Kusama (KSM)投研报告：可扩展性、Gas 费、开发难度比以太坊更有优势，但稳定性和安全性为最大隐患
更新时间：2021-05-17 16:07:52 1170
原文标题：《[币萌研究院] 投研报告 - Kusama (KSM)》
作者：此刻kik
01 项目简述
Kusama 由波卡团队构建，作为波卡的金丝雀网络（Canary Network），技术架构与波卡基本相同，拥有独立的经济模型和治理体系，是一条独立的公链，其建立的目的是为了让波卡团队和第三方开发者可以在真实的经济环境和治理环境下进行技术测试，各类创新的技术方案和功能会先部署到 Kusama 上，稳定运行后再转移至波卡主网。
官网 | https://kusama.network
推特 | https://twitter.com/kusamanetwork
文档 | https://guide.kusama.network
论坛 | https://forum.kusama.network
02 项目解读
2.1 设计理念
Kusama 是波卡的「金丝雀网络」，该词汇来源于煤矿行业，矿工在下矿之前，会把金丝雀放入煤矿中，以检测一氧化碳和其他有毒气体并提醒矿工。应用到技术开发上，Kusama 是一个针对波卡主网设计的实验性开发网络，其使命是「预见混乱（Expect Chaos）」，波卡团队在推出新的技术方案之前可以通过在 Kusama 上部署来发现漏洞并发出预警，第三方开发者也可以将自己的产品先部署在 Kusama 上进行测试，待能够稳定运行后再迁移至主网正式上线。
很多公链都有公开的测试网络，例如以太坊的 Ropsten、Kovan、Rinkeby 网络等，这些测试网上的代币都是没有价值的，不存在可靠的经济模型，也就无法运转以代币为核心的治理体系。
Kusama 与之不同的是，其是一条与波卡代码类似、但相对独立的公链，发行了 KSM 代币并构建了独立的经济模型，让波卡团队和第三方开发者可以在一个真实的经济环境和治理环境下进行全方位的技术测试，波卡的各项创新技术会先在 Kusama 上实施（例如 Kusama 的平行链插槽拍卖会先于波卡）。这也就意味着，Kusama 不仅仅是一个测试网络，还是波卡主网的先行网络。当然，Kusama 的使命也不仅仅是为波卡测试所用，还会发展属于自己的生态体系，第三方开发者可以将自己的产品留存在 Kusama 网络中，而不在波卡主网中进行部署，享受 Kusama 网络比波卡主网更优越的准入门槛和灵活性。
2.2 技术架构
Kusama 与波卡的技术架构类似，都是采用异构多链架构，采用中继链连接平行链的形式实现跨链生态，让链与链之间可以进行交互，以达成高度可扩展性。
简单来说，Kusama 的核心技术架构主要包含中继链（Relay chain）和平行链（Parachain）。其中中继链是 Kusama 主链，在中继链上有很多插槽，能够插入平行链。平行链是一个个独立的区块链，拥有独立的架构，可以通过中继链进行互相通信，并受中继链的共识保护安全性。中继链上的插槽数量有限，平行链需要通过参与插槽拍卖才能获得插槽的使用权。
除了初始的中继链外，还存在子中继链，子中继链是父中继链的平行链，子中继链也能拥有自己的平行链，这样可以使 Kusama 网络无限延展。另外，外部区块链（例如以太坊）也可以通过平行链转接桥（Parachain bridge）进入 Kusama 网络。
接入中继链的平行链可以通过 XCMP 协议进行跨链通信，该协议将在 2.3 部分详述。在 Kusama 网络处理跨链交易的过程中，有 4 种节点角色负责维护网络的安全运行。
- 收集人：从各个平行链中收集交易信息并打包为待验证的区块；
- 验证人：质押 KSM 代币，验证收集人提供的信息，对平行链上的区块进行验证；
- 钓鱼人：监控验证人的行为，若发现作恶行为会向其他的验证人进行举报；
- 提名人：质押 KSM 代币，从而提名自己信任的验证人从事验证工作。
下文简要概述这 4 种节点角色的分工协作。
当 A 平行链上产生交易时（例如用户从 A 平行链转移资产到 B 平行链），A 平行链上的收集人就会收集交易从而产生区块，发送给 A 平行链上的验证人。每个平行链上的验证人由中继链每隔一段时间分配一次，采用 BABE 共识，尽可能保证分配的随机性和不可预测性。
验证人会对收集人提供的区块和相关数据进行验证，如果该区块符合平行链的状态转换规则，且所有交易有效，则进行签名并广播给其他验证人验证。当验证人和提名人质押了足够多的 KSM 代币时，将执行该区块中的交易。
