第 1 層與第 2 層：全方位分析

Layer 1 擴容解決方案

Layer 1 區塊鏈是區塊鏈網路的基礎協議層。Layer 1 擴容解決方案透過優化區塊鏈自身底層架構，提升可擴展性。這類方案直接調整基礎協議，以提升交易吞吐量、降低延遲並強化整體網路效能，無須仰賴外部系統。

Layer 1 擴容的核心在於直接優化區塊鏈架構，包括調整區塊大小、升級共識機制，或導入如 分片 等先進技術。這些方法強化基礎層，確保原生改善直接作用於區塊鏈，均衡惠及整體生態系。

Layer 1 代幣類型

多個主流區塊鏈網路展現各自的 Layer 1 架構與擴容路徑：

Ethereum： 作為先驅型智慧合約平台，以太坊完成了由高能耗工作量證明（PoW）共識機制向高效 權益證明（PoS）系統的重要升級。"The Merge" 是區塊鏈史上最具代表性的 Layer 1 升級之一，大幅降低能耗，同時維持安全性與去中心化。

Cardano、Solana 和 Avalanche： 這些網路自設計階段即以擴展性為核心，各自採用獨特架構及高吞吐量最佳化的共識機制。Cardano 採用研究導向的 Ouroboros PoS 協議，Solana 結合 PoS 與創新歷史證明機制，Avalanche 則以子網架構實現並行處理。

Bitcoin： 作為原始區塊鏈，比特幣優先確保去中心化與安全性。其保守協議變更策略保障最大安全與網路穩定，但相較新型網路，交易吞吐量有限。

Sui： 作為新世代 Layer 1 區塊鏈代表，Sui 針對擴展性三難困境設計。其創新物件導向資料模型及並行交易執行機制，實現高擴展性、低交易成本與高速處理。

Layer 1 擴容技術

Layer 1 網路導入多種技術提升可擴展性與效能：

區塊大小與區塊時間調整： 最直接的擴容方式是調整區塊產生的核心參數。提升區塊大小可使每個區塊容納更多交易，提升網路處理能力。縮短區塊生成時間則代表新區塊產生更頻繁，加快交易確認速度。但需權衡，因更大區塊及更快區塊時間將提高節點硬體需求，影響去中心化。

共識機制升級： 共識機制決定區塊鏈網路的交易驗證及區塊新增方式。由 PoW 升級至 PoS 意味著網路安全維護模式的根本轉變。PoS 要求驗證者質押加密貨幣作為保證，無需大量算力，顯著降低能耗並加速交易終局。以太坊成功轉型 PoS，證明該方案在主流區塊鏈具可行性。

分片： 分片技術將網路狀態分割為多個分片，每個分片可獨立並行處理交易，有效提升網路處理效能。分片有望實現大規模擴展並維持去中心化，但分片間通訊與整體安全等技術挑戰仍待克服。

Layer 1 優勢

Layer 1 方案具備多項顯著優勢，是區塊鏈開發的關鍵選擇：

主要優勢在於可直接透過協議層優化，提升可擴展性。這類底層強化惠及所有網路應用及用戶，推動生態系統均衡發展。

Layer 1 網路兼顧去中心化、安全保障及高擴展性與經濟效率。優化於協議層發生，使用者或應用毋須額外技術或信任外部系統，即可受益。原生整合確保可擴展性提升的同時，安全與去中心化屬性不受損。

此外，Layer 1 協議升級推動整體網路生態成長。開發者於平台建構應用時無需額外調整，即可自動享受這些優化，為創新與成長奠定穩固基礎。

Layer 1 劣勢

儘管優勢明顯，Layer 1 方案仍面臨多項挑戰：

Layer 1 區塊鏈經常難以滿足全球擴展需求。成熟區塊鏈如比特幣在高負載時尤為困難，導致交易費用上升、確認時間延長。此擴展瓶頸源自區塊鏈設計的固有權衡，維持去中心化與安全往往以吞吐量為代價。

