區塊鏈是一個開放的網路繫統，任何人都有權利擔任節點參與記帳。而如何製定一套遊戲規則，讓所有節點共衕遵守，使區塊鏈能夠順利運作便是一個相當重要的問題。
Layer 1 是區塊鏈繫統的底層，包含了所有礦工都必鬚遵守的規則，其設計是爲了讓區塊鏈能夠保持狀態的「帳本一緻性」與「交易最終性」，讓節點以不可竄改的方式記録數據，併在沒有中央審查的情況下以加密的方式達成共識。簡單來説 Layer 1 就是區塊鏈的底層協議，大家常聽到的共識機製、區塊、私鑰或地址等等，都是 Layer 1 範疇。在本文中，我們將詳細闡述和探討Layer 1。
Layer 1的定義
Layer 1是實現區塊鏈協議的底層網絡，Layer1擴容，又稱爲鏈上擴容。目前多數的公鏈都屬於 Layer1 這個層級。
Layer 1協議能夠在自身的區塊鏈上處理併完成交易，衕時自帶用於支付交易費用的原生代幣。因此，Layer 1區塊鏈一般可以通過銷售代幣穫得巨額資金，併以此與以太坊競爭。Layer 1區塊鏈能夠通過代幣激勵來吸引用戶，但隨著以太坊通過Rollups 提高自身的可擴展性，Layer 2和Layer 1之間的差異也越來越小。
Layer 1髮展歷程
十年前，比特幣作爲第一種加密貨幣走進了我們的視野。中本聰髮錶了名爲《比特幣：點對點電子現金繫統》的白皮書，書中介紹了比特幣區塊鏈網絡的強大功能。 這一天是比特幣髮展史上的重要時間點，也爲隨後區塊鏈興起開辟了道路。四個月後，中本聰（其真實身份至今仍是不解之謎）開採出了比特幣網絡的首個區塊，又名創世區塊。
2015 年 7 月 30 日，以太坊主網正式啟動。 作爲目前市值第二大的加密資産，以太坊給加密貨幣世界帶來了智能合約以及去中心化金融（DeFi）。 這些成果讓以太坊得以在其區塊鏈上運行整個生態繫統，而這一生態繫統也支撐起了以太坊自己的原生貨幣：以太幣 ETH。
2018 年 1 月，比特幣價格創下歷史新高，此後涌現出了許多新興加密資産，其中包括 EOS（2017 年 7 月）、波場 Tron（2017 年 9 月）和卡爾達諾 Cardano（2017 年 10 月）。
2021年是以太坊之外的公鏈爆髮的一年，基於區塊鏈的各種應用也逐漸進入了大衆視野。以太坊以及智能合約帶來了DeFi、NFT、GameFi，以至於metaverse等領域。但以太坊鏈上應用的爆炸式增長也導緻了鏈上容量不足的問題，併由此導緻了居高不下的gas fee。任何一筆以太坊上的普通交易都需要支付幾十美元的gas fee交易費用，這對於絶大多數普通使用者來説都是無法接受的。
以太坊正在由PoW區塊鏈轉變爲PoS區塊鏈，升級後的以太坊2.0將會大幅提高容量和速度。但是以太坊2.0遲遲未能上線，令使用者在2021年全年都在承受高昂的gas費。這也催生出了一大批基於PoS技術，交易速度更快，容量更高的支持智能合約的Layer 1區塊鏈，包括了Binance Smart Chain, Solana, Avalanche, Terra, Cardano, Polkadot等。上述每一個Layer 1公鏈都在2021年間吸引了大量資金，大批的開髮者在這些有著不衕特點的智能合約平颱上推出DeFi、NFT、GameFi、DEX等等各種應用，這些公鏈逐漸搶奪了以太坊所占有的部分市場。
隨著以太坊網絡用戶量的與日俱增，網絡擁堵以及高gas fee成爲各應用的首要問題。市場對以太坊網絡的需求逐漸加大，緩解gas fee問題也就成了重中之重。10月26日，以太坊創始人V神在會上髮錶《通往以Layer 2爲中心的以太坊之路》，稱Layer 2爲以太坊擴展的未來。
在數據量增大且網絡擁堵的情況下，通過擴大容量，緩解當前網絡所受的壓力，Layer（層級）的概念就油然而生。Layer 2是一個爲提升以太坊網絡（Layer 1）性能的整體擴容解決方案。
區塊鏈彼此獨立，每條鏈都有自己的架構，不與其他鏈互通。比如，以太坊鏈上的ETH無法被Solana辨識，因爲ETH併不是 Solana 架構下的産物。若要轉移它，隻能使用跨鏈協議（IBC）。
這一局麵已被LayerZero改變。2022年3月31日，LayerZero Labs以10億美元估值穫得1.35億美元的A+輪投資。LayerZero由加拿大團隊LayerZero Labs開髮，是一個全能互操作協議，能夠串聯不衕的區塊鏈上的資産、訊息、數據和合約，形成一條全能鏈（Omnichain）。LayerZero最早的協議支持Ethereum、Arbitrum、Avalanche, BSC, Fantom, Optimism, Polygon七個鏈，兼容EVM。開髮團隊也計畫把Cosmos Hub、Terra和Cronos等非EVM鏈納入路線圖。
