什么是區塊鏈中的Layer 1？

2023年11月05日 15:11

（如Bitcoin、幣安鏈、Ethereum），以及這些網絡的基礎架構。Layer 1區塊鏈無需其他網絡參與，即可驗證并完成交易。提升Layer 1網絡的可擴展性非常困難，Bitcoin就已經印證了這一點。為解決這一問題，開發人員創建了依靠Layer 1網絡的安全性和共識運作的Layer 2協議。Bitcoin的閃電網絡就是Layer 2協議的一個典型例子。閃電網絡允許用戶先進行自由交易，隨后再將其寫入主鏈。

導語

Layer 1和Layer 2這兩個術語可以幫助我們理解不同區塊鏈、項目和開發工具的架構。如果您曾好奇Polygon和Ethereum之間、Polkadot和它的平行鏈之間是何種關系，那么了解不同的區塊鏈層次有助于解開謎團。

什么是Layer 1？

Layer 1網絡是底層區塊鏈的別稱。幣安智能鏈(BNB)、Ethereum(ETH)、Bitcoin(BTC)和Solana都屬于Layer-1協議。我們稱之為Layer 1，是因為它們是所在生態系統中的主要網絡。與之相對的鏈下解決方案和Layer 2解決方案都是在主鏈上搭建的。

換言之，Layer 1協議能夠在自身的區塊鏈上處理并完成交易，同時自帶用于支付交易費用的原生Tokens。

Layer 1擴容

Layer 1網絡普遍存在難以擴容的問題。面對日益增長的交易需求，Bitcoin和其他大型區塊鏈都在力圖加快交易的處理速度。Bitcoin使用的工作量證明(PoW)共識機制需要大量計算資源。

PoW兼顧了Decentralization和安全性，但在交易高峰期，網絡運行速度仍會下降，從而導致交易確認時間延長，費用上漲。

多年以來，區塊鏈開發人員一直在研究可拓展性解決方案，但是至今仍未就最優替代方案達成一致。Layer 1擴容的可選方案包括：

1.擴大區塊規模，使每個區塊能夠處理更多交易。

2.更改共識機制。即將上線的Ethereum2.0版本就采用了這一方案。

3.實施分片，分割數據庫。

改進Layer 1需要大費一番周折。很多情況下，不是所有網絡用戶都會同意這樣的變更。這么做可能會導致社區分裂，甚至發生硬分叉。2017年Bitcoin分裂出Bitcoin現金就是硬分叉的后果。

隔離見證(SegWit)

Bitcoin的SegWit（隔離見證）是Layer 1擴容解決方案的一個例子。隔離見證通過改變區塊數據的組織方式（將數字簽名從交易數據中移除）增加了Bitcoin的吞吐量。這么做可以釋放區塊空間，使每個區塊能夠處理更多交易，而且不會影響網絡的安全。Segwit是通過反相兼容的軟分叉實施的。這意味著，還沒有通過更新來包含隔離見證(SegWit)的BitcoinNode仍能處理交易。

什么是Layer 1分片？

分片是一種常見的Layer 1擴展解決方案，可用于增加交易的吞吐量。這是一種數據庫分割技術，可以應用于區塊鏈的分布式賬本。網絡連同上面的Node一起被分割成不同的分片，以此平攤工作量并提升交易速度。每個分片處理整個網絡的一部分活動，即每個分片都有自己負責的交易、自己的Node和獨立的區塊。

分片后，無需在每個Node上保存完整的區塊鏈副本。每個Node會將完成的工作寫入主鏈，實時共享本地數據，包括地址余額和其他關鍵參數。

Layer 1與Layer 2對比

Layer 1存在一些無法突破的瓶頸。由于受到技術限制，區塊鏈主網很難或幾乎不可能實施某些變更。例如，Ethereum正在升級過渡到權益證明(PoS)系統，但是整個流程已耗時數年。

