了解區塊鏈基礎設施：Layer 1 和 Layer 2 如何改變擴展性

區塊鏈技術正在革新我們在企業網絡中共享數據的方式，提升信任與透明度，同時降低運營成本。然而，隨著這些網絡的普及，出現了一個根本性挑戰：如何在不犧牲安全性與去中心化的前提下，實現快速且低成本的交易？這個問題促使了先進擴展解決方案的出現，Layer 1 和 Layer 2 成為這一演進的兩大支柱。

區塊鏈擴展的根本困境

以以太坊開發者 Vitalik Buterin 為代表，提出了「區塊鏈三難困境（Trilemma）」的概念：幾乎不可能同時實現完全去中心化、強大安全性與極高擴展性。每個區塊鏈網絡都必須做出策略性選擇，部分犧牲其中一個屬性，以優化其他兩個。

這一限制推動了創新，出現了兩種不同的策略：對基礎架構的直接修改（Layer 1）以及建立在此基礎上的系統（Layer 2）。理解這些策略的差異，對任何加密生態系的參與者來說都至關重要。

Layer 1：改善基礎層

Layer 1 (層)指的是主要的區塊鏈——負責去中心化處理所有交易的網絡。比特幣與以太坊是此類的最知名範例。

( Layer 1 主要技術

分片（Sharding）：借鑑分布式資料庫系統，將網絡分割成多個片段（shards），每個片段並行處理交易，提升整體吞吐量。Zilliqa 就是透過將交易分組並在不同的 shards 同步處理來實現。

權益證明（PoS）：用 PoS 取代工作量證明（PoW），是一個根本性轉變。PoS 大幅降低能源消耗，對於可持續性至關重要。驗證者不再競爭解決密碼學問題，而是將資金抵押在網絡中，來確認新區塊。以太坊 2.0 就是這一轉變的代表，從 PoW 轉向 PoS。

隔離見證（SegWit）：比特幣引入 SegWit，將簽名數據與交易資料分離，最大可減少 65% 的區塊大小。原本限制在 1MB 的區塊，現在能容納更多交易，減少擁堵時的確認時間。

) Layer 1 優點

• 獨立性：不依賴額外層，避免引入新故障點
• 原生安全：所有操作繼承主網的去中心化安全
• 降低成本：提升效率，減少交易費用與擁堵
• 治理完整：協議變更由社群掌控，避免中心化

( Layer 1 限制

• PoW → PoS 過渡：礦工可能失去收入，導致升級阻力
• 物理限制：每個節點的存儲與帶寬有限，成為瓶頸
• 擁堵持續：每秒交易數（TPS）增加，產生更多資料流
• 跨 shard 複雜性：Shard 之間的交易需要更高頻寬與較慢確認

Layer 2：建立在基礎之上

Layer 2 指的是任何在主鏈之上運作的網絡或協議，繼承其安全性，同時提供新功能。這些系統在鏈外處理交易，減輕主鏈負擔。

) Layer 2 解決方案類型

Rollups：將多筆交易打包在鏈外，並在主鏈上驗證，成本低廉且安全。Arbitrum 以其原生代幣 ARB（目前價格 $0.19）採用 Optimistic Rollups，提供較高吞吐與較低費用，超越 Ethereum ###目前的 $2.92K(。已經支援超過 97 個協議，包括 Synthetix 和 Uniswap。

狀態通道（State Channels）：允許雙方多次交易，無需每次都在全網公布。比特幣的閃電網絡（Lightning Network）即是此類方案的典範。用戶可以快速交易，成本低廉，實現比特幣點對點的電子現金。

側鏈（Sidechains）：獨立的區塊鏈，通過橋樑（bridges）連接主鏈。Polygon（原 Matic Network）是最成功的例子，截至 2023 年 6 月，DeFi 總鎖倉值約 13 億美元。Polygon Studios 於 2021 年推出，促進 Web 2.0 遊戲向 Web 3.0 過渡。

) Layer 2 優點

• 即時擴展：減少擁堵，無需等待協議升級
• 速度快：閃電網絡幾乎即時確認
• 能源效率：較少運算，電力消耗低
• 彈性高：不同 Layer 2 可針對不同用例優化

( Layer 2 限制

• 流動性碎片化：用戶需在不同 Layer 2 存款，分散流動性
• 使用複雜：需多帳戶、橋樑與整合流程
• 相容性有限：不同 Layer 2 上的 dApps 可能無法直接互動
• 對手方風險：用戶需信任各 Layer 2 的安全性

Layer 1 與 Layer 2：策略性比較

並非哪個「較佳」，而是兩者如何協同運作：

Layer 1 )比特幣，價值 $87.05K；以太坊，價值 $2.92K(：

• 自治網絡，具備所有核心功能（資料、共識、執行）
• 作為唯一的真實來源
• 不斷創新共識機制
• 提供最大程度的去中心化

Layer 2：

• 依賴 Layer 1 的安全保障
• 提供相同功能但性能更佳
• 允許在不影響主網的情況下試驗新技術
• 提升用戶體驗

Ethereum 2.0 的影響

Ethereum 轉向 PoS 標誌著一個轉折點。理論上每秒可處理 10萬 TPS（目前約 30 TPS），大幅減少擁堵。然而，這並不意味著 Layer 2 會被取代，反而強化其角色。DeFi 的複雜性、協議間的互操作性與跨鏈整合，仍然需要 Layer 2。

實務應用改變產業

) 金融與微支付

MakerDAO 利用以太坊智能合約創建穩定幣 DAI（價值 $1.00），去中心化穩定幣。比特幣的閃電網絡支持即時微支付。Strike 和 OpenNode 等平台，實現低費用、幾乎即時的國際匯款，將加密貨幣轉化為實用的現金。

NFT 與遊戲

建立在以太坊上的 NFT 市場，為創作者提供變現可能。Polygon Studios 改革遊戲產業，連結區塊鏈遊戲與高效基礎設施。多款 GameFi dApps 運用 Polygon，證明 Layer 2 在大規模普及中扮演關鍵角色。

擴展的 DeFi 生態

Aave 和 Compound 在多個 Layer 2 上運作，提供借貸服務，費用更低。Optimism 擁有數十個協議，鎖倉價值超過數百萬美元，展現 Layer 2 不僅是實驗平台，更是不可或缺的基礎設施。

未來：混合與互操作性

區塊鏈解決方案正朝著混合架構發展。更先進的分片技術、改良的狀態通道、優化的 rollups——這一切匯聚成一個生態系，Layer 1 提供無可置疑的安全，Layer 2 則帶來接近即時的用戶體驗。

LayerZero 等項目正致力於標準化不同 Layer 2 之間的通信，降低摩擦與碎片化。跨鏈的組合性將成為現實，而非例外。

結論：持續演進的生態系

Layer 1 與 Layer 2 不是競爭關係，而是協作夥伴。隨著區塊鏈的成熟，這些技術共同解決三難困境。比特幣仍是去中心化的價值存儲，以太坊則是強大智能合約平台，Layer 2 解決方案則是大規模應用的門戶。

隨著這些系統變得更智能、更互聯，持續推動加密貨幣的普及已不再是技術問題，而是時間問題。我們正在構建未來的數位基礎設施——一個交易瞬時、費用微不足道、去中心化得到保障的未來。