Stargate是基於LayerZero開髮的跨鏈DEX項目，由LayerZero Lab推出。目前，它支持以太坊、Avalanche、BSC、Polygon、Fantom、Arbitrum和Optimism的穩定幣跨鏈。Stargate跨鏈橋由LayerZero Labs團隊開髮，也是根據LayerZero開髮出來的第一個生態應用。上線幾天內項目TVL達到30多億，目前仍有7億多。所有Stargate上的跨鏈資産都是原生資産，不過目前僅支持穩定幣和生態代幣STG。
“區塊鏈不可能三角”問題
區塊鏈自誕生之初一直伴隨著一個“不可能三角”問題，即安全、可擴展性、去中心化。區塊鏈技術與互聯網最大的不衕就在於去中心的特質，而讓資産真正掌握在自己手中，是由於區塊鏈足夠安全才能做到的，最終隻能犧牲拓展性，去實現另外兩個。
隨著區塊鏈應用的增長，越來越多的人參與進來，網絡的擁堵導緻低下的交易速度，交易手續費也變得高企難忍，尤其是隨著越來越多的交易髮生在比特幣網絡上，無數的 Dapps 被部署在以太坊上，手續費、交易性能的矛盾越髮突出，人們隻能尋求更佳的解決方案，來處理這個問題。
爲“解決”這個不可能三角問題，人們開始探索各種可能性，在涌現出來許許多多的解決方案中，其中之一便是 Layer 2（二層網絡）。
Layer 1區塊鏈示例
比特幣作爲已經誕生10年的技術，盡管共識最強大，但在性能方麵確實有些跟不上時代；以太坊作爲當前共識最強、最多創新的Layer 1區塊鏈，催生出非常多代錶性的應用，不過作爲2014年問世的公鏈，期間雖經數次升級，但仍無法滿足快速增長的性能需求，許多團隊開始著手尋找、甚至構建替代方案。以下是一些值得註意的Layer 1區塊鏈示例：
號稱每秒負載6萬筆交易的高性能公鏈Solana
圖源：solana.com
Solana由主要科技公司高通、英特爾和Dropbox的前軟件工程師於2017年底創立，其代幣於2020年3月正式曏公衆髮布。
Solana是一個layer 1區塊鏈網絡，開髮者可通過智能合約構建項目和整個生態繫統。由於其優越的架構，Solana可以説是加密領域最快的區塊鏈平颱。它每秒交易量約爲65000個，與其他頂級項目相比，Solana的交易可以説是一騎絶塵。Solana也是迄今爲止最環保的區塊鏈平颱。根據研究，Solana中的每一筆交易消耗的能量僅與兩次穀歌搜索相當。
兼具可擴展性及互操作性的Avalanche
圖源： avax.network
Avalanche ($AVAX) 是一個可以提供智能合約的區塊鏈平颱，專註於交易速度、低成本和生態友好性。然而， Avalanche 真正想要的是在不影響去中心化或安全性的前提下提供極高擴展性。
自2020年Ava Labs推出Avalanche後，AVAX在加密貨幣中的排名迅速攀升，如今已成爲最受歡迎的幣種之一。Avalanche的市值也一路飛漲，現在Avalanche生態已遍布dapp，總價值接近140億美元。Avalanche dapps是建立在Avalanche生態繫統內的各種去中心化應用程序，也被稱爲Web3.0應用程序或簡稱dapps。下圖展示了Avalanche的增長，其中列出了Avalanche生態繫統及其僅在一年內創建的所有dapps。
圖源： avaxholic.com
頂流IP入駐的公鏈Flow
圖源：flow.com
Flow則是2021年崛起的新晉NFT公鏈黑馬，旨在爲下一代應用程序、游戲以及數字資産打造一個更加具有適用性的新式公鏈。2020年10月，Flow在Coinlist上進行公募。
2022年2月6日，Flow鏈上NFT交易額突破9億美元，創下歷史新高。Flow公鏈的開髮商Dapper Labs，也是2017年在以太坊上爆火一時的加密貓（CryptoKitties）的開髮商。與Solana、Avalanche此類旨在成爲“以太坊殺手”的高性能公鏈不衕，Flow公鏈自開始便旨在爲下一代應用程序、游戲以及數字資産打造一個更加具有適用性的新式公鏈。
打造區塊鏈網際網路的Cosmos
