Layer 1 区块链生态系统概览

简介

自 2015 年推出以来，Ethereum 凭借先发优势实现了巨大增长。Ethereum 主要专注于提供一种无需第三方介入即可实现智能合约的方式，这消除了中心化的需求，是迈向去中心化的重要一步。

尽管 Ethereum 在设计上追求灵活性，但由于网络效应的爆发式增长，它仍然存在严重拥堵、交易速度慢且费用高昂的问题。

这一问题与“可扩展性三难困境”（The Scalability Trilemma）有关，该术语由 Vitalik Buterin（Ethereum 创始人）提出，指的是加密项目在优化自身区块链底层架构时经常面临的权衡取舍。

这促使了替代性一层网络（L1）的兴起，它们试图以另一种方式解决当前区块链面临的技术限制。

Avalanche

Avalanche 是一个专为可扩展性设计的区块链平台，也是一个开源的 Ethereum 替代方案。其共识系统使其成为更快、更高效的选择，最终带来更快的交易速度、更低的交易成本，并使其更加环保。

正如 Ethereum 使用 ETH 作为交易货币一样，Avalanche 使用 AVAX 代币，作为其自身区块链交易所用的货币。

Ava Labs 于 2020 年 9 月推出了 Avalanche。康奈尔大学研究员 Emin Gün Sirer 领导 Ava Labs，旨在为开发者提供专门功能，帮助他们从 Ethereum 顺利迁移到 Avalanche 系统。

Avalanche 的工具与库

Avalanche 为开发者提供了多种工具，可在其区块链中使用：

• Abigen：将 Solidity 合约编译为 Golang，以便以编程方式部署和调用合约。与 Abigen 一起用于交互、监控和与网络节点通信的工具还包括 AvalancheJS、Avalanche 的 Public API、Grafana Dashboards 以及 Postman Collections。
• Avalanche Wallet SDK：一个用于创建和管理非托管钱包的 TypeScript 库。
• Avalanche Local Simulator：帮助开发者在本地启动 Avalanche 区块链实例的工具。
• Avalanche Network Runner：一个 shell 客户端，可部署本地网络或与节点通信，也可用于快速搭建测试网络环境。
• Index API：使开发者能够对 Avalanche 网络进行索引。

开发方面的技术差异

Avalanche 速度快、成本低

Avalanche 支持部署可确认数千笔交易的 Ethereum 应用。

其交易速度远快于市面上其他区块链平台，这得益于网络各组件的组合、Virtual Machine、Ethereum 的 RPC 调用等多方面因素。这一速度为用户带来了整体上更好的体验。

定制化区块链的部署

Avalanche 中的节点必须在特定时间范围内达成共识。

网络接入更容易

由于 Avalanche 能够持续处理数百万个参与验证过程的验证者，网络的接入门槛更低。该区块链不要求验证者配备高规格硬件即可加入。

攻击难以实施

要对 Avalanche 发起攻击，攻击者必须持有至少 80% 的代币，这大大提升了网络本身的安全性。

Avalanche 的权益证明

Avalanche 使用权益证明（Proof-of-Stake，PoS）系统，而非 Ethereum 所使用的工作量证明（Proof-of-Work，PoW）。Ethereum 由于其 PoW 系统（目前而言）能耗更高、可扩展性不足。

由于 Avalanche 采用 PoS 模式，代币持有者可以锁定投资以换取获得奖励的机会。Avalanche 上的交易由支持网络的 Staker 进行验证。

Staker 能够通过惩罚不合规者来帮助网络防止欺诈。未履行职责的验证者会被“罚没”（slash）其质押的一部分加密资产。总体而言，Avalanche 的 PoS 速度更快、成本更低，这是选择其区块链而非其他模型的重要理由。

主网络（Primary Network）

Avalanche 的独特之处在于它使用三条区块链来实现更高的稳健性和功能性。Primary Network 作为一个特殊的子网，负责验证并保护这三条区块链，各自承担不同角色，具体如下：

