什么是第 1 层区块链协议？

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欢迎， Cryptonaut，在你了解古怪而美妙的加密世界的旅程中迈出下一步。 我知道这个行业有时看起来势不可挡而且很复杂，但不一定要一步一步来。 牢牢掌握核心概念是一个很好的开始方式，这正是我们今天将在本文中介绍您需要了解的有关第 1 层区块链的所有内容的原因。

为了让加密更加混乱，这个行业还以编造一些愚蠢的词而闻名，比如 hodl、GameFi、DeFi、CeDeFi、DApp、Tokenomics、Satoshi、moonbags 等等，让你头晕目眩。 然后，接下来你知道有人开始谈论第 0 层、第 2 层和第 3 层，而你甚至不知道有第 1 层，或者当我们甚至还没有理解 Web5 时，Jack Dorsey 开始谈论 Web3 ！

不过，我的加密货币朋友们，不要担心。 从某种意义上说，加密是很棒的，如果你喜欢脑力破坏的挑战，或者如果你更像我一样，智商达到香蕉级并且曾经被抓住盯着艺术画廊的湿地板标志试图弄清楚它是否是艺术，我们可以将其分解成易于消化的部分。

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免责声明：我持有本文中提到的许多加密货币作为我个人加密投资组合的一部分。

现在，事不宜迟，让我们澄清一些困惑并介绍什么是第 1 层。

什么是第 1 层区块链？

第 1 层可以被认为是核心层，或区块链本身。 我还要快速说明一下，术语“区块链网络”和“区块链协议”指的是同一个东西，并且这些术语经常同义使用。

识别第 1 层协议的一个简单方法是它是否在网络上有硬币。 比特币是一种硬币，以太坊是一种硬币，Cardano、Solana、NEAR、Avalanche、VeChain、Theta 等也是如此。这些都是带有原生代币的第一层区块链协议，其中许多可以支持智能合约、DApps 和其他代币。

有数百个第 1 层区块链，在这里无法一一列举。 根据 Chainalysis，以下是市值排名前十的第 1 层区块链：

许多人可能会反对将 Polkadot 和 Cosmos 包含在该列表中。 虽然这些区块链确实具有许多共同特征，并且在许多方面都符合第 1 层协议的定义，但由于它们的某些特征，有些人会认为这些网络更适合分别归类为第 0 层和第 3 层网络。 稍后我们将对此进行更深入的讨论。

无论如何，第 1 层区块链协议是负责链上交易和核心功能的基础区块链网络。 第 1 层区块链是底层核心架构，可以在其上构建其他解决方案、DApp、智能合约甚至其他链。

不同的第 1 层区块链针对不同的目标进行设计和优化。 比特币被设计成一种点对点货币，用于简单、无需信任的交易和价值存储，而以太坊是第一个结合智能合约功能和 DApps 的区块链，可用于创建在同一平台上运行的代币网络。

这是一个有助于解释比特币和以太坊之间一些差异的视觉效果：

然后是其他与以太坊直接竞争的智能合约第 1 层协议，例如 索拉纳, 卡尔达诺, 雪崩，还有很多其他的。 一些第一层专注于国际支付，例如 纹波 和 恒星，一些专注于互操作性，例如 波尔卡圆点 和 宇宙, 而项目如 西塔 专注于视频流的未来， VeChain 专注于供应链物流等。 所以，你可以看到针对不同的工作设计了不同的 layer 1 区块链，竞争非常激烈。

事实上，如果我们看一下追踪支持智能合约的区块链协议和 DApp 的热门网站 DeFi Llama，列出了 130 个以太坊竞争对手。 了解以太坊作为第 1 层协议的广泛性和重要性非常重要，因为它目前在整个 DeFi 行业拥有超过 58% 的市场份额：

与以太坊一样庞大，在撰写本文时锁定的总价值超过 40 亿美元，甚至 ETH 也被比特币黯然失色：

尽管这些资产具有深度，但比特币、以太坊和几乎所有其他加密货币都面临着一个危及其效用未来的问题。

第 1 层协议：扩展问题 / 区块链三难困境

我们都知道加密货币中有很多问题。 有 DeFi 黑客、诈骗、拉扯地毯、价格波动，沃伦巴菲特认为比特币是愚蠢的。

这些都是给行业带来黑眼圈的问题，虽然它们很不幸，但有一个问题比所有这些问题都大，并威胁到区块链技术在其核心和设计理念中的可行性。 这个问题破坏了第 1 层区块链协议的种子，并威胁到该技术的未来使用。