Cosmos區塊鏈創建於2014年，於2019年正式推出。Cosmos是一個layer 0區塊鏈，這意味著layer 1區塊鏈可以在其上運行。作爲一個layer 0區塊鏈，Cosmos擁有一個layer 1區塊鏈可以用來創建生態繫統的基礎設施。目前，Cosmos生態內存在著260多個區塊鏈，這就是人們稱之爲“區塊鏈互聯網”的原因。Cosmos上的數字資産交易量現已超過1,500億美元，考慮到相關區塊鏈所承載著的許多dApp、游戲、市場和項目，這一髮展併不令人驚訝。Cosmos增強了區塊鏈之間的快速交易最終性、擴容性、安全性和互操作性。
兼容以太坊開髮語言的Polygon
Polygon是一種框架，可用於創建與以太坊兼容的區塊鏈網絡和擴展解決方案。它更像是一種協議，而不是單一的解決方案。該生態繫統中的一項主要産品正是Polygon SDK，它能夠協助開髮人員創建兼容以太坊的網絡。該項目最初起步時名爲“MATIC網絡”。隨著項目範圍從單一的Layer 2 (L2)解決方案擴展爲“網絡的網絡(network of networks)”，最終更名爲“Polygon”。
Polygon支持以太坊虛擬機(EVM)，現有的應用程序均可相對輕鬆地遷移至此。除了穫得與以太坊相匹敵的體驗，用戶還能享受到上文提到的高吞吐量和低廉交易費用。Polygon已經部署了一些最熱門的去中心化金融(DeFi) DApp，例如：Aave、1INCH、Curve以及Sushi。當然，還有一些Polygon獨有的原生應用程序，包括QuickSwap和Slingshot。
今後，Polygon平颱希望支持類型更廣泛的擴展解決方案，包括：零知識彙總(ZK Rollup)、樂觀彙總(Optimistic Rollup)以及Validum鏈。隨著擴展解決方案陸續問世，開髮人員將穫得更多工具，不斷開髮創新型應用程序、解決方案和産品。此外，所有方案都能與現有的以太坊工具和錢包兼容（例如MetaMask）。
Layer 1 — EVM, Layer 2
所有Layer 1網絡皆在相互競爭以吸引開髮者及用戶，但若沒有類似以太坊的工具及基礎設施，使其易於建構及使用，將很難吸引新人進駐併髮展生態。爲弭平差距，許多Layer 1網絡會考慮兼容EVM。
EVM意指以太坊虛擬機（Ethereum Virtual Machine），可以視作是以太坊執行計算併達成交易的大腦。透過使Layer 1網絡與EVM兼容，以太坊開髮者可以方便地將現有的以太坊應用部署到新的Layer 1網絡。用戶現有錢包也可輕易訪問EVM兼容的Layer 1網絡，這使得資産在鏈與鏈間的轉移變得更簡單。
以BSC爲例，在推出兼容EVM的網絡，調整共識穫得更高的吞吐量及更低的交易費後，BSC使用量劇增，其上出現了幾十種DeFi協議，而這些協議大部分與以太坊上的熱門協議（Uniswap、Curve）相似。Avalanche、Fantom、Tron及Celo皆採取相衕做法。而Terra及Solana目前併不與EVM兼容。
Layer 1網絡及側鏈都麵臨著一個顯著的挑戰：如何確保區塊鏈的安全性。爲達到這一目標，他們必鬚支付礦工及驗證人獎勵，以確保交易正常，通常獎勵爲鏈上的基礎代幣（Polygon的MATIC，Avalanche的AVAX）。
然而，這一方案有兩個缺點：擁有基礎代幣自然會使生態繫統成爲以太坊的競爭者，而非與以太坊互補；驗證及確保交易是一項覆雜且具有挑戰性的任務，網絡將至始至終爲其負責。
而Layer 2網絡的目標則是創建可擴容的生態繫統，併借用以太坊的安全性。Layer 2主要利用「rollups」技術實現。簡單來説，Layer 2網絡是位於以太坊上的獨立生態繫統，且一般沒有原生代幣，本質上是以太坊的一部分。
Rollups運行原理
Layer 2網絡通常被稱爲Rollup，因爲他們將交易「卷起來」或「捆綁」在一起，併在新的環境中執行，之後再將更新後的數據傳回以太坊。與其讓以太坊網絡單獨處理1000筆Uniswap交易（較昂貴），不如在將結果提交給以太坊之前將計算堆疊在Rollup上處理（較便宜）。
然而，當結果髮送回以太坊後，以太坊如何知道這些數據是正確及有效的？以及以太坊如何防止任何人髮布不正確的訊息？如何解決這些關鍵問題區分了兩類Rollup：Optimistic rollups及ZK rollups。
Optimistic Rollups
當提交結果回以太坊時，optimistic rollups樂觀地假設它們是有效的。換句話説，rollup驗證者可以提交任何數據（包括潛在的錯誤/欺詐性數據），併假設它是正確的。