• X-Chain（Exchange Chain）：用于发行数字资产，支持区块链内资产的创建与交换。
• C-Chain（Contract Chain）：又称转换链，作为 Avalanche 的智能合约区块链使用。它使 Ethereum 开发者能够将兼容的应用和资产转换到 Avalanche（即 Avalanche 的 EVM）。相关协议使这一过程更快、更便宜、更顺畅。
• P-Chain（Platform Chain）：该区块链负责协调验证者并监控子网，验证者在此质押 AVAX 代币以保护网络安全。

Avalanche 面临的挑战

Avalanche 面临的主要挑战是来自 Ethereum 及未来其他竞争项目的激烈竞争。此外，验证者必须质押 2,000 个 AVAX 代币才能成为验证者。最后，Avalanche 不会因验证者存在疏忽或恶意行为而没收其 AVAX，也就是说，质押用于保护网络的 $AVAX 数量永远不会因惩罚而减少。

指标

• 市值：约 $200 亿
• TVL：$112 亿
• 过去 30 天热门应用：Trader Joe、Pangolian Exchange、Sushi、NFTrade、Bogged.Finance、Kalao、Aave、Platypus、Kill Rich、Cradabra 等
• 单日手续费：$834,536.42
• 7 日平均手续费：$758,107.12
• 验证者数量：1,249

Solana

简介

Solana 是目前市场上最受关注的区块链之一。Solana 的独特之处在于它采用了一种与其他区块链不同的共识系统，称为历史证明（Proof of History，PoH）。与 Ethereum 一样，Solana 持续吸引开发者，让他们能够在该领域打造具有巨大潜力的项目。Solana 提供“无状态”架构，并因其内存占用的降低而具有很高的可扩展性。

Anatoly Yakovenko 在发表了一篇关于 Proof of History 的白皮书后，于 2017 年创立了 Solana。2018 年，Greg 制作了该白皮书的首个原型实现，该实现是开源的。该项目最初名为 Loom，于 3 月 28 日更名为 Solana。该项目于 2020 年以 ICO 形式首次亮相。Solana 现由 Solana 基金会运营，作为 Solana Labs 继续担任主要贡献者。

Solana 的工具与库

Solana 目前提供自己的命令行界面以及 Web3.js SDK，使开发者能够与区块链及 Solana 本身的程序进行通信（类似于 API）。Solana 还有许多其他开源工具，如 Solana faucet、Metaplex Metadata Finder 以及 Merkle Distributor。Solana 强大的社区在此处提供了更多工具：https://soldev.app/library/tools。你可以在此了解更多社区信息：https://solana.com/developers

开发方面的技术差异

Ethereum 及其他大多数区块链在其网络中使用工作量证明或权益证明共识系统，而 Solana 依赖历史证明（Proof of History）共识系统。这种 PoH 的使用使该区块链整体上更快、更具可扩展性且更节能。

为何选择历史证明？

在 PoH 中，事件和交易使用 SHA256 哈希函数进行哈希处理。这使验证者更容易按时间顺序追踪哈希值，并随交易到来即时处理，而无需等待某个区块被填满。因此，Solana 能够处理更多的每秒交易数。

由于哈希过程创建了清晰且可验证的交易序列，验证者无需依赖传统时间戳即可将交易添加到区块中。总体而言，这是验证者借助 Solana 的“延迟函数”按时间顺序追踪哈希值的一种方式，即把时间编码为数据。

Turbine

Solana 使用一种名为 Turbine 的协议，将信息拆分为更小的片段，使信息更容易处理。通过这种方式，Solana 能够解决带宽问题，并提升处理交易的能力。

Turbine 与 Ethereum 计划中的分片（Sharding）方案类似。

Gulf Stream

Gulf Stream 是 Solana 使用的另一个协议，用于将交易的缓存与转发推向网络边缘。客户端和验证者将交易转发给预期的 leader，使验证者能够提前执行交易。

此外，Gulf Stream 能够缩短确认时间、加快 leader 切换速度，并降低验证者的内存压力。如果网络的 leader 不是确定性的，或者无法预知初始条件以预测结果，这种方案就无法实现。

