieurs chaînes. Le Hub doit suivre l’état de chaque Zone, tandis que chaque Zone doit constamment envoyer ses nouveaux blocs au Hub. Une fois qu'une Zone établit une connexion IBC avec le Hub, elle peut automatiquement accéder à toutes les autres Zones connectées au même Hub. Lorsqu'une Zone reçoit des jetons provenant d'une autre Zone via le Hub, elle n'a besoin de faire confiance qu’au Hub, pas à toutes les autres Zones du réseau.
Comment fonctionne exactement IBC ? Illustrons cela par un exemple : transférer 10 ATOM depuis ChainA vers ChainB.
ChainA et ChainB utilisent toutes deux le SDK Cosmos, devenant ainsi des Zones de l’écosystème Cosmos. Un « Relayer » (relais hors chaîne) surveille et achemine les paquets IBC. Le processus global suit ce schéma :
ChainA — Relayer — Cosmos Hub — Relayer — ChainB
Ce processus comprend plusieurs étapes :
1. Suivi (Tracking) : Les modules IBC de ChainA et ChainB synchronisent continuellement les en-têtes de blocs de l'autre chaîne, leur permettant de suivre les modifications de l'ensemble des validateurs. En pratique, chacune maintient un nœud léger de l’autre chaîne.
2. Verrouillage (Bonding) : Après un transfert inter-chaînes via Cosmos, le module IBC de ChainA enregistre la transaction, et les 10 ATOM sur ChainA sont verrouillés.
3. Transmission de preuve (Proof Relay) : Une preuve que les 10 ATOM ont été verrouillés sur ChainA est relayée vers le module IBC de ChainB.
4. Validation : ChainB valide cette preuve en utilisant les informations du nœud léger de ChainA. Une fois validée, ChainB crée 10 « ATOM Voucher » (bons) qui peuvent être utilisés localement. Ces bons peuvent être renvoyés vers ChainA via le même mécanisme, déclenchant alors le déverrouillage des ATOM initiaux sur ChainA.
II. Le mécanisme de consensus de Cosmos
L’algorithme de consensus de Cosmos repose sur PoS (Proof of Stake) et BFT (Byzantine Fault Tolerance). Le module de mise en gage du Hub s’appuie sur le consensus Tendermint BFT, permettant aux détenteurs d’ATOM de sécuriser la blockchain en misant leurs jetons et en recevant des frais de transaction en retour.
Actuellement, le Hub Cosmos compte 342 validateurs, dont 150 actifs, avec un temps moyen de bloc de 7,29 secondes.
Règles PoS de Tendermint dans Cosmos
Supposons trois validateurs A, B et C ayant misé respectivement 1, 2 et 3 jetons ;
1. Au premier tour, C ayant la mise la plus élevée devient le proposant.
2. Au deuxième tour, C ayant déjà été proposant perd son pouvoir de vote : 3-(1+2)=0. B obtient 2+2=4, A obtient 2. B ayant désormais le plus haut pouvoir de vote, il devient proposant.
3. Au troisième tour, A a un pouvoir de vote de 3, B a 2-(2+0)=0, C a 0+3=3. A étant prioritaire sur C, A devient proposant.
4. Au quatrième tour, A a -1, B a 2, C a 6. C devient donc proposant.
… Et ainsi de suite.
En résumé, le validateur avec la mise la plus élevée commence en tant que proposant, puis ils se succèdent selon l’ordre de mise.
Règles BFT de Tendermint dans Cosmos
BFT signifie Byzantine Fault Tolerant, un concept issu du problème des généraux byzantins.
Problème des généraux byzantins
Byzance était la capitale de l'Empire romain d'Orient. En raison de l'étendue territoriale, les armées étaient éloignées et ne pouvaient communiquer que par messagers. En cas de guerre, tous les généraux devaient s'accorder sur un plan d'action.
Mais certains généraux étaient traîtres et diffusaient de fausses informations. Il fallait donc un protocole préétabli permettant aux généraux loyaux de parvenir à un consensus malgré les traîtres. Il s'agit fondamentalement de parvenir à un accord collectif dans un environnement non fiable.