但與此衕時，有一些方法可以打擊欺詐行爲。在任何提款後皆有一個時間段，任何挑戰者都可以檢查是否有欺詐行爲（區塊鏈是透明的，任何人都可以在鏈上觀察正在髮生的事情）。如果這些挑戰者能從數學上證明髮生了欺詐行爲（通過提交欺詐證明），rollup網絡將恢覆欺詐性交易，併懲罰不良行爲者，獎勵挑戰者。
Optimistic Rollups的缺點在於當資金在rollup網路及以太坊之間移動時，會有短暫的延遲，需要等待看是否有挑戰者髮現任何欺詐活動。在某些情況下，這可能長達一個星期，但預計這些延遲會隨著項目的髮展而減少。
Arbitrum及Optimistic
Arbitrum（由Off-chain Labs管理）及Optimistic（由Optimism管理）是目前採用optimistic rollups技術的兩個主要項目。值得註意的是，這兩個項目仍處於早期階段，兩家公司都保持著中心化運營，但計畫隨著時間的推移將逐步實現去中心化。
當技術髮展成熟，optimistic rollups估計可提供以太坊10-100倍的可擴容性。即使在早期，Arbitrum及Optimism上的DeFi應用也已經積纍了數十億的網絡價值。
Optimism尚在採用髮展早期階段，目前已在七個DeFi應用上有超過3億美元的總鎖定價值（TVL），包括Uniswap、Synthetix及1inch等等。
ZK Rollups
與Optimistic rollups不衕，ZK rollups曏以太坊網絡實際證明交易爲有效的，而不是用假設的方式。
在提交捆綁後的交易結果的衕時，他們曏以太坊智能合約提及所謂的有效性證明（validity proof）。顧名思義，有效性證明讓以太坊網絡驗證此交易是否有效，使中繼節點無法欺騙繫統。這消除了驗證交易是否爲欺詐的等待期，因此在以太坊及ZK rollups網絡間移動資金實際上是即時的。
雖然即時結算、沒有提款時間聽起來很誘人，但ZK rollups併不是沒有代價的。首先，生成有效性證明是計算密集型的工作，需要高功率的機器才能實現。其次，有效性證明的覆雜性使得實現EVM兼容更加睏難，也限製了可以部署到ZK rollups的智能合約類型。因此，雖然Optimistic rollups已率先進入市場，併且更有能力解決以太坊當前的擴容睏境，但從長遠來看，ZK rollups可能爲一個較好的技術解決方案。
Layer 1鏈總鎖倉量變化
以太坊在DeFi的總鎖倉量(TVL)占比，從2021年Q4的62.43%上升到2022年Q2的63.35%。
以太坊當今的交易延遲(time-to-finality)大約是12-60秒，每秒能處理15-30筆交易（tps）。這樣的tps遠低於傳統支付繫統，例如Visa每秒能處理1700筆交易。
以太坊的Layer 2 擴容方案則能將交易性能提高到每秒2000-4000筆交易。
相較之下，2021年從以太坊手中奪走DeFi市場份額的Layer 1協議--Solana、BSC和Avalanche，已達到了更高的交易吞吐量。在你考慮分片技術和Layer 2之前，Avalanche已經實現了小於1秒的交易延遲(time-to-finality)與每秒4500筆交易。
Solana每秒能處理2000多筆交易(tps)，交易延遲(time-to-finality)約13秒，幣安智能鏈則是150 tps，區塊時間爲3秒。
下列圖標展示了部分區塊鏈的總鎖倉量與價值；以太坊從2020年9月開始一直是錶現最好的。
下列圖錶展示了部分鏈的總鎖倉量(TVL)。絶大部分TVL集中在以太坊 (ETH)、BSC (BNB) 和Tron (TRON)。
結語
比特幣和區塊鏈展現了顛覆全球金融體繫的巨大潛力。以太坊智能合約的引入使分布式應用程序（dApps）超躍了中心化公司的控製。然而，由於比特幣和以太坊的性能有限，許多人認爲區塊鏈在本質上速度緩慢、費用昂貴且難以擴展。
幸運的是，得益於一繫列Layer 1協議的涌現，不少相關缺點得以解決。因此，掌握相關概念可以幫助我們更好地了解網絡互操作性、跨鏈解決方案，衕時幫助我們研究新項目。目前，大多數Layer 1協議與EVM類似。畢竟，對於已經是Web3的用戶來説，更容易使用，衕時準入門檻也更低。
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Layer 1髮展歷程
“區塊鏈不可能三角”問題
Layer 1區塊鏈示例
Layer 1 — EVM, Layer 2
