什么是Layer-1？在区块链中的作用和工作原理

第 1 层区块链，例如比特币、 BNB 链或以太坊，是支持整个区块链生态系统的基础网络。这些基础网络及其核心基础设施旨在独立验证和完成交易，无需外部网络的支持。然而，增强这些第一层网络的可扩展性面临着巨大的挑战，比特币遇到的困难就是例证。

为了应对这些可扩展性问题，开发人员引入了第 2 层协议。这些协议建立在第一层网络之上，利用其安全性和共识机制来运行。这种第 2 层解决方案的一个显着例子是比特币的闪电网络，它使用户能够在最终将交易整合到主区块链之前进行链下交易。

区块链技术具有变革性，引入了安全和去中心化数据存储的新范式。它促进了去信任的点对点交易的出现，挑战了金融和治理系统的既定规范。该技术以分布式账本为基础，通过节点（计算机）网络进行维护，每个节点负责验证和记录新交易。区块链技术的多层架构增强了其功能，每一层都引入了额外的特性和功能。该架构的核心是第 1 层，这是建立管理区块链的基本规则和协议的基础层，从而为该技术的创新潜力奠定了基础。

什么是第 1 层？

第一层网络是基础区块链，是更广泛的区块链生态系统的基石，包括比特币 (BTC)、以太坊 (ETH)、BNB 智能链 (BNB) 和Solana等知名平台。这些网络至关重要，因为它们在自己的基础设施内处理和完成交易，利用其原生代币来促进交易费用。它们被称为“第一层”，因为它们构成了各自生态系统内的主要框架，将它们与旨在增强主链功能的链外和第二层协议等补充解决方案区分开来。

比特币、以太坊等第一层区块链不仅为交易处理提供了必要的基础设施，还为二级区块链网络和应用程序的开发建立了安全的环境。这个基础层解决了 区块链的三难困境，这是以太坊联合创始人Vitalik Buterin提出的一个概念，通过工作量证明 (PoW) 和权益证明 (PoS)等独特的共识机制来平衡安全性、可扩展性和去中心化。然而，由于这些主要网络中固有的可扩展性挑战，第 2 层解决方案（例如以太坊上的Optimism ）已经出现。这些第 2 层协议利用其底层第 1 层网络的安全性和数据可用性来提供扩展功能，而不会影响去中心化或安全性。

从本质上讲，第一层区块链充当不可变的公共分类账，通过与用户的加密货币钱包链接的非对称密钥对记录交易。该交易处理由每个平台独特的共识机制控制，该机制验证并最终确定交易或销售。尽管第一层区块链提供了强大的安全性和基础设施，但可扩展性问题仍然促使第二层协议的开发。这些协议构建在第一层基础之上，旨在扩展主网的功能，为可扩展性挑战提供解决方案，同时依靠第一层网络来实现基本的安全性和共识。

总而言之，第一层区块链是区块链网络的基石，为交易处理提供安全、去中心化的平台，并作为区块链领域进一步创新的基础。他们的作用在维护分布式账本和保护网络方面至关重要，而第 2 层解决方案建立在这个基础上，以增强可扩展性和功能。

Layer-1 区块链的主要特点

大多数知名区块链，包括比特币、以太坊、Avalanche 和 Cardano，由于特定的共享特征而被归类为第 1 层 (L1) 链。这些链对于创建定义区块链生态系统的结构和规则至关重要。

• 区块生产：区块是区块链的基本单位，由矿工或验证者生产。这些区块是链接到先前区块的数据结构，包含大量新交易的详细信息，形成称为区块链的公共分类账。该系统确保每笔交易都被记录并可验证。

• 交易最终性：L1区块链的一个关键特征是交易最终性，它保证交易一旦被记录，就不能被更改或逆转。这种最终确定性仅发生在 L1 链上，确保交易以不可撤销的状态永久记录，尽管达到最终确定性所需的时间可能因区块链而异。

• 原生资产：L1 区块链使用原生加密货币，例如 BTC、ETH、ADA 和 DOGE，以促进交易费用并奖励网络参与者。这些币对于 L1 链的运行至关重要。相比之下，UNI、DAI、LINK 和 SAND 等代币为构建在 L1 区块链之上的去中心化应用程序和网络提供支持。

• 安全性和共识机制：安全性在 L1 区块链中至关重要，由所采用的共识机制（例如工作量证明 (PoW)、权益证明 (PoS) 或委托权益证明 (DPoS)）以及管理验证者交互的规则来定义。这些机制确保网络参与者之间达成共识，维护网络安全，使L1区块链成为生态系统安全的最终权威。

• 可扩展性解决方案：尽管 L1 区块链发挥着基础作用，但仍面临可扩展性挑战。为了解决这些问题，已经实施了分片、侧链和状态通道等各种策略，以在不牺牲效率的情况下提高交易吞吐量。
• 智能合约：许多 L1 区块链还支持智能合约——自动执行合约，协议条款嵌入代码中。这些合同自动化并执行协议，减少对中介机构的依赖并提高透明度。