钓鱼人会持续从收集人节点处收集区块并验证有效性，如果发现区块中有无效交易，钓鱼人将提交报告。如果后续确认钓鱼人判断正确，则钓鱼人获得奖励，相关收集人和进行签名的验证人都将受到惩罚（扣除质押的 KSM 代币）；如果钓鱼人判断错误，则钓鱼人受到惩罚。
2.3 跨链通信
Kusama 采用和波卡相同的 XCMP 跨链通信协议，并基于 Merkle 树的简单队列机制确保跨链交易的正确性。具体而言，平行链的跨链通信分为以下两种情况。
如果两个平行链间存在公共节点，则通过收集人进行信息收集，消息可以从 A 平行链直接传送到 B 平行链。如果平行链间不存在公共节点，则链间通信需要通过中继链来完成，网络中的每个平行链块都会生成一个消息列表，以路由到其他链的区块，这些消息列表被称为出口队列。路由消息之后，它将进入平行链的入口队列，平行链会按顺序处理入口列表。由中继链上的验证人负责把平行链出口队列中的交易转移到目标链的入口队列中，完成消息的转移。
2.4 插槽拍卖
Kusama 的平行链插槽机制和波卡类似。基于 Substrate 构建的平行链，需要参与拍卖来获得插槽的租赁及使用资格，从而正式成为 Kusama 的平行链。
大致流程为，平行链项目方需要先选择插槽租期（可选 1-8 个租期，每个租期为 6 周），然后质押 KSM 代币（即出价）参与拍卖，理论上质押 KSM 越多越容易获得租赁资格。如果成功拍得插槽，则在租期开始后可以正式在 Kusama 上部署平行链，租期结束时，需要参与新的拍卖来进行续租。插槽租赁期间，质押的 KSM 无法流通，租期结束后，质押的 KSM 将解锁返还。
Kusama 插槽拍卖采用「2+5」两个阶段结合的拍卖方式，最初 2 天是普通拍卖，出价越高（质押越多 KSM）越占优势，后续进入 5 天的「结束期」，系统会在这 5 天内选出一个随机的区块高度作为真正的拍卖结束时间，这一刻出价最高的获胜。
Kusama 插槽拍卖还有一个「众贷」机制，平行链项目方可以使用 Kusama 内置的 Crowdloan，来向社区众筹 KSM 代币参与插槽拍卖。社区用户无需向项目方转 KSM，而是通过 Crowdloan 将 KSM 直接转入到拍卖活动中，这些 KSM 将在该平行链的租期结束后返还给用户，如果拍卖失败，那么会在拍卖结束后返还。
Kusama 的目标和期望是能够提供 100 个平行链插槽，后续可能会通过子中继链的部署而提升目标数量。当前阶段 Kusama 网络能够支撑的插槽数量还比较少，这些插槽也并不会全部用于拍卖，还需要预留一部分作为公益平行链和平行线程（Parathreads）。
- 公益平行链：主要用于系统级的公共用途，无需参与插槽拍卖，直接成为 Kusama 的平行链。例如 Kusama 上的首条平行链 Statemine 就是一个公益平行链，其是一个代币发行平台，支持同质化代币（FT）和非同质化代币（NFT）的发行。
- 平行线程：具备和平行链完全相同的 API 和功能，可以理解为「按需付费」的平行链。成为平行线程仅需质押少量的 KSM 作为保证金，在项目应用需要进行状态更新时，按照区块来支付 KSM 代币作为费用。这比较适用于一些经费紧张且应用本身不需要频繁更新状态的项目。
2.5 治理机制
Kusama 网络具备去中心化治理机制，持有 KSM 代币的用户可以发起提案或对提案进行投票，以决策平台的各类事务，例如更改网络参数、注册或注销平行链、国库资金使用等。
Kusama 的治理流程是，用户通过质押 KSM 代币来发起提案，其他用户也可以为该提案质押 KSM 代币，提案发起后将进入队列，队列中最多有 100 个提案。每 7 天进行一次全民公投，会选取质押 KSM 数量最多的提案成为公投提案，所有 KSM 代币持有者都能对公投提案进行投票。如果投票通过，则提案中的决策将在 8 天的等待期后进行实施。
在权力部门设置上，Kusama 采用「三权分立」的治理方案，分为公投议院、理事会、技术委员会三个部门。
- 公投议院：包含所有的 KSM 代币持有人。其权力包含发起提案、对提案投票、申请成为理事会成员、选举理事会成员。
- 理事会：共 13 名成员，由 KSM 代币持有人选举产生，每 24 小时选举一次。其权力包含选举技术委员会成员、否决公投、发起快速公投、监督技术委员会；
- 技术委员会：主要由技术团队成员和开发者组成，由理事会选举产生。其主要作用在于确定每个提案的重要性，并与理事会一起确定是否需要针对紧急事件进行快速公投。