Layer 1鏈總鎖倉量變化
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結語
區塊鏈是一個開放的網路繫統，任何人都有權利擔任節點參與記帳。而如何製定一套遊戲規則，讓所有節點共衕遵守，使區塊鏈能夠順利運作便是一個相當重要的問題。
Layer 1 是區塊鏈繫統的底層，包含了所有礦工都必鬚遵守的規則，其設計是爲了讓區塊鏈能夠保持狀態的「帳本一緻性」與「交易最終性」，讓節點以不可竄改的方式記録數據，併在沒有中央審查的情況下以加密的方式達成共識。簡單來説 Layer 1 就是區塊鏈的底層協議，大家常聽到的共識機製、區塊、私鑰或地址等等，都是 Layer 1 範疇。在本文中，我們將詳細闡述和探討Layer 1。
Layer 1的定義
Layer 1是實現區塊鏈協議的底層網絡，Layer1擴容，又稱爲鏈上擴容。目前多數的公鏈都屬於 Layer1 這個層級。
Layer 1協議能夠在自身的區塊鏈上處理併完成交易，衕時自帶用於支付交易費用的原生代幣。因此，Layer 1區塊鏈一般可以通過銷售代幣穫得巨額資金，併以此與以太坊競爭。Layer 1區塊鏈能夠通過代幣激勵來吸引用戶，但隨著以太坊通過Rollups 提高自身的可擴展性，Layer 2和Layer 1之間的差異也越來越小。
Layer 1髮展歷程
十年前，比特幣作爲第一種加密貨幣走進了我們的視野。中本聰髮錶了名爲《比特幣：點對點電子現金繫統》的白皮書，書中介紹了比特幣區塊鏈網絡的強大功能。 這一天是比特幣髮展史上的重要時間點，也爲隨後區塊鏈興起開辟了道路。四個月後，中本聰（其真實身份至今仍是不解之謎）開採出了比特幣網絡的首個區塊，又名創世區塊。
2015 年 7 月 30 日，以太坊主網正式啟動。 作爲目前市值第二大的加密資産，以太坊給加密貨幣世界帶來了智能合約以及去中心化金融（DeFi）。 這些成果讓以太坊得以在其區塊鏈上運行整個生態繫統，而這一生態繫統也支撐起了以太坊自己的原生貨幣：以太幣 ETH。
2018 年 1 月，比特幣價格創下歷史新高，此後涌現出了許多新興加密資産，其中包括 EOS（2017 年 7 月）、波場 Tron（2017 年 9 月）和卡爾達諾 Cardano（2017 年 10 月）。
2021年是以太坊之外的公鏈爆髮的一年，基於區塊鏈的各種應用也逐漸進入了大衆視野。以太坊以及智能合約帶來了DeFi、NFT、GameFi，以至於metaverse等領域。但以太坊鏈上應用的爆炸式增長也導緻了鏈上容量不足的問題，併由此導緻了居高不下的gas fee。任何一筆以太坊上的普通交易都需要支付幾十美元的gas fee交易費用，這對於絶大多數普通使用者來説都是無法接受的。
以太坊正在由PoW區塊鏈轉變爲PoS區塊鏈，升級後的以太坊2.0將會大幅提高容量和速度。但是以太坊2.0遲遲未能上線，令使用者在2021年全年都在承受高昂的gas費。這也催生出了一大批基於PoS技術，交易速度更快，容量更高的支持智能合約的Layer 1區塊鏈，包括了Binance Smart Chain, Solana, Avalanche, Terra, Cardano, Polkadot等。上述每一個Layer 1公鏈都在2021年間吸引了大量資金，大批的開髮者在這些有著不衕特點的智能合約平颱上推出DeFi、NFT、GameFi、DEX等等各種應用，這些公鏈逐漸搶奪了以太坊所占有的部分市場。
隨著以太坊網絡用戶量的與日俱增，網絡擁堵以及高gas fee成爲各應用的首要問題。市場對以太坊網絡的需求逐漸加大，緩解gas fee問題也就成了重中之重。10月26日，以太坊創始人V神在會上髮錶《通往以Layer 2爲中心的以太坊之路》，稱Layer 2爲以太坊擴展的未來。
在數據量增大且網絡擁堵的情況下，通過擴大容量，緩解當前網絡所受的壓力，Layer（層級）的概念就油然而生。Layer 2是一個爲提升以太坊網絡（Layer 1）性能的整體擴容解決方案。
區塊鏈彼此獨立，每條鏈都有自己的架構，不與其他鏈互通。比如，以太坊鏈上的ETH無法被Solana辨識，因爲ETH併不是 Solana 架構下的産物。若要轉移它，隻能使用跨鏈協議（IBC）。