总之，L1 区块链是区块链生态系统的支柱，为交易处理、安全性和去中心化应用程序提供必要的基础设施。它们是支持广泛功能的主要层，从交易最终性和原生资产到智能合约和可扩展性解决方案，为安全高效的去中心化未来奠定了基础。

第 1 层的主要限制是什么？

第 1 层 (L1) 区块链旨在提供区块链技术固有的核心功能，其总体目标是在去中心化、安全性和可扩展性之间实现最佳平衡。这一挑战被称为 区块链三难困境，凸显了同时最大化所有三个方面的难度。

从历史上看，比特币和以太坊等开创性的 L1 链一直致力于确保去中心化和强大的安全性，但往往以牺牲可扩展性为代价。随着网络采用率的增长，这种限制变得更加明显，导致拥塞和交易时间变慢。作为回应，开发人员探索了各种策略来增强可扩展性，而不会显着影响去中心化或安全性。

• 一种方法涉及增加块大小，这允许每个块中包含更多交易，从而提高网络的吞吐量。然而，这种解决方案要求节点升级其硬件来管理更大的区块，这可能会导致中心化，因为只有那些拥有足够资源的节点才能参与。

• 另一种策略是采用替代共识机制，例如权益证明（PoS），与传统的工作量证明（PoW）模型相比，它可以提供更快的交易速度并减少资源消耗。然而，批评者认为 PoS 可能会导致安全性降低和中心化风险增加，因为控制权可能会集中在较小的利益相关者群体中。

• 分片提出了第三种解决方案，其中区块链将其数据划分为几个更小的、可管理的段或分片，以促进更快的处理并减少网络拥塞。虽然分片可以显着增强可扩展性，但它引入了管理分片之间通信的复杂性，这可能会削弱区块链的整体安全性。

总之，L1 区块链是寻求协调去中心化、安全性和可扩展性需求的基础平台。通过增加区块大小、替代共识机制和分片等创新，开发人员不断试验和完善区块链架构，以更好地服务不断增长的用户群，同时保持区块链技术标志的完整性和免信任性。

第 1 层区块链示例

第一层区块链构成了去中心化网络的支柱，为实现去中心化、安全性和可扩展性的区块链三难困境提供了多种解决方案。本综合探讨了著名的第 1 层区块链，突出了它们的独特属性和对生态系统的贡献。

• 比特币（BTC） ：开创性的加密货币比特币因其安全性和去中心化性质而受到推崇，并在工作量证明（PoW）共识机制上运行。尽管具有强大的安全性，但比特币的架构意味着交易可能需要 10 分钟到一个小时才能处理，这证明了其作为价值转移基础层的地位，但面临可扩展性挑战。

• 以太坊（ETH） ：以太坊凭借其智能合约功能彻底改变了区块链，创建了一个超越单纯加密货币交易的动态平台。通过名为“合并”的重大更新，以太坊从 PoW 过渡到权益证明 (PoS) 共识，其目标是大幅减少约 99.95% 的能源消耗，展示其对可持续发展的承诺，同时增强可扩展性。

• Algorand和Cardano ：这两个网络都提供了以太坊智能合约平台的替代方案。 Algorand 利用纯粹的权益证明 (PPoS) 机制来确保去中心化和可扩展性，而以其经济性和效率而闻名的Cardano则实施 PoS，每秒可处理超过 250 笔交易，大大超过了以太坊之前的容量。

• Polkadot (DOT) ： Polkadot解决了互操作性的挑战，使不同的区块链能够通过其提名权益证明 (NPoS) 共识无缝地通信和传输数据，强调共享的安全模型。

• Solana ：第三代区块链 Solana 引入了历史证明 (PoH)，以达到前所未有的高达每秒 65,000 笔的交易速度，旨在解决长期困扰早期区块链的可扩展性问题。

• Tezos (XTZ) ：Tezos 以其自我修正的区块链脱颖而出，无需分叉即可自我升级，这一功能显着增强了其治理模型和安全性。 Tezos利用股权证明（PoS）共识机制，专注于智能合约的形式化验证，以确保其正确性和可靠性，使其成为金融和其他领域高风险应用程序的有吸引力的平台。

• Avalanche (AVAX) ： Avalanche引入了一种新颖的共识机制，可以快速达成共识，从而实现交易的高吞吐量和低延迟。它旨在支持大量子网，创建高度可扩展和可定制的网络。 Avalanche 独特的架构使其既可以作为去中心化应用程序的平台，也可以作为各种区块链的可互操作框架。

• Cosmos（ATOM） ：Cosmos被称为“区块链互联网”，旨在解决区块链之间的互操作性问题。通过其区块链间通信（IBC）协议，Cosmos 使不同的区块链能够轻松地在彼此之间传输代币和其他数据，从而培育一个更加互联和可扩展的区块链生态系统。

• NEAR（NEAR） ：近协议旨在提供一个高速且低成本的开发人员友好平台。它采用称为 Nightshade 的分片技术，在不影响安全性的情况下实现可扩展性。 Near 对可用性的关注扩展到了开发人员（凭借其简单且易于访问的智能合约功能）和用户（通过简单的帐户管理和交易流程）。