Sealevel

对于 Ethereum 而言，其 EVM 被认为是单线程的，这意味着同一时间只能有一个智能合约修改区块链状态。而 Solana 能够实现并行线程处理，即智能合约可以在互不重叠的情况下运行。

Solana 使用 Sealevel，这是一种超并行化的交易处理引擎，用于在 SSD（固态硬盘）和 GPU（图形处理器）之间进行扩展。这使 Solana 能够进行横向扩展，而非纵向扩展。

Pipelining

Pipelining 是 Solana 用于将数据输入按顺序送入硬件组件的一种技术，使数据能够在节点间以极快的速度得到验证和复制。总体而言，这是对 CPU（中央处理器）设计的一项有效改进。

Cloudbreak

本质上，这是 Solana 的一种横向扩展架构。由于计算能力的扩展对 Solana 而言还不够，用于存储账户信息的内存成为更大的问题。Cloudbreak 使 Solana 无需分片即可实现扩展。Solana 打造 Cloudbreak 是为了让所有硬件同时用于数据索引、数据库读取以及交易输入的写入。

Archivers

最后，Solana 能够通过 Archivers 存储数据。Archivers 使网络能够将数据从验证者转移到 Archivers 自身，这使节点能够以极低的硬件要求复制信息。Archivers 使区块链数据能够在分布式、公开的账本上安全高效地使用。

Archivers 之所以高效，是因为它们只存储状态的一小部分。不过，网络会要求 Archivers 证明自己确实存储了应存储的数据，这种技术被称为复制证明（Proof of Replication，PoRep）。

Solana 面临的挑战

与其他区块链一样，Solana 面临的一个挑战是需要在加密货币领域巩固自身地位。另一个挑战是质押的中心化问题：如果例如 Standard Custody 在 Solana 中质押了相当大的份额，就存在潜在的安全风险——一旦 Standard Custody 出现问题，可能拖垮 Solana 的整个区块链。

此外，Solana 集中在少数地方是不利的，因为持有 Solana 意味着拥有投票权。最后，流动性和价格数据也很重要，因为大量流动性集中在 Project Serum 上，该项目在 Solana 上打造了名为 Serum DEX 的工具。Serum DEX 一旦受损，也会波及 Solana。

近期，由于机器人过度进行重复交易，Solana 曾发生网络中断。这一问题正在加剧，Solana 的网络稳定性并无保证。

指标

市值：约 $305 亿

TVL：$72 亿 过去 30 天热门应用：Raydium、MeanFi、Orca、Magic Eden、Solanart、Solend、Saber、Solsea、Wormhole、Mercurial 等

单日手续费：$108,723.89

7 日平均手续费：$79,375.03

验证者数量：1,531

Terra

简介

Terra 是一个支持大量使用算法稳定币的区块链协议。稳定币锚定于某种法定货币的价格，例如美元或欧元。因此，Terra 区块链上的用户可以储蓄、兑换或消费 Terra 稳定币。相比 Bitcoin、Ethereum 及其他山寨币，Terra 提供了更高的稳定性。

在 Terra 区块链中，“Terra”一词也指该协议内两种加密货币之一，另一种重要代币称为 Luna，我们稍后会详细说明。

Terra Labs 在 Terra Alliance（由 15 家在亚洲拥有庞大交易量和用户规模的大型电商公司组成）的协助下打造了 Terra 区块链。该项目由 Daniel Shin 和 Do Kwan 联合创立，他们认为价格稳定性和采用率对于推动加密货币和区块链基础设施走向大规模采用至关重要。

Terra 的工具与库

Terra 提供与 Ethereum 相同类别的工具，只是由该协议自身开发和提供。正如 Ethereum 使用 Web3.js 和 Web3py 作为前端 Python SDK，Terra 使用 Terra.js 或 Terra SDK。此外，Terra 拥有自己的浏览器扩展（Station CX）以及用于在 Terra 区块链上实验的本地测试网。最后，Terra 使用 Rust 而非 Solidity。