这个问题是可扩展性的，它已被证明是加密货币中最难解决的问题。 我们需要先了解这个问题，然后才能理解为什么在某些区块链协议之上会有不同的协议层和技术。

这个问题通常被称为区块链三难困境。 Blockchain Trilemma 最初由 Ethereum 联合创始人 Vitalik Buterin 创造，并提出了存在于任何第 1 层协议中的一组三个主要目标。 根据 Vitalik 和业内大多数人的说法，要使加密网络有用，区块链需要满足以下三个要求：

• 权力下放– 区块链不应由单一机构或实体管理和控制，而是应将网络控制权分配给参与者。
• 安全– 安全性在区块链中至关重要，每个网络都应该不受黑客攻击，并防止恶意行为者控制网络或更改交易和历史记录。
• 可扩展– 区块链需要能够在不增加交易时间或费用的情况下支持大量交易和活动量。

开发人员面临的问题是，在构建区块链时，通常需要牺牲三者中的一个作为权衡来实现另外两个。

一个很好的例子是以太坊，它是高度去中心化的并且非常安全，尽管它根本无法扩展，因为它的确认时间慢、每秒交易量低和高昂的汽油费。

将此与币安广受欢迎的 BNB 链（以前称为币安智能链）进行比较，后者安全且可扩展。 它是一个高效的区块链，具有闪电般的交易速度和低费用，但它是高度集中的，这与许多人认为的加密货币应该是对立的。

以下是并排查看这两个第 1 层：

无论如何，回到缩放三难困境。 无法构建去中心化、安全和可扩展的区块链网络的问题导致了多项创新和多样化的第 1 层和第 2 层解决方案来克服这些挑战以解决三难。

第 1 层解决方案是直接构建在核心协议本身内的解决方案。 所有交易和交易历史都在链上实时处理，不需要链下解决方案或侧链。 第 2 层解决方案涉及在链下处理交易，然后以协议确定的定期间隔广播到主链。 这允许在批量交易或侧链上分散和处理大部分交易量。

我知道的唯一一个声称在不使用第 2 层的情况下解决了这个三难困境的网络是 Algorand。 您可以在我们的 阿尔戈兰德评论.

好的，所以我们知道可扩展性是最难克服的问题之一，也是对比特币和以太坊等区块链的主要批评。 这两种协议都无法单独支持全球金融支付或互联网基础设施。 在其核心层，两个网络都无法每分钟处理足够的交易，而且费用太高，无法使其成为可行的全球基础设施解决方案，这就是需要额外层的原因。

解决可扩展性问题的第一个解决方案是引入第 1 层解决方案。 第 1 层解决方案改进了基础协议本身，使整个系统更具可扩展性。 这里提高基础协议效率的两种方法是共识协议选择和分片。

共识协议

多种不同的共识协议正在不同的网络上进行测试和尝试。 每个都有其优点和缺点，并且从技术角度来看是完全不同的。 虽然这里有太多无法涵盖所有​​内容，但我会提到主要的两个。

验证的工作– 这是第一个引入的共识协议，是比特币、莱特币、以太坊、狗狗币等所使用的共识协议。 现在，你可能会听到各种关于以太坊 2.0 或以太坊合并的讨论，这是指以太坊正在从工作量证明 (PoW) 过渡到权益证明 (PoS) 的事实。 我不会在这里详细介绍，但是 Guy 有这个很棒的视频，他总结了以太坊合并发生的事情：

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PoW 用于实现共识和安全性，并使用矿工解码复杂的加密算法以生成添加到区块链中的块并挖掘更多代币。 PoW 共识机制存在三个关键缺陷：它通常比 PoS 慢、不可扩展且资源密集。