• 币安智能链（BSC） ：BSC 由加密货币交易所币安推出，与币安链一起运营，为智能合约和去中心化应用程序提供高性能网络。它采用一种称为权益证明 (PoSA) 的共识模型，结合了 PoS 和授权的元素，以实现速度、去中心化和安全性之间的平衡。 BSC因其低交易费用和高吞吐量而迅速普及。

• Zilliqa (ZIL) ：Zilliqa 是一个开创性的区块链平台，引入了分片技术来解决可扩展性问题。通过将网络划分为更小、更易于管理的组（分片），Zilliqa 可以并行处理事务，从而显着提高其吞吐量。 Zilliqa 的架构使其能够在不影响安全性或去中心化的情况下实现高交易速度。

• Fantom（FTM） ： Fantom是一个高性能、可扩展且安全的智能合约平台，旨在克服上一代区块链的局限性。它采用名为 Lachesis 的定制共识算法，可实现近乎即时的交易最终确定。这使得 Fantom 成为去中心化金融（DeFi）应用程序和速度和可靠性至关重要的现实世界使用的理想平台。

• Hedera Hashgraph（HBAR） ：与传统区块链不同，Hedera Hashgraph使用基于哈希图算法的新颖共识方法，可以以低带宽消耗实现快速、公平、安全的交易。 Hedera 旨在支持从加密货币到文件存储和智能合约的广泛应用，其治理模型可确保稳定性和持续创新。

• Flow（FLOW） ：Flow 由CryptoKitties背后的团队开发，是一个快速、去中心化且对开发人员友好的区块链，专为新一代数字资产、游戏和应用程序而设计。 Flow 独特的多角色架构和面向资源的编程模型满足高水平的可扩展性和可用性，为主流区块链的采用铺平了道路。

• Terra (LUNA) ：Terra 是一种区块链协议，通过其算法稳定币为价格稳定的全球支付系统提供支持。通过关注稳定性和可用性，Terra 旨在推动主流用户采用区块链。其共识机制将 PoS 的安全性与其稳定币提供的经济稳定性相结合，支持繁荣的金融应用生态系统。

• Stellar（XLM） ：Stellar专注于促进跨境交易和数字资产交换，使金融服务更容易获得和负担得起。其共识协议可实现快速高效的结算，满足旨在连接全球不同货币体系的广泛金融应用和服务。

• Algorand (ALGO) ：Algorand 的纯粹权益证明 (PPoS) 共识机制在真正去中心化的网络中提供充分的参与、保护和速度。它旨在通过提供可扩展性、安全性和去中心化来解决区块链的三难困境，使其既适用于简单交易，也适用于复杂的智能合约。

• EOSIO (EOS) ：EOSIO 的设计注重可扩展性和用户友好性，每秒支持数千笔交易，且费用最低。它通过使用委托股权证明（DPoS）共识为去中心化应用程序提供了一个强大的平台，旨在简化企业和个人的区块链采用。

• Tron (TRX) ： Tron 的目标是通过其高吞吐量、高可扩展性和高可用性的区块链来分散网络，支持庞大的 dApp 生态系统，特别是在娱乐领域。其委托权益证明（DPoS）共识机制有助于快速高效的交易处理。

• Polygon (MATIC) ：虽然主要被称为以太坊的第 2 层扩展解决方案，但Polygon还提供了用于构建和连接与以太坊兼容的区块链网络的框架。它将以太坊和主权区块链的优点结合到一个成熟的多链系统中，增强了可扩展性和互操作性。

• 唯链（VET） ：唯链专注于基于区块链的供应链管理和业务流程，旨在提高透明度、可追溯性和效率。它采用权威证明（PoA）共识机制，平衡高性能和环境友好性。

• Ripple (XRP) ： Ripple及其相关加密货币 XRP 专注于促进实时跨境支付系统。 Ripple 旨在简化全球金融交易，使其比传统银行系统更快、更可靠、成本更低。它的共识账本不是传统意义上的区块链，它在验证服务器之间使用独特的共识流程，提供在金融领域脱颖而出的交易吞吐量和效率。 Ripple 的网络旨在实现即时结算、降低交易费用并更有效地利用营运资金，使其成为银行和金融机构国际交易的热门选择。

• Celo (CELO) ： Celo是一个区块链生态系统，专注于提高智能手机用户对加密货币的采用。通过使用电话号码作为公钥，Celo 旨在推出一套易于访问且用户友好的金融产品和服务。该网络支持稳定币的创建和使用，例如 cUSD（Celo Dollar）和 cEUR（Celo Euro），以促进其平台上的稳定价值交换。 Celo 的股权证明 (PoS) 共识机制确保了可扩展性和安全性，而其减少金融准入障碍的承诺与其构建更具包容性的金融体系的使命相一致。 Celo 的区块链技术方法强调可用性和社会影响，针对汇款和支付等现实世界的应用程序，以推动全球经济赋权。

从比特币和以太坊的基础平台到 Solana 和 Elrond 的高速网络，每个区块链都有自己的方法来平衡去中心化、安全性和可扩展性。它们共同形成了一个多方面的景观，支撑着塑造互联网未来的去中心化应用程序。

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