理解加密网络的基础：Layer 1 区块链解析

像比特币这样的加密货币通过去中心化从根本上挑战了传统金融，但这种缺乏中央控制并没有带来混乱。相反，事实证明正好相反——当我们审视加密系统背后的技术基础设施时，复杂的工程设计和细致的构思变得清晰可见。为了让任何数字货币都能可靠地运作，它都需要依赖可靠且独立的协议，能够管理安全的点对点交易。对于大多数加密货币项目来说，第一层区块链（L1）是其整个系统架构的基础基础设施。本篇将探讨什么是第一层区块链，它们在加密生态系统中的关键作用、驱动机制，以及为何它们是加密货币发展中不可或缺的组成部分。

为什么第一层区块链对加密货币架构至关重要

第一层（L1）区块链作为支撑加密货币网络自主、安全运行的核心协议。可以将它们视为加密项目的立法和执法机构——它们制定并维护管理整个系统的规则。L1协议的底层代码定义了所有网络参与者（称为节点）必须遵守的操作标准，以成功广播、验证并在分布式账本上记录新交易。L1的代码规范包含了详细的指令，规定了加密货币从开始到结束的操作流程。

由于第一层区块链位于加密货币结构设计的最低层，它们既可以作为基础层，也可以作为主要的基础架构。行业专业人士常用“主网”与L1互换使用，因为L1协议涵盖了一个功能性加密网络所需的所有关键操作要求。没有强大的第一层区块链架构，加密货币就无法具备在大规模下可靠处理交易所需的组织结构。

共识机制在第一层协议安全中的作用

每种加密货币都拥有自己独特的编码标准和操作协议，但第一层区块链都需要一种共识机制——一种关键的技术组件，用以在去中心化的网络运营者之间建立互信。这些机制通过算法流程，建立并执行指导方针，确保加密交易被正确处理和验证。

比特币区块链就是一个典型例子，它采用工作量证明（PoW）共识模型，网络参与者每10分钟通过竞争解决复杂的数学难题，添加新的交易区块到账本中。不同的第一层系统采用不同的方法：以太坊和索拉纳（Solana）等则采用权益证明（PoS）机制，验证者通过锁定其持有的加密资产来获得验证新交易的权限。

为了激励参与这些第一层系统的网络运营者，PoW和PoS网络都会向成功发布有效区块的节点分发新生成的加密货币——比特币验证者获得BTC，以太坊验证者获得ETH。这种激励机制确保网络持续参与和安全。

除了共识算法外，第一层区块链还在其基础代码中集成了额外的安全协议，以保护交易的完整性并防止恶意行为。许多PoS系统引入“削减（slashing）”机制，惩罚行为不当或未能履行职责的验证者，通过扣除其质押部分资产来实现。比特币则采用不同的安全措施，要求交易在被永久记录到区块链之前必须经过六次独立确认，为防止欺诈提供了额外的验证层。

第一层区块链还管理费用结构（称为gas费）以及新加密货币的发行量。比特币的L1每四年自动减半一次BTC的发行速度（称为“减半”事件），系统性地减少新供应。以太坊的L1则采用不同方式，具有动态的ETH发行和销毁机制，根据网络活动自动调整总供应量。2021年EIP-1559升级后，以太坊永久性地从流通中销毁部分交易费用，有效控制ETH的通胀轨迹。

主要的第一层区块链：特性、权衡与性能

比特币于2009年推出了成功的第一层区块链模型，激励了数百个后续加密项目建立自己的L1基础设施。如今，最具代表性的加密货币都依赖于第一层区块链来保障网络安全和处理交易。

**比特币：**由匿名开发者中本聪于2009年创建，是最古老、市值最高的加密货币。其L1采用能耗较高的PoW共识框架，网络参与者每10分钟竞争解决数学难题，记录新交易。这一设计优先考虑安全性和去中心化，而非交易速度。

**以太坊：**市值第二的加密货币，以太坊通过允许外部开发者在其L1协议之上构建去中心化应用（dApps），革新了第一层区块链。最初于2015年推出，采用类似比特币的PoW共识模型，但在2022年的“合并”升级中，转向PoS机制，大幅降低能耗，同时保持网络安全。

**莱特币：**在比特币推出后不久开发，专为更快、更经济的点对点支付系统设计。虽然其L1采用不同的算法，但莱特币仍然使用PoW共识结构，区块生成速度大约是比特币的四倍。

**索拉纳：**作为“以太坊竞争者”之一，索拉纳通过强调交易吞吐量和成本效率的架构选择，区别于其他系统。其PoS基础的L1架构实现了极高的交易处理能力，理论上可达每秒5万笔交易，适合高频应用和追求低手续费的用户。

**卡尔达诺：**同样作为以太坊竞争者类别的PoS第一层区块链，由前以太坊开发者查尔斯·霍斯金森于2015年独立创立。卡尔达诺强调以同行评审的学术研究为基础开发协议，积极欢迎第三方开发者在其L1基础上构建去中心化应用。

可扩展性与互操作性：第一层系统面临的主要挑战

尽管第一层区块链在处理安全高效交易方面发挥着关键作用，但它们常常受到灵活性限制。L1系统的算法故意采用确定性设计，以保持整个去中心化网络的一致性——每个参与者都必须遵循相同的规则。虽然这种刚性设计确保了可预测性和强大的安全保障，但也经常与开发者追求创新和提升处理能力的需求相冲突。

以太坊的联合创始人Vitalik Buterin提出了“区块链三难困境”，即在设计加密协议时，必然要在去中心化、安全性和可扩展性三者中做出权衡。开发者们不断探索解决方案，比如“分片（sharding）”，将主链划分为多个独立的数据段。通过将数据需求分散到网络参与者，分片旨在提升网络速度和操作效率。

第二个限制是不同第一层区块链之间的通信问题。由于每个L1都维护着自己的生态系统，具有专有的编码标准，在不同L1之间转移数字资产或跨网络访问应用时，常常面临技术难题甚至无法实现。加密货币专家将此架构限制称为“互操作性问题”，因此像Cosmos和Polkadot这样的项目专注于建立可靠的链间通信（IBC）基础设施。

第一层与第二层：理解架构层级

在加密货币早期，“第一层”这一术语尚不存在，因为大多数区块链遵循类似的操作模式，执行交易并维护网络完整性。随着新兴加密货币在这些基础链之上构建协议，开发者需要用术语区分基础系统和这些附加协议，从而出现“第二层（L2）”的概念。

第二层指的是任何利用现有第一层区块链安全基础的加密系统。L2解决方案通常依托已建立的第一层系统的去中心化特性——尤其是以太坊——引入新功能或提升交易吞吐量。例如Arbitrum、Optimism和Polygon，它们在以太坊之上构建网络，为用户提供更快的交易确认和大幅降低的交易成本。当用户与这些基于以太坊的L2解决方案交互时，会将数字资产转移到二层，使用其功能，之后再将交易结算回以太坊主网。

第二层解决方案有时会发行自己的数字资产，但这些与第一层加密货币本质上不同——它们被称为“代币”而非“币”。关键区别在于它们的存在方式：代币仅作为L1生态系统的补充，而币则是L1核心协议的组成部分。币是其对应区块链的主要支付手段，而代币则是生态系统内的附加功能。常见的L2代币包括Polygon的MATIC、Arbitrum的ARB和Optimism的OP，它们在各自的第二层环境中代表价值，最终都锚定于其母链。

理解第一层区块链，有助于掌握现代加密系统如何组织、保障和扩展网络。随着数字经济的不断发展，第一层区块链依然是所有加密创新的基础基础设施。