您可以在我们的文章中了解有关 PoW 和比特币挖矿的更多信息 比特币矿业

验证的桩号– 是一种在区块链网络上利用分布式共识的机制，允许用户根据他们的股份对区块交易进行身份验证。 Proof-of-Stake 使用验证者而不是矿工，参与者可以质押硬币以保护网络。 PoS 在交易速度方面比 PoW 更有效，需要更少的能源，并且费用更低，但可以说安全性较低并且可能会受到中心化问题的影响。

有许多不同类型的共识机制，例如权威证明、容量证明、燃烧证明、历史证明、委托权益证明、纯权益证明等，但主要的两个是工作量证明和权益证明。 使用 PoS 的流行第 1 层协议有 Cardano、BNB、VeChain、Flow、Tezos、Avalanche、Theta 等等。

如果您想了解有关不同共识机制的更多信息，Guy 将在此处介绍它们：

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不同的第 1 层区块链选择的共识机制是决定网络的许多核心功能和特性的第一步。 共识机制可以防止不良行为者故意通过双花攻击来欺骗区块链，并决定了提出新区块的难度，从而导致交易吞吐量和 TPS 等问题。 共识机制还同时激励好节点提出要接受的区块。

共识机制本质上是一种容错机制，用于实现跨网络的协议、信任和安全，同时决定了网络核心层的可持续性和可扩展性。

拆分

现在，在你开始像女学生一样傻笑之前，是的，分片是一个真正的术语和方法，用于在第 1 层级别进行缩放。 分片是一种方法，涉及将网络分解成一系列单独的数据库块，称为“分片”。 这实质上使区块链更易于管理，并简化了所有节点处理交易以维护和运行网络的要求。

区块链区块需要保存很多信息，比如发送信息和接收信息，很多时候还需要保存整个区块链历史，所以每个区块中需要传输的数据很多。 通过分片和分解网络，这些块现在需要传输和处理的数据更少，从而产生更快、更高效的交易。

这是一个很棒的视觉效果，展示了论文中的分片是如何工作的： 分片区块链系统的构建块：概念、方法和未解决的问题

这些分片以并行顺序处理，并允许增加处理能力和容量。 现在，值得一提的是，虽然许多网络正在实施分片解决方案，但其中大部分是理论性的，并且被认为是实验性的。 请记住，区块链技术仍然是新的，就像猴子学习如何使用工具一样，我们本质上仍然是在往墙上扔意大利面，看看有什么能坚持下去。

因此，共识机制和分片是在第一层协议上实现一定程度可扩展性的两个关键方法，尽管这些方法有其局限性，这就是为什么要实施第二层解决方案的原因。 有许多第 2 层协议使用高级分片机制来完全避免扩展解决方案的需要。

Cardano 是最先进的第 1 层协议之一，它使用非常先进的加密解决方案直接在协议内实现可扩展性，而无需第 2 层解决方案。 您可以了解更多关于是什么让 Cardano 成为我们最先进的网络之一 卡尔达诺深潜文章。

另一个使用分片来避免依赖第 2 层扩展解决方案的有趣区块链协议是 埃尔隆德. Elrond 结合使用安全权益证明 (SPoS) 共识机制，以及自适应状态分片来实现 100,000 TPS 的理论交易输出。

第 2 层及以后

第 2 层也经常被称为第 2 层扩展解决方案，因为它旨在解决扩展问题。 第 2 层是指构建在现有区块链之上的二级框架或协议，允许在主链之外处理事务，以帮助分配工作负载并避免瓶颈和拥塞。

如前所述，共识机制和分片只能带一个项目到此为止，这就是为什么已经开发了许多项目来帮助区块链扩展的原因。 其中最突出的存在于以太坊上。 以下是以太坊第 2 层扩展解决方案生态系统：

由于以太坊是迄今为止使用最多的网络，拥有最多的 DApp 和用例，因此迫切需要扩展解决方案以尽快在以太坊上推出。 第 2 层扩展解决方案非常复杂，如果不将本文变成教科书长度，我们无法在这里深入讨论它们的技术细节，但以太坊最值得注意的第 2 层扩展解决方案是：