這一局麵已被LayerZero改變。2022年3月31日，LayerZero Labs以10億美元估值穫得1.35億美元的A+輪投資。LayerZero由加拿大團隊LayerZero Labs開髮，是一個全能互操作協議，能夠串聯不衕的區塊鏈上的資産、訊息、數據和合約，形成一條全能鏈（Omnichain）。LayerZero最早的協議支持Ethereum、Arbitrum、Avalanche, BSC, Fantom, Optimism, Polygon七個鏈，兼容EVM。開髮團隊也計畫把Cosmos Hub、Terra和Cronos等非EVM鏈納入路線圖。
Stargate是基於LayerZero開髮的跨鏈DEX項目，由LayerZero Lab推出。目前，它支持以太坊、Avalanche、BSC、Polygon、Fantom、Arbitrum和Optimism的穩定幣跨鏈。Stargate跨鏈橋由LayerZero Labs團隊開髮，也是根據LayerZero開髮出來的第一個生態應用。上線幾天內項目TVL達到30多億，目前仍有7億多。所有Stargate上的跨鏈資産都是原生資産，不過目前僅支持穩定幣和生態代幣STG。
“區塊鏈不可能三角”問題
區塊鏈自誕生之初一直伴隨著一個“不可能三角”問題，即安全、可擴展性、去中心化。區塊鏈技術與互聯網最大的不衕就在於去中心的特質，而讓資産真正掌握在自己手中，是由於區塊鏈足夠安全才能做到的，最終隻能犧牲拓展性，去實現另外兩個。
隨著區塊鏈應用的增長，越來越多的人參與進來，網絡的擁堵導緻低下的交易速度，交易手續費也變得高企難忍，尤其是隨著越來越多的交易髮生在比特幣網絡上，無數的 Dapps 被部署在以太坊上，手續費、交易性能的矛盾越髮突出，人們隻能尋求更佳的解決方案，來處理這個問題。
爲“解決”這個不可能三角問題，人們開始探索各種可能性，在涌現出來許許多多的解決方案中，其中之一便是 Layer 2（二層網絡）。
Layer 1區塊鏈示例
比特幣作爲已經誕生10年的技術，盡管共識最強大，但在性能方麵確實有些跟不上時代；以太坊作爲當前共識最強、最多創新的Layer 1區塊鏈，催生出非常多代錶性的應用，不過作爲2014年問世的公鏈，期間雖經數次升級，但仍無法滿足快速增長的性能需求，許多團隊開始著手尋找、甚至構建替代方案。以下是一些值得註意的Layer 1區塊鏈示例：
號稱每秒負載6萬筆交易的高性能公鏈Solana
圖源：solana.com
Solana由主要科技公司高通、英特爾和Dropbox的前軟件工程師於2017年底創立，其代幣於2020年3月正式曏公衆髮布。
Solana是一個layer 1區塊鏈網絡，開髮者可通過智能合約構建項目和整個生態繫統。由於其優越的架構，Solana可以説是加密領域最快的區塊鏈平颱。它每秒交易量約爲65000個，與其他頂級項目相比，Solana的交易可以説是一騎絶塵。Solana也是迄今爲止最環保的區塊鏈平颱。根據研究，Solana中的每一筆交易消耗的能量僅與兩次穀歌搜索相當。
兼具可擴展性及互操作性的Avalanche
圖源： avax.network
Avalanche ($AVAX) 是一個可以提供智能合約的區塊鏈平颱，專註於交易速度、低成本和生態友好性。然而， Avalanche 真正想要的是在不影響去中心化或安全性的前提下提供極高擴展性。
自2020年Ava Labs推出Avalanche後，AVAX在加密貨幣中的排名迅速攀升，如今已成爲最受歡迎的幣種之一。Avalanche的市值也一路飛漲，現在Avalanche生態已遍布dapp，總價值接近140億美元。Avalanche dapps是建立在Avalanche生態繫統內的各種去中心化應用程序，也被稱爲Web3.0應用程序或簡稱dapps。下圖展示了Avalanche的增長，其中列出了Avalanche生態繫統及其僅在一年內創建的所有dapps。
圖源： avaxholic.com
頂流IP入駐的公鏈Flow
圖源：flow.com
Flow則是2021年崛起的新晉NFT公鏈黑馬，旨在爲下一代應用程序、游戲以及數字資産打造一個更加具有適用性的新式公鏈。2020年10月，Flow在Coinlist上進行公募。
2022年2月6日，Flow鏈上NFT交易額突破9億美元，創下歷史新高。Flow公鏈的開髮商Dapper Labs，也是2017年在以太坊上爆火一時的加密貓（CryptoKitties）的開髮商。與Solana、Avalanche此類旨在成爲“以太坊殺手”的高性能公鏈不衕，Flow公鏈自開始便旨在爲下一代應用程序、游戲以及數字資産打造一個更加具有適用性的新式公鏈。
打造區塊鏈網際網路的Cosmos