Tendermint est un protocole BFT simple à comprendre, basé sur un modèle de machine à états. Comment Tendermint parvient-il à atteindre un consensus dans un environnement sans confiance ?
Deux rôles existent dans le protocole :
Validateurs : Nœuds du réseau disposant chacun d’un poids de vote (Vote Power) différent.
Proposant : Élu parmi les validateurs. Le proposant soumet un bloc de transactions et vote dessus ; les autres validateurs votent également sur ce bloc. Si le bloc est accepté, il est ajouté à la chaîne. En cas d’échec, un nouveau proposant est choisi pour proposer un nouveau bloc à la même hauteur.
Processus :
1. Phase de proposition (Propose) : Le proposant diffuse sa proposition à tout le réseau.
2. Phase de pré-vote (Prevote) : Chaque validateur signe et diffuse son pré-vote pour le bloc proposé.
3. Phase de pré-validation (Precommit) : Si un validateur reçoit plus de 2/3 de pré-votes, il signe et diffuse un pré-commit. S’il reçoit plus de 2/3 de votes « Nil » (bloc vide), il libère le bloc précédemment verrouillé et retourne à la phase de proposition. Sans 2/3 de pré-votes, aucun bloc n’est verrouillé.
Plus tard en phase Precommit, si plus de 2/3 des pré-commits sont collectés, le validateur passe à la phase Commit ; sinon, il passe au tour suivant.
4. Phase de validation (Commit) : Le validateur reçoit le bloc validé par tout le réseau et diffuse son vote de validation. Pour qu’un bloc soit définitivement validé, plus de 2/3 des validateurs doivent avoir voté Commit. Dès qu’un nœud reçoit 2/3 de votes Commit, il passe immédiatement à la phase Commit, fixe CommitTime à l’heure actuelle, puis entame la nouvelle hauteur (NewHeight).
En bref, pour valider un bloc, plus de 2/3 des validateurs doivent voter positivement lors des phases Prevote et Precommit. Tant que moins d’un tiers des validateurs sont byzantins, Tendermint produit correctement des blocs. Tant que moins de deux tiers sont byzantins, aucun bloc malveillant n’est créé.
Comment Tendermint transmet-il le consensus sous-jacent à la couche d’état ?
Tendermint comprend deux parties :
1. Tendermint Core : Moteur de consensus blockchain, gérant la transmission des données entre nœuds et le consensus byzantin.
2. ABCI : Interface d’application blockchain (Application Blockchain Interface), protocole permettant d’implémenter le traitement des transactions dans n’importe quel langage.
Globalement, Tendermint est un cadre logiciel blockchain modulaire, permettant aux développeurs de créer leurs propres blockchains sans avoir à implémenter le consensus ni le réseau.
Tendermint sépare l’application (état) du consensus sous-jacent. Le moteur de consensus et le réseau P2P sont encapsulés dans Tendermint Core, puis interagissent avec le SDK Cosmos via ABCI. Cette architecture simplifie grandement la création de blockchains personnalisées.
Le SDK Cosmos contient le code du Hub Cosmos et sert aussi de cadre de développement blockchain, offrant aux développeurs des modules réutilisables tels que IBC, gestion des comptes, gouvernance et authentification. Parmi eux, IBC est le protocole clé pour la communication inter-chaînes.
Cosmos encapsule les algorithmes de consensus et les modules réseau via le SDK, offrant un cadre de développement blockchain prêt à l’emploi.
En théorie, Cosmos résout trois problèmes majeurs actuels :
1. Extensibilité : Le consensus Tendermint, basé sur PoS et BFT, garantit la cohérence des votes dès que 2/3 des nœuds sont honnêtes.
2. Accessibilité : Le cadre modulaire du SDK Cosmos permet de construire facilement des blockchains applicatives interopérables.
3. Interopérabilité : Via le protocole IBC, Cosmos assure la communication entre Hub et Zones, jouant un rôle similaire au TCP/IP.
III. L’écosystème inter-chaînes de Cosmos
Selon les données officielles, l’écosystème Cosmos compte aujourd’hui 247 projets répartis en 12 catégories, avec une capitalisation totale proche de 150 milliards de dollars, faisant de lui clairement le deuxième plus grand écosystème blockchain après Ethereum.