Zk 汇总– Loopring 和 Polygon Hermez 等项目都在使用它们。

乐观汇总- 被 Arbitrum 和 Optimism 等人使用。

有效期– 被 DeversiFi 和 Immutable X 等项目使用。

国家频道– 被 Raiden Network 和 Liquid Network 等项目使用

嵌套区块链– 例如以太坊的 OMG Plasma 网络

当我们讨论这个话题时，另一个扩展解决方案是使用侧链。 侧链是支持以太坊虚拟机 (EVM) 的与以太坊兼容的区块链。 侧链可以作为第 1 层（如以太坊）的外部执行层，而以太坊最突出的侧链解决方案是多边形（MATIC）网络。

为了让您了解 Polygon 的工作原理，这里有一个很好的图表 硬币中央

如需更深入地了解 Polygon，请随时观看 Guy 的视频： Matic 能否参加 ETH 扩容竞赛？

Plasma 链也是对扩展解决方案的一个相当新的介绍，它依赖于诸如乐观汇总之类的欺诈证明，但在链外保持数据可用性，这有助于提高交易吞吐量。 您可以在此处了解有关以太坊不同扩展解决方案的更多信息：

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同样重要的是要指出，比特币的闪电网络也被认为是第 2 层扩展解决方案，因为它是建立在比特币基础协议之上的第二个协议。 闪电网络属于状态通道类别，允许比特币作为全球支付网络被更有效地使用。 这使比特币能够显着提高可扩展性和吞吐量。

您可以从 Guy 的视频中了解有关比特币闪电网络的更多信息，以及为什么它可能是自比特币本身创建以来加密领域最重要的发展： 比特币闪电网络，你需要知道的！

所以，这涵盖了关于什么是第 1 层和第 2 层的具体细节，但是您是否听说过第 0 层这个术语？

这个有点好笑，并不是每个人都同意这个词。 就像你让两个人来定义互联网一样，你会得到两个不同的答案，有些人相信第 0 层的概念，而另一些人则不相信。 这个概念很简单，我个人认为将某些协议称为第 0 层是有道理的，而另一些则将它们归类为第 1 层。

请允许我解释一下：

我们中有很多人相信区块链技术的未来将是多链的，它不会是一个单一的协议赢家通吃的场景。 许多以太坊巨头认为未来将建立在以太坊之上，其他一切都将失败，而另一些人则认为，就像今天存在的微软和苹果一样，未来将存在多个 layer 1，并专注于不同的任务和行业。

如果我们看看区块链的所有不同用例，我认为很明显 Web 3 的世界将大到足以包含一个以上的第 1 层区块链协议：

今天，由于建立在操作系统之上的应用程序，计算机和电话，无论其制造商或操作系统如何，都可以相互交互。 许多人认为加密区块链将是相同的，以太坊、卡尔达诺、索拉纳等网络都将存在并用于不同的功能和目的，但仍然能够相互通信。

如果这是我们前进的方向，那么就需要发生一些事情来让这些目前孤立的网络能够相互集成。

这就是像 Polkadot 这样有趣和创新的项目发挥作用的地方。 Polkadot 正在努力成为区块链中的区块链，并连接不同的 layer 1 区块链，以便它们可以通信。 出于这个原因，加密空间中的许多人将 Polkadot 称为第 0 层协议，因为它在某种意义上将构建在第 1 层之下，并且能够在它们位于并构建在 0 层之上时连接它们。

您可以在我们的 波卡文章，或者如果您更喜欢视频格式，Guy 还详细介绍了该项目：

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然后我们进入第 3 层，它也与第 0 层一样关注互操作性。请注意，没有一个权威机构可以创建这些术语或确定它们的用法，因此您可能会听到这些术语和项目的不同标签。 这只是我的看法，因为这对我来说是有意义的，也是我从关注这个空间中学到的。

第 0 层和第 3 层通常用于描述连接区块链的概念。 有些人声称互操作性建立在第 1 层之下，有些人声称互操作性协议建立在第 2 层扩展解决方案之上，这就是我们得出数字 0 和 3 的方式。

从本质上讲，它们都可以是准确的，但对我来说，我相信我们可以更准确，因为区别在于协议架构。 第 3 层协议基本上是赋予不同区块链网络跨链能力的解决方案，允许它们在没有中介或托管人的情况下相互交互。