另外，Layer 1 升級需全網共識與協作。重大協議變更流程爭議大且耗時，有時甚至需數年才能完成。創新速度慢也是 Layer 2 更具彈性方案的對比劣勢之一。

Layer 2 擴容解決方案

Layer 2 擴容方案以不同路徑解決區塊鏈擴展性難題。Layer 2 並不更動底層協議，而是在現有區塊鏈之上建構額外基礎設施。透過鏈下協議與網路提升可擴展性與效能，同時依賴 Layer 1 區塊鏈的安全保障。

Layer 2 方案核心原則是將交易處理移至主鏈之外，安全性仍錨定基礎層。如此可大幅提升交易吞吐量並降低成本，無需更動底層協議。Layer 2 如同壓力閥，承接大量交易流量，Layer 1 專注安全與最終結算。

Layer 2 代幣類型

各類 Layer 2 專案陸續湧現，技術路徑各異：

zkSync 和 Starknet： 這些專案採用零知識匯總（ZK-rollup）技術，將數千筆交易批次處理於鏈下。透過加密證明驗證交易正確性，並將壓縮資料提交至 Layer 1 區塊鏈，在確保安全性的同時大幅擴展。ZK-rollup 屬於 Layer 2 擴容技術中最複雜的一類。

Lightning Network： 作為比特幣主要 Layer 2 解決方案，閃電網路透過支付通道實現快速、低成本的小額支付。使用者可於鏈下進行多筆交易，僅結算最終餘額至比特幣區塊鏈，顯著提升交易能力並維持比特幣安全模型，適用於日常支付與小額交易。

Optimism 和 Arbitrum： 此類專案採用樂觀匯總技術擴展以太坊。與 ZK-rollup 不同，樂觀匯總預設交易有效，僅在爭議時計算證明。此技術易與現有以太坊智慧合約相容，同時提升可擴展性。

Layer 2 問題解決路徑

Layer 2 方案導入多種技術機制實現擴展：

匯總（Rollups）： 此技術將多筆交易打包於鏈下處理，僅向 Layer 1 區塊鏈提交單一證明或摘要，大幅減少主鏈需儲存的資料，並透過加密證明或欺詐檢測機制保障安全性。

ZK-rollup 利用零知識證明，在提交至 Layer 1 前即驗證交易正確性，具備即時終局及高安全性，但技術複雜。樂觀匯總預設所有交易有效，設有挑戰期，任何人可於發現無效交易時提交欺詐證明，部署容易且相容現有智慧合約。

嵌套區塊鏈： 架構是在主鏈內或之上建構多層區塊鏈。主鏈負責安全與結算，嵌套鏈則負責交易處理。層級結構允許主鏈之上建構多層區塊鏈，分別針對不同應用場景或效能最佳化。

狀態通道： 支援區塊鏈與鏈下交易通道間的雙向溝通，提升交易容量與速度。參與者可於鏈下進行多次交易，僅於開啟與關閉狀態時記錄至主鏈，適合需頻繁互動的固定參與方應用。

側鏈： 側鏈是與主鏈平行運作的獨立交易鏈，採用自身共識機制，並與主鏈保持連結。可彈性試驗新功能或最佳化，無影響主鏈安全與穩定。

Layer 2 優勢

Layer 2 方案具備多項獨特優勢，可與 Layer 1 互補：

Layer 2 不影響底層區塊鏈效能或功能，獨立運作讓基礎層專注安全與去中心化，Layer 2 則負責擴容，打造模組化與彈性架構。

Layer 2 在高頻小額交易執行上表現尤為出色。透過鏈下處理交易，可達成 Layer 1 難以企及的吞吐量，非常適合遊戲、社群、微支付等高頻應用場景。

Layer 2 劣勢

儘管優勢明顯，Layer 2 方案仍存在侷限：

區塊鏈互聯與互操作性是主要挑戰。Layer 2 可能導致資金與使用者分散至多個網路，影響生態各部分的無縫互動，使用者跨 Layer 2 方案時體驗不佳。

此外，Layer 2 在隱私與安全方面仍有考量，安全等級通常低於主鏈。雖然安全性錨定 Layer 1，但鏈下處理引入更多信任假設及潛在攻擊面，這些在基礎層並不存在。

