理解第一层协议：区块链架构的基础

核心：什么是 Layer 1 协议？

每个区块链生态系统的核心是我们所称的基础层——这个基础层独立处理所有交易处理和最终确认。比特币、以太坊、BNB链和索拉纳代表了最突出的第一层协议，每个协议作为一个主权网络运作，拥有自己的验证者集、共识规则和用于交易结算的本地代币。

第1层协议的定义特征很简单：它们不依赖于其他网络来验证或完成交易。它们自己完成繁重的工作。这种自主性有其权衡之处。虽然这些网络通过自身机制保证安全性和去中心化，但它们往往面临一个基本限制——交易吞吐量。

引发二层解决方案的可扩展性挑战

比特币的网络完美地展示了这种紧张关系。确保网络安全的工作量证明共识机制需要大量的计算资源，从而保证了去中心化和稳健性。然而，这种方法也造成了瓶颈。在需求高峰期间，交易确认时间延长至数小时，费用急剧上涨。

以太坊在向权益证明过渡之前面临类似的压力，这一过程经历了多年的研究和开发。根本问题并不是设计不佳，而是一个基本限制：优先考虑去中心化和安全性的网络往往牺牲速度。

这一认识激发了二层解决方案的发展。开发者们并没有试图完全重建基础层——这一过程充满了治理挑战和社区分裂的风险——而是创建了在一层网络之上运行的协议。闪电网络就是这种方法的典范。它允许比特币用户以高速进行链外交易，并定期将最终余额结算回主链。这种捆绑机制大大减少了拥堵，同时保持了安全保证。

第一层协议如何尝试扩展

区块链社区探索了几条路径，以提高第一层的吞吐量，而不妥协核心价值：

区块容量扩展 增加了每个区块可以包含的交易数据量，尽管这引发了关于节点需求和中心化的担忧。

共识机制演变，如以太坊向权益证明的转变，减少了计算浪费，同时保持了安全性。这种方法需要较长时间的共识构建和测试。

分片架构代表了一种更复杂的解决方案。通过将网络划分为并行的分片——每个分片维护自己的交易、验证者和区块——总吞吐量得以倍增，而不需要每个节点处理每一笔交易。节点不再存储完整的区块链，而是验证其分配的分片，并将状态变化报告给主链。

比特币的SegWit实现提供了渐进式扩展的实际例子。通过重新组织区块数据的结构并从交易输入中移除数字签名，SegWit在不破坏向后兼容性的情况下提高了吞吐量。即使是没有升级的节点也可以继续顺利处理交易。

创新层1协议重新构想区块链架构

第一层协议的生态已经显著多样化，每个项目都提出了独特的解决方案来应对去中心化、安全性和可扩展性三者之间的悖论。

Elrond 的整个架构围绕分片构建——从状态管理到交易处理。该网络通过自适应状态分片每秒处理超过 100,000 笔交易，碎片配置会随着网络的增长或缩小而自动调整。其安全权益证明机制在碎片之间轮换验证者，防止针对性攻击。EGLD 代币为交易费用和验证者奖励提供动力，同时网络通过抵消机制维持碳负排放状态。

Harmony 采用了一种有效的权益证明模型，具有四个并行的分片独立运行。每个分片可以以自己的速度推进，优化吞吐量而不是强制统一的区块时间。Harmony 战略性地专注于跨链桥——特别是与以太坊和比特币的无信任连接——使其成为新兴多链时代的流动性聚合器。ONE 代币为网络提供安全保障，而质押者则获得区块奖励和交易手续费。

Celo 通过允许用户使用电话号码或电子邮件地址进行身份验证，而不是加密密钥，摆脱了传统区块链设计。Celo 从以太坊的代码库分叉而来，但进行了重大修改，实施了权益证明，并推出了三种稳定币 (cUSD、cEUR、cREAL)，采用类似 MakerDAO 的锚定机制。这种方法优先考虑可及性而非技术纯粹性，押注于采用比意识形态一致性更为重要。

THORChain，基于Cosmos SDK和Tendermint共识，以不同的方式处理跨链流动性。与通过包装或挂钩资产跨链（这会引入托管风险）不同，THORChain作为去中心化的资产管理者运作。RUNE，作为其本地代币，充当所有交易对中的结算资产，创建了一个跨链AMM模型。该协议本质上作为一个无权限的去中心化交易所，跨越多个区块链。

Kava通过并行共链桥接两个生态系统—一个用于以太坊虚拟机开发，另一个用于Cosmos SDK项目。IBC (跨链通信)实现Cosmos和以太坊环境之间的无缝互操作性。Tendermint PoS提供安全基础，而由KavaDAO资助的链上开发者激励则奖励最常用的应用程序。KAVA代币持有者参与治理并获得质押奖励。

IoTeX 将区块链与硬件物联网设备相结合，使用户能够通过 MachineFi 实现现实世界数据的货币化。Ucam 家庭安全摄像头和 Pebble Tracker GPS 设备代表了用户在链上控制数据的实际应用。IoTeX 的分层设计允许开发者为特定的物联网用例构建自定义子链，所有子链最终通过共享框架与主层 1 进行通信以实现最终性。

第一层与第二层：互补，而非竞争

这种区分很重要，因为它反映了架构哲学。第1层协议提供基础——最终性保证、去中心化共识和抗审查性。第2层解决方案通过将序列器或验证者集中化以获得速度和成本效率，牺牲了一些去中心化，始终将最终状态锚定到第1层。

区块链游戏无法在比特币网络上合理地运行，因为交易延迟。但是开发者可以在一个使用比特币作为安全保障的第二层协议上构建，从而获得游戏的处理能力和比特币所提供的稳健性。

同样，DeFi、NFT和跨链金融的新兴用例通常需要既有成熟的第一层协议的安全保证，又有专门的第二层系统的性能特征。未来不是非此即彼，而是第一层协议作为安全的轨道，同时第二层创新推动实验和采用。

发展中的生态系统

今天的区块链生态系统包括数十个第一层协议，每个协议根据其设计优先级解决去中心化、安全性和可扩展性三者之间的矛盾。有些像比特币一样优先考虑去中心化，有些则强调开发者体验，如以太坊，还有一些则针对特定的用例，如IoTeX专注于物联网或THORChain致力于跨链流动性。

理解这些区别——什么使得协议层为1，不同的层1协议如何处理扩展，以及为什么层2解决方案是补充而非替代——为评估新的区块链项目提供了框架。随着生态系统的成熟，这种知识变得至关重要，以区别真正创新的架构和建立设计上的肤浅变化。