总结来说，在 Kusama 治理体系中，全民公投可以在以下 4 种情况下进行。除紧急提案外，任何时间都只能存在一项公投。
- 公投议院发起的质押 KSM 数量最多的提案；
- 作为先前公投通过的一部分而发起的提案；
- 理事会内部投票全票通过/多数通过的提案；
- 技术委员会发起并由理事会批准的紧急提案。
在全民公投的投票过程中，为了防止投票参与者过少而影响决策，提出了一种新的理念：「自适应定额偏见（Adaptive Quorum Biasing）」，使通过提案变得更容易或更困难。具体而言，Kusama 公投将根据不同的提案发起主体以及不同的情况，设定不同的通过方式：
- 公投议院发起的提案：使用正向投票偏见（Positive Turnout Bias）。投票率低时，需要大量的赞成票才能通过该提案，也就意味着该提案更难通过。当投票率增加到 100%时，就会变成多数人赞成即可通过；
- 理事会发起且内部全票通过的提案：使用负向投票偏见（Negative Turnout Bias）。投票率低时，需要大量的反对票才能否决该提案，也就意味着该提案更易通过。当投票率增加到 100%时，就会变成多数人反对即可否决。
- 理事会发起且内部多数通过的提案：使用简单的多数通过方式。不论投票率高低，只要有超过 50%的赞成票即可通过提案；反之，有超过 50%的反对票即否决提案。
2.6 发展现状
目前 Kusama 上的首条平行链——公益平行链 Statemine 已经上线。将于近期开启平行链插槽拍卖，这将是 Kusama 乃至整个波卡生态发展的里程碑。下图为 PolkaProject 整理的将参与 Kusama 插槽拍卖的项目（截至 2021 年 5 月 18 日）。
在社区热度上，Kusama 推特粉丝量为 6.7 万人，Discord 群组用户量为 3,294 人，热度较高。在 Kusama 主网数据上，如下图所示，目前链上已经产生了仅 100 万笔交易，有近 10 万个活跃帐户。
Kusama 同时还在 NFT 领域进行了探索。今年，Kusama 与亚洲首家加密艺术平台 Block Create Art（BCA）联合举办了全球首个加密艺术展，3 月 26 日在北京尤伦斯当代艺术中心（UCCA）开展，4 月 9 日在上海敬华艺术空间开展，主题为「虚拟生境——镜中迷因可曾见（Virtual Niche: Have You Ever Seen Memes in the Mirror）」。
2.7 对比波卡
Kusama 作为波卡的测试网络，其技术架构、代码、逻辑与波卡是极为相似的，但也存在以下几点不同：
治理和迭代速度：Kusama 为了满足测试需求，有更快的治理速度和版本升级迭代速度。波卡公投的投票时间以及投票通过后的实施等待期均为 28 天，而 Kusama 的投票时间为 7 天、实施等待期为 8 天，相当于快了 4 倍。这对于平台的快速发展是有利的，但也意味着链上节点需要频繁的进行版本升级。
安全性和稳定性：Kusama 作为先行测试网，会在波卡之前引入更加激进、创新的技术方案，且会进行频繁的版本升级，这意味着其安全性和稳定性不如波卡。
准入门槛：Kusama 和波卡的平行链均需要通过参与插槽拍卖以进入生态，但相比之下，KSM 的质押成本更低，更加适合资金实力较差的初创团队，而更加稳定、更高门槛的波卡则更加适合资金实力雄厚的大型项目。
03 团队/融资
Kusama 归属于波卡生态，其团队成员也与波卡一致，同时 Web3 基金会为其提供后盾支持。Kusama 的核心人物是波卡创始人 Gavin Wood，英国约克大学计算机科学博士，其同时担任 Web3 基金会主席，曾是以太坊的联合创始人和 CTO，是 C++ 版以太坊客户端原型的开发者，以及以太坊黄皮书的作者，发明了 Solidity 智能合约语言、PoA（权威证明）共识机制和 Whisper 协议。
除此之外，波卡还有两位联合创始人，同时也是 Kusama 的创始人。其中，Robert Habermeier 拥有区块链、分布式系统和密码学方面的研发背景，也是 Rust 社区的长期成员；Peter Czaban 是 Web3 基金会的技术总监，负责支持分布式技术的开发，曾在国防、金融和数据分析行业工作，负责网状网络、分布式知识库、量化定价模型、机器学习和业务开发。
由于 Kusama 和波卡同属一个团队，且 Kusama 为波卡的先行测试网，所以没有进行募资，而是将 KSM 代币以 1:1 的比例发放给波卡的早期投资者，同时也可以通过参与测试网水龙头获得 KSM 代币（该方式目前已停止）。
04 经济模型