Layer 3 解決方案

Layer 3 是區塊鏈架構的新興理念，於 Layer 2 之上建立抽象層，針對特定應用場景，提供更高的彈性與客製化能力。

Layer 3 主要目標

Layer 3 方案聚焦於超越 Layer 1 與 Layer 2 的核心目標：

增強互操作性： Layer 3 實現不同區塊鏈間的資料交換與互動，透過標準化介面與通訊協議，彌合 Layer 1 與 Layer 2 網路間的隔閡，建構互聯區塊鏈生態。

應用客製最佳化： Layer 3 讓開發者能針對特定應用客製環境，滿足不同應用對隱私、效能或功能的差異化需求，實現專屬優化而不影響底層架構。

高階抽象層： Layer 3 隱蔽區塊鏈技術的底層複雜性，提升用戶體驗，使區塊鏈應用更易用、更友善，有望推動主流用戶大規模採用，無需掌握技術細節。

區塊鏈三難困境

區塊鏈三難困境是設計時的核心挑戰，指出難以同時達成安全性、去中心化與可擴展性三大特性。此理念由 Ethereum 聯合創辦人 Vitalik Buterin 推廣，認為區塊鏈網路必須於三者間權衡。

三難困境核心原則

區塊鏈網路通常只能同時優化三者中的兩項，難以兼得。此限制源自分散式系統設計的固有權衡。

安全性指網路抵禦攻擊、維護資料完整性的能力；去中心化要求控制與驗證分散於眾多獨立參與者；可擴展性則代表網路高效處理大量交易的能力。提升其中一項常需犧牲另一項。

三難困境解決方案實例

不同區塊鏈網路採取不同路徑回應三難困境：

Ethereum： 以太坊透過多層技術組合，達成三大特性的平衡。Layer 2 匯總及分片技術，將不同功能分佈於多層，Layer 1 著重安全與去中心化，Layer 2 提供擴展性。

Bitcoin： 比特幣設計優先保障安全與去中心化，主動犧牲可擴展性。其保守路線使比特幣成為最安全、最去中心化的區塊鏈，但每秒處理交易量遠少於新型網路。

Solana： Solana 優先擴展性及效能，透過創新共識機制與架構，實現高交易吞吐，但去中心化程度相對較低，驗證節點需較高硬體資源。

Layer 1 與 Layer 2 主要差異

理解 Layer 1 與 Layer 2 的差異，是掌握現代區塊鏈架構與擴展路徑的關鍵。

定義與基礎路徑

Layer 1 透過調整區塊鏈基礎協議層應對擴展性挑戰，影響核心基礎設施，需全網共識。Layer 1 優化屬於對底層架構的永久性調整。

Layer 2 則是在既有區塊鏈之上建構額外基礎設施，鏈下方案與主鏈共同分擔運算負載，無需更動底層協議。Layer 2 獨立運作，既利用 Layer 1 安全性，又提供額外容量。

運作機制

Layer 1 直接調整核心協議要素實現擴容，可能包括更改共識機制、導入分片或調整區塊參數。這些變更根本性影響網路運作。

Layer 2 獨立於基礎區塊鏈運作，鏈下處理交易，僅將最終結果回饋主鏈。獨立性讓 Layer 2 更具彈性與可實驗性，無影響基礎層安全與穩定。

方案類型

Layer 1 包含共識協議最佳化（PoW 轉 PoS）、分片並行處理、區塊大小或時間參數調整等底層區塊鏈參數調整。

Layer 2 包括匯總（樂觀與零知識）、嵌套區塊鏈、狀態通道及側鏈等技術，每種機制皆能提升擴展性並保障主鏈安全。

特性與品質

Layer 1 為最終結算層，處理最終交易資料並以原生代幣維運網路。Layer 1 區塊鏈保留所有交易的權威紀錄，是整個生態信任基礎。

Layer 2 著重降低交易成本、提升吞吐量並強化程式開發彈性，為創新提供靈活環境，透過與 Layer 1 的連結保障安全。Layer 2 擅長處理高頻、低價值交易，這類交易在 Layer 1 上難以實現。