Les projets phares incluent : Osmosis, Cosmos, Stargaze, Juno, Umee, Terra, Chihuahua, Crypto.org, Injective, Cronos, Secret, Axelar, Sifchain, Akash, Comdex, Persistence, Gravity Bridge, Sentinel, Desmos, KiChain, etc.
Infrastructure du Hub Cosmos
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1. Gravity DEX
Permet aux utilisateurs d’échanger sans friction des actifs numériques venant de toute la chaîne interopérable. En combinant AMM et carnet d’ordres, Gravity DEX améliore l’expérience de trading, la rendant plus riche et efficace.
Pour les utilisateurs réels de l’écosystème Cosmos, Gravity DEX est comme une épicerie de quartier : on n’y fait pas de gros trades, mais c’est pratique pour configurer rapidement des actifs lors de transferts inter-chaînes.
Cependant, afin de préserver l’esprit de « neutralité crédible » du Hub Cosmos, l’équipe va migrer Gravity DEX vers une blockchain dédiée, Crescent Network.
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2. Gravity Bridge
Gravity Bridge est une infrastructure clé de l’écosystème Cosmos : un pont inter-chaînes sécurisé, efficace et décentralisé. Basé sur des milliards de dollars d’ATOM misés sur le Hub Cosmos, il permet aux actifs Cosmos d’entrer dans l’écosystème Ethereum sous forme de jetons ERC-20, et vice versa.
Développé par Althea, Gravity Bridge dispose de son propre jeton GRAV.
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3. Service de noms de domaine
Le service de noms de domaine de l’écosystème Cosmos sera géré sur le Hub Cosmos, facilitant l’identification des chaînes par les utilisateurs inter-chaînes.
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4. Liquid Staking
Le staking liquide deviendra un élément fondamental de la DeFi inter-chaînes. Il permet d’obtenir des récompenses de staking tout en conservant la liquidité des ATOM misés. Ces jetons liquides représentent des ATOM misés et peuvent être transférés. Toutefois, en cas de slashing des ATOM sous-jacents, les jetons de staking liquide risquent d’être brûlés.
Projets clés des Zones Cosmos
Ce graphique montre les Zones les plus actives en termes de transferts IBC. Actuellement, l’écosystème Cosmos compte 43 Zones, dont 42 sont actives (avec transferts IBC).
Comparé à l’année dernière, les données IBC ont fortement augmenté : 5,8 millions de transferts IBC en 2021, contre plus de 13 millions au cours des 30 derniers jours.
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1. Osmosis (OSMO)
Protocole AMM avancé construit avec le SDK Cosmos. Il a attiré 700 millions de dollars de liquidités, supporte les jetons IBC, et son volume total de transactions dépasse 9,5 milliards. Osmosis est devenu un moteur clé de la diffusion d’IBC.
À noter : Osmosis est le premier projet de DEX avec mécanisme AMM en dehors d’Ethereum à avoir reçu un investissement de Paradigm.
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2. Terra (LUNA)
En octobre 2021, Terra a activé IBC, apportant plus de 18 milliards de dollars d’actifs liquides à l’écosystème Cosmos, ainsi que ses jetons natifs LUNA et UST.
L’arrivée d’une chaîne aussi importante a galvanisé la communauté Cosmos et attiré davantage d’attention sur son écosystème. Grâce à ces projets phares, Cosmos est devenu la deuxième économie blockchain après Ethereum.
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3. Juno
Juno est une blockchain de l’écosystème Cosmos, offrant un environnement pour le déploiement de contrats intelligents interopérables. Plus de 50 applications et 2000 DAO sont actuellement construits sur Juno.
Récemment, un événement controversé a secoué la communauté : une proposition visant à « taxer les grandes baleines » a ravivé le débat sur le principe « Code is Law » dans le monde blockchain.
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4. Kava
Kava est une plateforme DeFi inter-chaînes basée sur Cosmos, similaire à MakerDAO. Les utilisateurs déposent des collatéraux dans des contrats intelligents pour obtenir la stablecoin USDX.
Depuis son intégration à Cosmos, Kava est passé d’une blockchain mono-application à un protocole valorisé à plus de 2 milliards de dollars, marquant un succès retentissant.