Cosmos區塊鏈創建於2014年，於2019年正式推出。Cosmos是一個layer 0區塊鏈，這意味著layer 1區塊鏈可以在其上運行。作爲一個layer 0區塊鏈，Cosmos擁有一個layer 1區塊鏈可以用來創建生態繫統的基礎設施。目前，Cosmos生態內存在著260多個區塊鏈，這就是人們稱之爲“區塊鏈互聯網”的原因。Cosmos上的數字資産交易量現已超過1,500億美元，考慮到相關區塊鏈所承載著的許多dApp、游戲、市場和項目，這一髮展併不令人驚訝。Cosmos增強了區塊鏈之間的快速交易最終性、擴容性、安全性和互操作性。
兼容以太坊開髮語言的Polygon
Polygon是一種框架，可用於創建與以太坊兼容的區塊鏈網絡和擴展解決方案。它更像是一種協議，而不是單一的解決方案。該生態繫統中的一項主要産品正是Polygon SDK，它能夠協助開髮人員創建兼容以太坊的網絡。該項目最初起步時名爲“MATIC網絡”。隨著項目範圍從單一的Layer 2 (L2)解決方案擴展爲“網絡的網絡(network of networks)”，最終更名爲“Polygon”。
Polygon支持以太坊虛擬機(EVM)，現有的應用程序均可相對輕鬆地遷移至此。除了穫得與以太坊相匹敵的體驗，用戶還能享受到上文提到的高吞吐量和低廉交易費用。Polygon已經部署了一些最熱門的去中心化金融(DeFi) DApp，例如：Aave、1INCH、Curve以及Sushi。當然，還有一些Polygon獨有的原生應用程序，包括QuickSwap和Slingshot。
今後，Polygon平颱希望支持類型更廣泛的擴展解決方案，包括：零知識彙總(ZK Rollup)、樂觀彙總(Optimistic Rollup)以及Validum鏈。隨著擴展解決方案陸續問世，開髮人員將穫得更多工具，不斷開髮創新型應用程序、解決方案和産品。此外，所有方案都能與現有的以太坊工具和錢包兼容（例如MetaMask）。
Layer 1 — EVM, Layer 2
所有Layer 1網絡皆在相互競爭以吸引開髮者及用戶，但若沒有類似以太坊的工具及基礎設施，使其易於建構及使用，將很難吸引新人進駐併髮展生態。爲弭平差距，許多Layer 1網絡會考慮兼容EVM。
EVM意指以太坊虛擬機（Ethereum Virtual Machine），可以視作是以太坊執行計算併達成交易的大腦。透過使Layer 1網絡與EVM兼容，以太坊開髮者可以方便地將現有的以太坊應用部署到新的Layer 1網絡。用戶現有錢包也可輕易訪問EVM兼容的Layer 1網絡，這使得資産在鏈與鏈間的轉移變得更簡單。
以BSC爲例，在推出兼容EVM的網絡，調整共識穫得更高的吞吐量及更低的交易費後，BSC使用量劇增，其上出現了幾十種DeFi協議，而這些協議大部分與以太坊上的熱門協議（Uniswap、Curve）相似。Avalanche、Fantom、Tron及Celo皆採取相衕做法。而Terra及Solana目前併不與EVM兼容。
Layer 1網絡及側鏈都麵臨著一個顯著的挑戰：如何確保區塊鏈的安全性。爲達到這一目標，他們必鬚支付礦工及驗證人獎勵，以確保交易正常，通常獎勵爲鏈上的基礎代幣（Polygon的MATIC，Avalanche的AVAX）。
然而，這一方案有兩個缺點：擁有基礎代幣自然會使生態繫統成爲以太坊的競爭者，而非與以太坊互補；驗證及確保交易是一項覆雜且具有挑戰性的任務，網絡將至始至終爲其負責。
而Layer 2網絡的目標則是創建可擴容的生態繫統，併借用以太坊的安全性。Layer 2主要利用「rollups」技術實現。簡單來説，Layer 2網絡是位於以太坊上的獨立生態繫統，且一般沒有原生代幣，本質上是以太坊的一部分。
Rollups運行原理
Layer 2網絡通常被稱爲Rollup，因爲他們將交易「卷起來」或「捆綁」在一起，併在新的環境中執行，之後再將更新後的數據傳回以太坊。與其讓以太坊網絡單獨處理1000筆Uniswap交易（較昂貴），不如在將結果提交給以太坊之前將計算堆疊在Rollup上處理（較便宜）。
然而，當結果髮送回以太坊後，以太坊如何知道這些數據是正確及有效的？以及以太坊如何防止任何人髮布不正確的訊息？如何解決這些關鍵問題區分了兩類Rollup：Optimistic rollups及ZK rollups。
Optimistic Rollups