Terra 提供自己的命令行界面 Terrad，用于与 Terra 区块链交互。Terra 还有一个核心模块，称为 Terra Core，让用户能够参考以 Golang 编写的 Terra 协议实现。

该区块链支持多签账户。多签账户是一种特殊密钥，要求多个签名才能完成交易，适用于多方需要就交易达成一致同意的场景。此外，Terra 还提供一个名为 Terra Testnet Faucet 的水龙头，让用户可以领取最新 Terra 测试网的代币。

开发方面的技术差异

Terra 与 Ethereum 及大多数其他区块链的运作方式不同，因为其主要作用是创建算法稳定币。Terra 旨在打造去中心化经济，并推动更多人参与新的金融基础工具，以推动货币概念的创新。

代币经济学

Terra 的独特之处在于，它依靠对一种名为 Luna 的质押资产进行分布式共识来保障安全。这为按算法锚定法定货币的稳定币提供了支撑。

该协议主要包含两种代币：

• Terra：这些代币锚定或追踪法定货币的价格。例如，UST 锚定于美国货币 USD 的价格。按照惯例，稳定币通常以其对应的法定货币命名。用户可以通过销毁 Luna 代币来获得新的 Terra 代币。所有 Terra 面额都存在于同一个资金池中。
• Luna：主要用于治理、质押和挖矿，是 Terra 协议的原生代币，用于吸收 Terra 的价格波动。质押 Luna 会奖励负责记录和验证 Terra 区块链上交易的验证者，奖励以手续费的形式发放。这里存在一种相关性：Terra 被使用得越多，Luna 的价值就越高。

权益证明

与 Avalanche 一样，Terra 使用权益证明共识协议，而非 Ethereum 的工作量证明共识协议。Terra 目前使用 Tendermint 所采用的共识机制，通过验证者来保护其网络安全。

交易手续费

相较于 Ethereum 生态系统，Terra 网络的交易手续费相当低，这得益于其价格稳定算法，该算法确保了较低的交易费用和顺畅的跨境交易。Terra 致力于在完成交易的同时消除对第三方的依赖，从而避免产生高额费用。

此外，每笔支付的手续费仅为 0.6%，且在六秒或更短时间内完成，这比传统信用卡支付收取的 2.8% 或更高费用要划算得多。

互操作性

Terra 区块链构建于 Cosmos IBC（跨链通信协议，Inter-Blockchain Communication protocol）之上，实现了区块链互操作性——即像 Terra 这样的网络能够查看并访问多个区块链系统上的信息，也就是说，各个网络之间能够相互通信。例如，随着越来越多开发者开始使用该协议，Terra 已能够在 Solana、Ethereum 及其他区块链上运行。

Terra 面临的挑战

Terra 的市值远小于 Ethereum，因此在金融经济创新领域，Terra 仍需面对激烈竞争才能占据一席之地。此外，如果 Terra 某种原因未能锚定法定货币的价格，可能给协议带来巨大的风险、损失和损害。

如果验证者和委托人未履行职责或行为不当，Terra 会对其进行罚没（slash）。未履行验证者或委托人职责的例子包括对同一笔交易进行双重签名（Double signing）、无响应（宕机），或在 Oracle 流程中缺席投票。

指标

市值：约 $330 亿

TVL：$231.3 亿 应用：Mirror、Achor、Terraswap、Pylon、Terra Station、Chai、Mavalo、Spectrum、LoTerra、Preserver 等

验证者总数：305

活跃验证者数量：130

结论

这些 Ethereum 生态系统中的许多方案，都为开发者提供了在更具可扩展性、更具互操作性的网络上进行构建的充分理由。但这些一层区块链所面临的挑战，仍将取决于它们在争取更多用户、应对可扩展性三难困境方面能否在激烈竞争中胜出。Ethereum 是否会成为解决扩展性问题的主要方案，还是未来会有可行的替代 L1 开始主导这一领域，时间会给出答案。