由于可擴展性問題，Layer 1本身并不適合某些用例。Bitcoin網絡的交易流程耗時過長，現實中不可能在網絡上運行任何區塊鏈游戲。但是，游戲的開發人員可能仍然想利用Layer 1的安全性和Decentralization屬性。那么，最佳辦法就是在這一網絡上構建Layer 2解決方案。

閃電網絡

Layer 2解決方案以Layer 1為構建基礎，并依靠Layer 1完成交易。閃電網絡就是一個著名的示例。在流量高峰期要花費數小時才能在Bitcoin網絡上完成一筆交易。而閃電網絡允許用戶在主鏈下使用Bitcoin進行快速支付，稍后再將余額提交至主鏈。這樣可以將所有人的交易匯總成一份最終記錄，從而節省時間和資源。

Layer 1區塊鏈示例

我們已經了解了什么是Layer 1，現在讓我們來看一些例子。Layer 1區塊鏈種類繁多，五花八門。很多區塊鏈都支持獨特的用例。不是所有區塊鏈都和Bitcoin或Ethereum相類。為了解決區塊鏈的三角難題，在安全、Decentralization和可擴展性之間取得較好的平衡，每個網絡都有自己的一套解決方案。

Elrond

Elrond是創建于2018年的一個Layer 1網絡。該網絡使用分片技術來提升性能和可擴展性。Elrond區塊鏈每秒可處理超過10萬筆交易。安全權益證明(SPoS)共識協議和自適應狀態分片是其獨有的兩大特色。

自適應狀態分片指的是隨網絡用戶增減分割或合并分片。網絡的整體架構，包括其狀態和交易，都會被分割。驗證者也會被分配到不同的分片中，降低分片被惡意接管的風險。

Elrond的原生TokensEGLD用于結算交易費用，部署DApp，以及獎勵參與網絡驗證機制的用戶。同時，Elrond網絡已經獲得了負二氧化碳排放認證，其抵消的二氧化碳量超過PoS機制的排放量。

Harmony

Harmony是使用有效權益證明(EPoS)和分片技術的Layer 1網絡。區塊鏈主網共有四個分片，同時創建并驗證新的區塊。各個分片以自己的速度運行，區塊高度各不相同。

目前，Harmony實行“跨鏈金融”戰略來吸引開發人員和用戶。連接Ethereum和Bitcoin的去信任跨鏈橋使用戶在兌換Tokens時無需承擔橋接中常見的托管風險，在Harmony的戰略中扮演著重要的角色。Harmony依靠Decentralization自治組織(DAO)和零知識證明來實現擴展Web3的的核心愿景。

多鏈和跨鏈似乎是DeFi（Decentralization金融）的未來發展方向，這使得Harmony的橋接服務對用戶更具吸引力。非同質化Tokens基礎架構、DAO工具和協議間橋接是Harmony重點關注的領域。

其原生TokensONE用于支付網絡交易費用。用戶也可以質押Tokens參與Harmony的共識機制與治理。成功參與的驗證者將獲得區塊獎勵和交易費用。

Celo

Celo是2017年Go Ethereum分叉產生的一個Layer 1網絡。分叉后，網絡已經進行了一些重大變更，包括實施PoS以及啟用獨特的地址系統。Celo Web3生態系統包括Decentralization金融、非同質化Tokens以及支付解決方案。網絡已經確認了一億多筆交易。在Celo上，任何人都可以使用電話號碼或郵件地址作為公鑰。運行區塊鏈不需要特殊硬件，標準計算機也可以輕松應對。

Celo的主要TokensCELO是用于安全保護、交易和獎勵的標準效用Tokens。網絡還使用cUSD，cEUR和cREAL作為穩定幣。這些Tokens由用戶生成，穩定掛鉤的機制與MakerDAO的DAITokens類似。另外，使用Celo穩定幣進行的交易可以使用任何其他Celo資產支付。

