了解Layer 1加密区块链：每个主要加密货币背后的基础

比特币于2009年作为一种去中心化的支付系统推出，但其革命性设计的深层次基础是一项支撑几乎所有现代区块链项目的基本架构原则：第1层(L1)协议。虽然去中心化引发了广泛的关注，但真正的创新在于这些网络如何在没有中央权威的情况下维持秩序——通过巧妙设计的共识机制和加密安全层，验证每一笔交易。

核心引擎：第1层区块链的运作方式

第1层加密货币区块链作为所有交易验证发生的基础软件层。可以将L1视为规则手册和裁判——它制定网络参与者(节点)必须遵循的协议，然后通过算法强制执行这些规则。共识机制是该系统的心跳，决定节点如何就哪些交易是合法的达成一致。

比特币开创了工作量证明(PoW)模型，节点每10分钟竞争解决复杂的数学难题，获得在账本上发布新交易的权限。这种能源密集型的方法优先考虑安全性和去中心化。以太坊和索拉纳选择了不同的路径，采用权益证明(PoS)，节点运营者将加密货币作为抵押以获得验证权限。这种设计能耗更低，同时通过经济激励维护网络完整性——恶意行为的验证者会通过“削减”惩罚失去其抵押资产。

第1层区块链还管理其本地加密货币的货币政策。比特币每四年自动减半一次区块奖励，形成可预测的稀缺性。相比之下，以太坊采用动态发行和燃烧机制，根据网络需求波动。自2021年EIP-1559升级以来，每笔交易费用的一部分被永久移除流通，形成对ETH的通缩压力。

L1生态图谱：多样设计与不同权衡

比特币仍是市值最大的第1层加密网络。其PoW共识需要大量计算能力，处理速度大约每秒7笔交易，但极其安全且抗审查。由化名创始人中本聪推出，BTC的不可变性源于其有意的技术保守。

以太坊从比特币的PoW模型演变而来，成为主导的智能合约平台，允许开发者在其L1基础上构建去中心化应用。2022年的“合并”将以太坊转向权益证明，能耗降低了99.95%，同时保持安全。以太坊处理的交易量远高于比特币，但在高峰期仍面临拥堵。

索拉纳代表一种不同的优化策略，优先考虑吞吐量。其PoS L1区块链在理想条件下实现了每秒5万笔交易的速度，吸引了追求高速执行的开发者。这种架构在验证者去中心化和地理分布方面做出了一定的权衡。

莱特币作为比特币的快速度兄弟，采用不同的哈希算法(Scrypt)，每2.5分钟左右生成一个区块，而不是比特币的10分钟。尽管速度更快，莱特币仍保持PoW共识和类似比特币的经济特性。

卡尔达诺采取以研究为先的方式，通过同行评审的学术协议构建其第1层区块链。由以太坊的共同开发者查尔斯·霍斯金森创立，卡尔达诺的PoS实现强调形式验证和系统升级，而非快速推出新功能。

Cosmos和Polkadot属于不同类别——专门设计用来解决互操作性问题的第1层区块链，支持不同区块链生态系统之间的通信和资产转移。

可扩展性三难：为何第1层区块链面临艰难的权衡

以太坊联合创始人Vitalik Buterin提出了一个基本限制：区块链开发者必须在去中心化、安全性或可扩展性三者中作出牺牲。每一种第1层加密设计都体现了这一折中。

比特币最大化安全性和去中心化，故意接受较慢的交易吞吐。索拉纳提高了吞吐量，但需要更集中的验证者操作。以太坊的中间路径在提供强安全性和合理去中心化的同时，通过“分片”等计划升级管理可扩展性，将区块链拆分为并行处理的数据片段。

第1层区块链所需的刚性确定性代码确保了可预测性和规则不变，但这种不可变性限制了创新和技术灵活性。当比特币或以太坊的开发者提出协议变更时，面临着跨越数百万个独立节点的巨大协调挑战。

另一个L1的限制是跨链通信能力差。由于每个第1层加密货币区块链作为一个自成体系的生态，具有独特的编码标准，在比特币和以太坊之间，或以太坊和索拉纳之间转移资产需要信任的桥接或中心化交易所——这带来了安全风险和摩擦，削弱了去中心化的核心承诺。

第1层与第2层：为何扩展方案建立在上层

随着第1层加密区块链变得拥堵，开发者创造了一个新类别：第2层(L2)协议。L2解决方案在现有区块链之上运行，继承其安全性，同时提升速度和效率。Arbitrum、Optimism和Polygon建立在以太坊的L1基础上，将用户交易打包后定期在以太坊主网结算。这种方式大幅降低了成本——Polygon的L2交易费用只有几分钱，而在以太坊L1上则需几美元。

技术上的区别在于：L2网络发行“代币”(在L2生态中创建的数字资产)，而L1区块链发行“币”(作为协议本身的加密货币)。Polygon的MATIC、Arbitrum的ARB和Optimism的OP都是L2代币，区别于以太坊的ETH或比特币的BTC。

基础设施依然关键

尽管出现了扩展方案和L2网络，第1层加密区块链仍然是关键的基础设施层。每个L2的安全性最终都依赖于其底层的L1；每个代币的价值都源自其所依赖的币。随着区块链生态的成熟，像比特币、以太坊和索拉纳这样的第1层区块链可能会专注于其核心优势——提供安全、去中心化的结算层——而L2方案则处理大部分日常交易量。理解这种分层架构，是理解现代加密货币网络运作的基础。