超越區塊鏈三難：Layer 1 和 Layer 解決方案如何塑造加密貨幣的未來

核心挑戰：爲什麼每個區塊鏈都面臨同樣的問題

加密貨幣的爆炸性增長創造了一個尚未被任何區塊鏈完全解決的根本問題。當數百萬用戶同時湧入網路時，交易速度會顯著減慢。比特幣網路每秒處理大約7筆交易，而以太坊歷史上甚至在更擁堵的情況下也面臨困難。這不是一個錯誤——這是去中心化網路工作方式的一個特性。

區塊鏈三難困境解釋了爲什麼：大多數網路無法同時實現高去中心化、強大的安全性和快速的可擴展性。它們被迫選擇兩個而犧牲第三個。一個優先考慮去中心化和安全性的區塊鏈自然會緩慢處理交易。一個快速處理交易的區塊鏈往往會集中更多的權力或削弱安全性。

第一層與第二層：兩種根本不同的方法

爲了擺脫三難困境，開發者們追求了兩條不同的路徑。Layer 1 解決方案 修改區塊鏈的核心架構——規則、共識機制和基礎設施。Layer 解決方案 則工作方式不同：它們是建立在現有區塊鏈之上的二級網路，處理計算重擔而不改變基礎層。

這樣想吧：Layer 1 就像重新設計高速公路的整個結構，以容納更多的汽車。Layer 就像建造平行道路和接駁系統，以減少主幹道上的交通。

直接方法：第一層擴展解決方案

切換共識機制

以太坊在2022年從工作量證明轉向權益證明，展示了共識變化如何影響性能。通過用質押模型取代能源密集型的挖礦(，驗證者鎖定硬幣以賺取獎勵)，Ethereum提高了處理數據的能力，同時減少了電力消耗。這個單一的變化並沒有完全解決可擴展性問題，但爲進一步的改進奠定了基礎。

分片：將問題分解成小塊

想象一個數據庫被劃分爲更小的、獨立的部分，這些部分可以同時處理事務。這就是分片。與其讓每個驗證者處理每個事務(當前模型)，網路將事務分散到不同的分片上。如果一個區塊鏈通常可以處理每秒100個事務，使用64個分片的分片技術理論上可以處理每秒6,400個事務。

權衡是什麼？實現分片需要進行根本重組，並且如果分片失衡或跨分片通信失敗，則會帶來風險。

區塊大小擴展

一些區塊鏈簡單地增加每個區塊中可以容納的交易數量。每個區塊更多的交易意味着更高的吞吐量。然而，這給日常用戶運行驗證節點設置了一個門檻——需要更多的計算能力意味着能夠操作節點的人會減少，這可能威脅到去中心化。

側信道方法：第二層擴展解決方案

Rollups: 當前主導解決方案

Rollups 將數百筆交易在離線狀態下進行打包，然後以壓縮形式提交給 Layer 1。想象一下收集 500 筆交易，驗證它們，然後只將摘要發送到主鏈，而不是單獨的記錄。

兩種變體主導：

• 樂觀匯總 (由 Arbitrum 和 Optimism) 使用，默認假設交易是有效的。任何人在欺詐證明期間都可以挑戰無效交易，通過激勵審查而不是持續驗證來創建安全性。

• 零知識匯總 (zkSync, Scroll) 使用密碼學證明即時驗證交易有效性，提供無爭議期的安全性。權衡是更大的計算復雜性。

側鏈：獨立的替代方案

Polygon的PoS網路 exemplifies 側鏈——獨立的區塊鏈，擁有自己的驗證者集，並與以太坊連接。它們比主網更快、更便宜，但關鍵是，它們管理自己的安全性。與繼承 Layer 1 安全性的匯總不同，側鏈的安全性依賴於它們自己的驗證者。這種靈活性是有代價的：與基礎層相比，安全保證略有降低。

狀態通道：交易通道

狀態通道使兩個參與方能夠在鏈外重復交易，僅在主區塊鏈上結算開盤和收盤餘額。比特幣的閃電網絡就是這樣運作的，能夠實現即時支付且費用極低。限制：狀態通道最適合直接的點對點交互，而不是復雜的多方應用。

嵌套區塊鏈：分層擴展

一個母區塊鏈將工作委派給子鏈，這些子鏈處理交易並將結果反饋回來。以太坊的Plasma框架代表了這種架構。其好處在於靈活性——多個子鏈可以嘗試不同的規則。缺點是增加了復雜性，並可能導致母子通信週期中的潛在延遲。

真實的權衡：你實際上獲得和失去的是什麼

這些方法之間的比較揭示了艱難的選擇：

第一層升級

• 優點：增強所有構建在區塊鏈上的應用程序的安全性
• 缺點：實施極其困難。重大變更需要全網共識，常常觸發有爭議的硬分叉，這可能會分裂社區。

第二層解決方案

• 優點：快速部署而不幹擾主鏈；提供顯著的速度和成本改善
• 缺點：爲用戶增加復雜性 (在網路之間橋接資產)；在多個L2中分散流動性；許多依賴中心化排序器，導致與去中心化的Layer 1驗證相比，形成潛在的單點故障。

我們爲什麼需要兩者：混合的未來

區塊鏈技術的發展不會遵循單一路徑。相反，預計 Layer 1 的改進，如分片，將提供長期安全基礎，而 Layer 網路則處理當前主流採用所需的交易量。

一個成熟的區塊鏈生態系統可能會作爲一種混合體運作：

• 第一層用於安全性和結算：基礎鏈仍然是最終的真相裁判，處理關鍵交易和安全關鍵操作。
• 第二層以提高速度和可訪問性：多個第二層網路(匯總，側鏈，狀態通道和嵌套區塊鏈)服務於不同的用例——有些針對速度進行了優化，有些則注重隱私或低費用。

用戶將通過最符合其需求的層 2 路由交易：用於隱私的零知識匯總，用於遊戲速度的側鏈，用於支付的狀態通道。主鏈提供支撐一切的安全保證。

這對區塊鏈採用意味着什麼

區塊鏈三難問題仍未解決——沒有任何網路真正平衡地掌握這三種屬性。然而，2024年出現的解決方案表明，問題本身可能稍有偏差。行業並不是強迫單一的區塊鏈去做所有事情，而是在構建堆棧的互補系統。

第一層創新確保基礎保持安全和可信。第二層解決方案使交易在現實世界的使用中變得實用。這種關注點的分離——基礎的安全性，高層的速度——與互聯網本身的架構相似，不同的層處理不同的責任。

未來的區塊鏈將不會是一個在絕對去中心化的情況下處理每秒數百萬筆交易的單一網路。它將是一個生態系統，在這個生態系統中，Layer 1 提供信任，Layer 提供性能，用戶可以根據每時每刻的實際需求在它們之間無縫導航。