第 3 层解决方案的一些示例包括 Ripple 的 Interledger 协议 (ILP)、Cosmos 的跨链通信协议 (IBC) 以及 ICON 和 Quant 项目。

Cosmos 是第 3 层空间的领导者，是一个令人难以置信的先进和有趣的项目，因为它充当通信协议、通过 Cosmos SDK 的侧链，并且是通过 Cosmos Hub 进行互连竞赛的领导者。 Cosmos 已经在以太坊之间的连接上取得了长足的进步， Crypto.com Cronos 链、BNB 链等。

您可以在我们专门的 宇宙篇，或在下面观看 Guy 对 Cosmos 的报道：

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自包含的第 1 层区块链可以生存吗？

我们介绍了 Cardano、Algorand 和 Elrond 等项目如何选择独特和先进的加密解决方案在第 1 层进行扩展，而其他第 1 层（如以太坊和比特币）依赖第 2 层解决方案将部分流量和拥塞卸载到侧链和处理链下交易。

Solana、THORChain、Avalanche、Fantom、Tron、Radix 等采用自包含路线并在第 1 层利用先进共识机制进行扩展的其他网络。

事实是，从长远来看，我们不知道哪种方法会胜出……哎呀，作为一个社区，我们甚至无法确定工作量证明或股权证明共识机制是否更优越。 Kraken Intelligence 最近发布的一份报告很好地总结了 PoS 与 PoW 的优势：

虽然人们很快争辩说权益证明是未来，并指出像 Solana 和 Avalanche 这样的协议作为证据，但要记住的一件非常重要的事情是，没有一个网络像以太坊那样经过压力测试。

我们不知道第 1 层解决方案是否能够处理以太坊所经历的交易量。 我们可能很多年都不会知道这一点，或者我们可能永远不会知道以太坊是否会继续在第 1 层占据主导地位，因为没有去中心化网络能够接近与以太坊所经历的锁定总价值和交易数量相匹配的数字。

尽管我们已经开始看到 Solana 和 Avalanche 等网络的盔甲出现裂缝，这表明它们还没有准备好扩展到以太坊的水平。 一旦网络活动开始回升，Solana 今年就经历了多次中断，我们看到 Avalanche 的费用在执行复杂交易时开始攀升。

与 Solana 不同，以太坊从未经历过中断，尽管 Avalanche 的费用增长远不及 ETH 的高额费用，但 AVAX 只经历了以太坊活动量的一小部分。 目前尚不清楚任何网络在类似市场条件下的表现如何。

这导致许多人相信第 2 层扩展解决方案是必要的未来，但这并不是说分片和其他第 1 层解决方案不能像第 2 层解决方案那样好，只是尚未开发出已经证明的解决方案他们自己。 在第 1 层扩展竞赛中取得最显着和最先进技术进步的两个网络是 Cardano 和 Algorand，所有的目光都将集中在这些网络上，看看如果他们开始看到一小部分流量，他们将如何应对，因为我们见以太坊。

总结一下

所以，正如你现在所知，第 1 层区块链协议是负责链上交易和核心功能的主要区块链网络。 第 1 层包括比特币、以太坊、Cardano、Solana 等网络。第 2 层是负责执行链下交易的扩展解决方案，简而言之，可以包括乐观汇总、Zk 汇总甚至侧链等内容。 其中包括 Polygon、Artbitrum、Optimism 和比特币闪电网络等协议。

然后我们进入第 0 层和第 3 层，它们构建在第 1 层和第 2 层协议之上或之下，负责区块链网络的互连和互操作性。

未来，这些层可能会做的不仅仅是扩展和连接，而且随着新的创新和用例的推出，看到第 4 层、第 5 层等，我不会感到惊讶。 正如互联网本身建立在从 web 1、web 2 和 web 3 开始的层上，我们发现自己目前处于风口浪尖上，随着新技术和解决方案的建立，区块链也将以类似的方式分层发展。现有的基础设施和框架。

免责声明：这些是作者的观点，不应视为投资建议。 读者应该自己研究。

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• Sumber: https://www.coinbureau.com/education/layer-1-blockchain-protocol/