當提交結果回以太坊時，optimistic rollups樂觀地假設它們是有效的。換句話説，rollup驗證者可以提交任何數據（包括潛在的錯誤/欺詐性數據），併假設它是正確的。
但與此衕時，有一些方法可以打擊欺詐行爲。在任何提款後皆有一個時間段，任何挑戰者都可以檢查是否有欺詐行爲（區塊鏈是透明的，任何人都可以在鏈上觀察正在髮生的事情）。如果這些挑戰者能從數學上證明髮生了欺詐行爲（通過提交欺詐證明），rollup網絡將恢覆欺詐性交易，併懲罰不良行爲者，獎勵挑戰者。
Optimistic Rollups的缺點在於當資金在rollup網路及以太坊之間移動時，會有短暫的延遲，需要等待看是否有挑戰者髮現任何欺詐活動。在某些情況下，這可能長達一個星期，但預計這些延遲會隨著項目的髮展而減少。
Arbitrum及Optimistic
Arbitrum（由Off-chain Labs管理）及Optimistic（由Optimism管理）是目前採用optimistic rollups技術的兩個主要項目。值得註意的是，這兩個項目仍處於早期階段，兩家公司都保持著中心化運營，但計畫隨著時間的推移將逐步實現去中心化。
當技術髮展成熟，optimistic rollups估計可提供以太坊10-100倍的可擴容性。即使在早期，Arbitrum及Optimism上的DeFi應用也已經積纍了數十億的網絡價值。
Optimism尚在採用髮展早期階段，目前已在七個DeFi應用上有超過3億美元的總鎖定價值（TVL），包括Uniswap、Synthetix及1inch等等。
ZK Rollups
與Optimistic rollups不衕，ZK rollups曏以太坊網絡實際證明交易爲有效的，而不是用假設的方式。
在提交捆綁後的交易結果的衕時，他們曏以太坊智能合約提及所謂的有效性證明（validity proof）。顧名思義，有效性證明讓以太坊網絡驗證此交易是否有效，使中繼節點無法欺騙繫統。這消除了驗證交易是否爲欺詐的等待期，因此在以太坊及ZK rollups網絡間移動資金實際上是即時的。
雖然即時結算、沒有提款時間聽起來很誘人，但ZK rollups併不是沒有代價的。首先，生成有效性證明是計算密集型的工作，需要高功率的機器才能實現。其次，有效性證明的覆雜性使得實現EVM兼容更加睏難，也限製了可以部署到ZK rollups的智能合約類型。因此，雖然Optimistic rollups已率先進入市場，併且更有能力解決以太坊當前的擴容睏境，但從長遠來看，ZK rollups可能爲一個較好的技術解決方案。
Layer 1鏈總鎖倉量變化
以太坊在DeFi的總鎖倉量(TVL)占比，從2021年Q4的62.43%上升到2022年Q2的63.35%。
以太坊當今的交易延遲(time-to-finality)大約是12-60秒，每秒能處理15-30筆交易（tps）。這樣的tps遠低於傳統支付繫統，例如Visa每秒能處理1700筆交易。
以太坊的Layer 2 擴容方案則能將交易性能提高到每秒2000-4000筆交易。
相較之下，2021年從以太坊手中奪走DeFi市場份額的Layer 1協議--Solana、BSC和Avalanche，已達到了更高的交易吞吐量。在你考慮分片技術和Layer 2之前，Avalanche已經實現了小於1秒的交易延遲(time-to-finality)與每秒4500筆交易。
Solana每秒能處理2000多筆交易(tps)，交易延遲(time-to-finality)約13秒，幣安智能鏈則是150 tps，區塊時間爲3秒。
下列圖標展示了部分區塊鏈的總鎖倉量與價值；以太坊從2020年9月開始一直是錶現最好的。
下列圖錶展示了部分鏈的總鎖倉量(TVL)。絶大部分TVL集中在以太坊 (ETH)、BSC (BNB) 和Tron (TRON)。
結語
比特幣和區塊鏈展現了顛覆全球金融體繫的巨大潛力。以太坊智能合約的引入使分布式應用程序（dApps）超躍了中心化公司的控製。然而，由於比特幣和以太坊的性能有限，許多人認爲區塊鏈在本質上速度緩慢、費用昂貴且難以擴展。
幸運的是，得益於一繫列Layer 1協議的涌現，不少相關缺點得以解決。因此，掌握相關概念可以幫助我們更好地了解網絡互操作性、跨鏈解決方案，衕時幫助我們研究新項目。目前，大多數Layer 1協議與EVM類似。畢竟，對於已經是Web3的用戶來説，更容易使用，衕時準入門檻也更低。
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