加密貨幣市場的波動性和入門難度會使很多人望而卻步，而Celo采用地址系統和穩定幣的目的就是提升便利性，從而推廣加密貨幣。

THORChain

THORChain是一個跨鏈免許可的Decentralization交易平臺(DEX)。該Layer 1網絡使用Cosmos SDK構建，通過Tendermint共識機制驗證交易。THORChain的主要目標是實現Decentralization的跨鏈流動性，免去資產掛鉤或包裝的流程，使跨鏈投資者無需承受兩者帶來的額外風險。

運行過程中，THORChain扮演了保險庫管理員的角色，通過監管存取，創造Decentralization流動性，去除中心化的中間機構。RUNE是THORChain的原生Tokens，用于支付交易費用，參與治理，驗證交易以及保護網絡安全。

THORChain的自動化做市商(AMM)模型使用RUNE作為基礎貨幣，用戶可以使用RUNE交換其他任何受支持的資產。在某種程度上，項目的運作與跨鏈Uniswap有相似之處，RUNE在項目中充當了流動性資金池的結算資產與安全資產。

Kava

Kava這種Layer 1區塊鏈兼具Cosmos的速度和互操作性，同時還擁有Ethereum的開發者支持體系。Kava網絡使用“共鏈”架構，其特點是為EVM和Cosmos SDK開發環境提供了不同的鏈條。借助Cosmos共鏈上的IBC支持，開發者部署的Decentralization應用程序可以在Cosmos和Ethereum的生態體系間無縫運行。

Kava使用Tendermint PoS共識機制，為EVM共鏈上的應用程序性提供強大的可擴展性。Kava網絡由KavaDAO提供資金支持，該網絡上公開的鏈上開發人員激勵機制會根據項目的使用情況對每條共鏈上排名前一百的項目進行獎勵。

Kava支持兩種Tokens，分別是原生效用Tokens和治理TokensKAVA，和與美元掛鉤的穩定幣USDX。KAVA用于支付交易費用，驗證者可以質押Tokens生成網絡共識。用戶可以將質押的KAVATokens委托給驗證者，賺取一部分發行的KAVA幣。質押者和驗證者也可以給治理提案投票，決定網絡的參數。

IoTeX

IoTeX創建于2017年，是一個專注整合區塊鏈和物聯網的Layer 1網絡。IoTeX用戶可以掌控設備生成的數據，讓機器為DApp、資產以及服務提供支撐。用戶的個人信息具有一定價值，通過區塊鏈管理信息能夠確保信息的安全。

IoTeX將軟件與硬件相結合，在不犧牲用戶體驗的情況下，提供了掌控隱私和數據的全新解決方案。用戶可以使用名為MachineFi的系統，使用現實世界中的數據賺取數字資產。

IoTeX推出了兩款值得關注的硬件產品，分別是Ucam和Pebble Tracker。Ucam是一款高級家用安全攝像頭，使用戶在任何地方都能掌握家中情況并完全擁有數據隱私。Pebble Tracker是一款支持4G且帶有追蹤功能的智能全球定位系統，不僅能追蹤GPS數據，還能實時追蹤環境數據，包括氣溫、濕度和空氣質量。

就區塊鏈架構而言，IoTeX上有不少以它為基礎的Layer 2協議。區塊鏈會提供工具來創建使用IoTeX進行最終確認的自定義網絡。這些鏈條也可以通過IoTeX進行互動交流和信息共享。開發人員可以輕松創建新的子鏈，滿足自有IoT設備的特定需求。IoTeX的TokensIOTX用于支付交易費用、質押、治理和網絡驗證。

總結

當今的區塊鏈生態體系中有多個Layer 1網絡和Layer 2協議。雖然很容易混淆，但只要掌握了基礎概念，就能輕松理解整體架構。在研究新的區塊鏈項目，尤其是專注于網絡互操作性和跨鏈解決方案的項目時，掌握基礎概念非常實用。

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