4.1 基本信息
代币名称：KSM
发行总量：初始总量 1000 万 KSM，每年通胀 10%
代币用途：治理；质押参与插槽拍卖；节点质押；支付交易费用
4.2 国库
Kusama 网络中存在国库（Treasury），国库中的资金来源于以下几点：
- 节点惩罚：验证人节点作恶会导致质押的 KSM 代币被罚没，这部分金额一部分会奖励给举报人，另一部分流入国库；
- 交易费用：每个区块的交易费用的一部分奖励给区块验证人，另一部分流入国库；
- 部分通胀：KSM 第一年的通胀率设计为 10%，奖励给质押 KSM 的节点们，对应的理想的质押率为 50%。也就是说，如果有占总量 50%的 KSM 被质押，那么所有通胀的 KSM 都将奖励给质押的节点，如果质押率低于 50%，则会导致一部分通胀的 KSM 流入国库；
- 平行线程费用：平行线程在进行状态更新时，会按区块支付 KSM 费用，其中一部分奖励给该区块的验证人，另一部分流入国库。
国库中的资金主要用于生态发展，国库的支出需要得到理事会的批准，批准后进入等待期（预算期），目前预算期默认为 6 天，如果预算期内没有花费掉所有资金，则将会销毁一定比例的 KSM 进行通缩（目前销毁比例为 0.2%）。
用户可以发起提案，向国库提议支出。为了防止用户滥用该功能，在发起提案时需要质押所请求金额的 5％（目前最低值设定为 0.067 KSM）作为保证金，如果提案未被通过，则保证金被销毁，反之则会返还。
根据国库的支出数据，目前其资金主要用在了资助和小费上。资助主要面向 Kusama 各类基础设施建设、市场活动等，例如 Polkascan Foundation 开发的 Polkascan 浏览器获得了 3 次资助、BCA 发起的全球加密艺术展获得了 833 个 KSM 的资助等；小费主要用于打赏社区贡献者，例如撰写 Kusama 相关文章、制作 Kusama 图片/视频/访谈等。
4.3 价格信息
注：下方信息来源于 CoinGecko
当前价格：$ 336.34
当前流通市值：$ 30.16 亿
流通市值排名：# 45
历史最高价：$ 621.71（2021/5/18）
历史最低价：$ 0.876572（2020/1/14）
上线 CEX：币安、火币、OKEx 等
05 项目分析
在技术架构上，Kusama 和波卡相同，都是目前市场上最炙手可热的区块链扩展方案和跨链解决方案。Kusama 使用的异构分片，与以太坊 2.0 的分片结构相比，在可扩展性、Gas 费用、开发难度等方面都更胜一筹，但作为一个公链赛道的新选手，在基础设施和生态应用层面是无法与以太坊相比的，未来或许可以通过桥接以太坊的方式，让自身生态与以太坊生态协同发展。
Kusama 是波卡的先行测试网络，承担的是帮助波卡探路的职责，无论是插槽拍卖还是最新的技术方案，都将先于波卡执行。这也就意味着各类项目都会先部署到 Kusama 上，其中一部分项目最终或许会迁移到波卡中，但碍于波卡插槽的稀有性和高成本，预计也会有很多项目留存在 Kusama，成为 Kusama 生态的组成部分。所以 Kusama 存在的意义不仅限于测试，对于诸多初创项目而言，其更是波卡的「平价替代品」。
在准入门槛上，虽然 Kusama 比波卡的平行链插槽拍卖费用低，但仍然不是一笔小费用。对于这项问题，Kusama 为项目方提供了多个解决方案：首先是众贷机制，对于一些热度较高的平行链项目而言，项目方可以设定一定的代币激励政策来推动社区成员参与众筹；其次是平行线程，可以以较低的成本进入 Kusama 生态，随用随付，没有资金压力；最后，对于没有开发独立平行链需求的 DApp 项目而言，Kusama 有和波卡上一样的智能合约平行链，例如 Patract，项目方直接在这类平行链上部署合约即可运行。
Kusama 最主要的风险在于不稳定性，Kusama 和波卡的技术极为复杂，未来可能会面临难以预知的「混乱」，而这些混乱都会先在 Kusama 上出现，所以对于部署在 Kusama 上的项目而言，稳定性和安全性是无法得到保障的。
在经济模型上，目前大部分的 KSM 代币都已释放，在开启插槽拍卖后，或许会由于大量质押需求而导致实际流通量大幅降低。KSM 代币第一年的通胀率为 10%，通缩主要靠国库销毁，需要注意后续的通胀风险。
作为跨链领域的独角兽项目，目前 Kusama 和波卡的生态发展随着插槽拍卖的启动才刚刚拉开序幕，未来发展状况尚不明朗，值得长期关注。
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