可擴展性未來展望

區塊鏈擴容的未來將融合 Layer 1 與 Layer 2 技術，形成進化型架構，兼具兩者優勢。混合模式是實現全球規模擴展的最具前景路徑，同時維持安全與去中心化。

新趨勢顯示，區塊鏈架構將朝模組化發展，不同層專注不同功能。Layer 1 持續提供安全與去中心化，為生態奠定基礎；Layer 2 負責大部分交易處理，提供高吞吐量與低成本日常體驗；Layer 3 及更高抽象層則實現應用客製化與互操作性強化。

分層架構讓區塊鏈既能滿足全球需求，又保有安全、去中心化、抗審查等核心價值。隨技術成熟、層間協作更順暢，區塊鏈網路將更能支撐主流應用，服務全球數十億用戶。

常見問題 FAQ

Layer 1 與 Layer 2 的本質差異是什麼？

Layer 1 是最終交易結算的基礎區塊鏈，Layer 2 則是建構於 Layer 1 之上的擴容方案，可提升交易吞吐量，減少基礎層擁堵。

Layer 2 相較於 Layer 1 的主要優勢有哪些？

Layer 2 透過鏈下處理交易，有效降低交易成本、加快確認速度並提升吞吐量。Layer 1 具備更高安全性與去中心化，但費用較高且速度較慢。Layer 2 在維持 Layer 1 安全性的同時強化可擴展性。

常見 Layer 2 方案有哪些（如匯總、側鏈、狀態通道）？

常見 Layer 2 方案包括狀態通道、側鏈、匯總（樂觀匯總與零知識匯總）以及 Plasma。這些技術可舒緩鏈上擁堵、降低交易成本，同時維持安全性。

Layer 1 與 Layer 2 在交易費用與速度上的差異？

Layer 1 因網路擁堵交易速度較慢、費用較高。Layer 2 方案鏈下處理交易，速度更快、費用更低，並保留 Layer 1 的安全性。

Layer 2 的安全性是否低於 Layer 1？存在哪些風險？

Layer 2 的安全性通常低於 Layer 1，因其依賴 Layer 1 保障最終性與安全。主要風險包括智慧合約漏洞、排序節點中心化與跨鏈橋風險，不過 Layer 1 仍是最終安全後盾。

Ethereum Layer 2 專案（Arbitrum、Optimism 等）較主網有哪些優缺點？

Layer 2 方案相較於主網交易費用更低、速度更快，但可能犧牲部分去中心化與安全性。Arbitrum 免除資產錨定要求，成本通常低於 Optimism。

何時應使用 Layer 1，何時應使用 Layer 2？

Layer 1 適合追求最高安全與核心結算場景；Layer 2 則適用於高交易量、速度快、成本低的應用。Layer 2 透過鏈下處理提升擴展性，同時保留 Layer 1 的安全保障。

Layer 2 跨鏈橋存在哪些風險？

Layer 2 跨鏈橋於橋接關閉時可能失去活性，需有備用路徑。流動性限制資產流通。智慧合約漏洞及驗證人串謀皆可能帶來安全風險。橋接中心化可能出現單點故障。

大額交易更適合 Layer 1 還是 Layer 2？

Layer 2 更適合大額交易。鏈下處理可帶來更高吞吐量與更低費用，減輕主鏈擁堵，並透過週期性結算保障安全性。

Layer 1 與 Layer 2 的未來發展趨勢？

Layer 1 與 Layer 2 方案將持續融合提升擴展性。Layer 2 在 DeFi 等領域加速普及，Layer 1 公鏈持續最佳化吞吐量。互操作性與跨鏈方案將成關鍵，推動生態成熟及用戶成長。