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5. Sifchain
Sifchain est le premier DEX inter-chaînes entre Cosmos et Ethereum. Début 2021, il a intégré son pont Peggy de Cosmos vers Ethereum. Ce pont utilise des jetons ancrés pour permettre aux utilisateurs d’échanger et de regrouper facilement les jetons IBC et ERC-20 à moindre coût, plus efficacement que tout DEX basé sur Ethereum.
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6. Secret Network
Créé par la Secret Foundation, Secret Network est une blockchain privée basée sur Tendermint et le SDK Cosmos. Toutes les données y sont chiffrées : pour voir les détails d’une transaction, il faut une clé de visualisation (Viewing Key).
Secret Network combine confidentialité, extensibilité et interopérabilité.
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7. IRISnet
IRISnet est un hub inter-chaînes dans l’écosystème Cosmos, soutenant de nouveaux scénarios d’entreprise pour les applications distribuées. Il ajoute échelle et diversité à l’écosystème Cosmos.
Outre ces projets, l’écosystème Cosmos abrite de nombreux autres projets célèbres non listés ici. De futurs articles approfondiront ces projets emblématiques.
IV. Réflexions sur Cosmos
1. La capture de valeur par ATOM est faible
L’offre initiale d’ATOM est de 200 millions, avec un modèle d’inflation : 7 % la première année pour récompenser les nœuds. Par la suite, le taux d’inflation varie selon le taux de staking : minimum 7 % si >2/3 sont misés, jusqu’à 20 % si le taux est bas. Actuellement à 63,9 %, le taux d’inflation est de 10,05 %.
Outre les revenus de staking pour les validateurs, les détenteurs d’ATOM tirent surtout profit des airdrops des projets de l’écosystème.
De nombreux nouveaux projets dans l’écosystème Cosmos utilisent des airdrops pour attirer l’attention. En 2021, Osmosis, Juno, Regen, Sifchain, Persistence, Comdex et Desmos ont lancé des campagnes d’airdrop.
Pour recevoir ces jetons, les détenteurs d’ATOM doivent les miser auprès d’un validateur Cosmos, pas via un exchange, car ces derniers sont souvent exclus des distributions.
En 2022, d’autres airdrops sont attendus dans les domaines NFT, SocialFi, DeFi, GameFi, notamment Evmos, Umee, Gravity Bridge, LikeCoin, Game, Stargaze, BitSong et Cyber. Veillez à bien miser vos ATOM.
Dans le domaine inter-chaînes, DOT de Polkadot assure la sécurité de la chaîne-relais et des parachains, percevant des frais – une forme de capture de valeur. ATOM, lui, ne sécurise que le Hub Cosmos. Comparé à DOT, ATOM semble moins performant en capture de valeur.
Sur le plan écosystémique, Cosmos arrive juste derrière Ethereum, mais ATOM n’a pas capturé autant de valeur que ETH. Sa capitalisation est même inférieure à celle de certains jetons de Zones, comme LUNA ou MATIC. De nombreuses blockchains développées avec le SDK Cosmos, comme Binance Chain ou Polygon, ne contribuent pratiquement pas à la valeur d’ATOM.
Pour les détenteurs d’ATOM, c’est un petit inconvénient, mais cela pourrait justement favoriser l’expansion de l’écosystème Cosmos.
2. Ce qui compte vraiment, c’est le protocole IBC
L’écosystème Cosmos est multihub et multicentralisé. À l’avenir, l’usage d’IBC deviendra plus important que le Hub Cosmos ou tout autre hub.
Surnommé « Internet des blockchains », Cosmos vise avant tout la communication inter-chaînes. Dans le futur, de nombreuses blockchains ou protocoles de l’écosystème, comme Terra, pourraient connaître un grand succès. Bien qu’appartenant à Cosmos, leur véritable atout réside dans IBC, pas dans le Hub Cosmos. Cela correspond mieux à l’esprit de décentralisation : l’objectif d’un projet inter-chaînes est de briser les silos, pas de devenir un nouveau centre de pouvoir.
Enfin, merci particulièrement à la communauté francophone de Cosmos et au Anonymous Club pour leur soutien technique précieux sur cet article.
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