什么是应用专用区块链(appchain)?

什么是 appchain？

应用专属区块链，或称 appchain，是一种专门为运行某一特定应用而设计的区块链，而不像公有区块链那样为多个应用服务。 Appchain 让 web3 开发者对应用的经济结构、治理结构和共识算法拥有更大的自由度。Appchain 运行在现有的第一层（L1）区块链之上，以利用其安全性和 gas 费用。Appchain 改进了现有的第一层区块链结构，从而给开发者带来更多自由。

除了可定制性之外，appchain 还赋予开发者更强的所有权和更高的性能。相关方可以自由地按需对链进行更新和修改。由于没有其他应用争夺计算资源或存储资源，appchain 也能提升其所服务应用的性能。

Appchain 与 L1 的对比

第一层区块链是一条主链，例如 Ethereum 或 Solana，web3 应用在其上运行。Appchain 与第一层区块链不同，因为 appchain 只为某一个特定应用运行。虽然 L1 区块链与 appchain 不同，但 appchain 仍然使用其所基于的 L1 区块链的验证者。

使用 appchain 相较于公有第一层区块链有哪些优势和取舍，我们会在本文后面进行介绍。

Appchain 与 L2 的对比

第二层区块链（L2）是针对第一层区块链（例如 Ethereum）的扩容方案，其中主链的部分任务由另一条区块链完成。例如，Optimism 和 Arbitrum 等 L2 通过 optimistic rollups 提交欺诈证明来执行交易，同时仍然依赖 Ethereum 的结算层。

Appchain 与 L2 不同，因为 appchain 只为一个应用运行。L2 可以同时为多个不同的应用运行，是其所依托的 L1 区块链的通用扩容方案。

Appchain 与侧链的对比

侧链是一种与第一层区块链兼容、但不依赖该 L1 区块链来保障安全的区块链。侧链与 L2 不同，因为侧链不会将交易提交到主链上，而是依靠自己的安全协议运行。侧链通过双向桥与主链相连。

Appchain 与侧链的主要区别在于 appchain 是应用专属的。也就是说，appchain 只为某一个特定应用运行。而侧链则处理各种类型的交易和资产交换。

Polygon 是一条 Ethereum 侧链，它提供了一个名为 Polygon Edge 的 appchain 解决方案。

Appchain 与 subgraph 的对比

Subgraph 是 The Graph 协议的一部分，该协议用于对区块链数据进行索引和查询。Subgraph 决定了 The Graph 会索引哪些数据以及这些数据如何存储。Subgraph 是开放的 API，使任何人都能访问这些数据。

Subgraph 由三部分组成：

1. Manifest（清单）——描述并提供关于 subgraph 所索引的智能合约的信息
2. Schema（模式）——定义 subgraph 所存储的数据
3. Mappings（映射）——用 AssemblyScript 编写的代码，用于处理事件数据并更新区块链

虽然 appchain 和 The Graph 都可以用于构建应用，但 appchain 与 subgraph 不同，因为 appchain 让开发者能够创建自己的区块链，而 subgraph 只是用于更好地描述和组织区块链数据。

Appchain 的优势与取舍

相比构建在 L1、第二层或侧链上，构建在 appchain 上有其独特的优势。如上文所述，appchain 在借助主链安全性的同时，为开发者提供了可定制性、性能优势和更强的所有权。

直接在公有区块链上开发应用，意味着该应用必须与其他应用争夺计算和存储资源。这会降低应用的性能，并且由于开发者无法控制共识协议，更新或修改应用的过程可能会更长。

不过，在 L1 上开发也有其优势。对开发者，尤其是初学者而言，在 L1 链上开发应用时可用的资源和工具要多得多，L1 有更多的支持，L1 的开发者生态系统更大，并且将代码移植到兼容的区块链上也可能更容易。

随着 L2 的出现，应用开发者无需大幅重构代码库，就能接入更具扩展性的基础设施——这类第二层方案能在不牺牲安全性的前提下提供更低的 gas 费用和更高的吞吐量。

Appchain 的工作原理是什么？

Appchain 的运行方式与主链类似，区别在于 appchain 是应用专属的。Appchain 构建在现有区块链之上，但根据所使用的区块链不同，appchain 的运行方式也会略有差异。关于如何为你的 appchain 选择底层区块链，我们会在后文详细说明。

Appchain 使用自己的代币作为验证者的质押物，或用作应用内某种所有权的凭证。应用内的代币可以用作应用内货币、应用内所有权凭证，甚至是一种投票系统。

Appchain 使用主链中选择为该特定 appchain 进行验证的验证者。Appchain 拥有自己的代币，验证者使用 appchain 的代币进行质押。这样一来，appchain 就不需要与其他应用争夺交易容量。

哪些区块链支持 appchain？

一些区块链为开发者提供了构建 appchain 的能力。在这一部分，我们将介绍几个流行的、支持 appchain 开发的区块链的特性，包括：

1. Polkadot Parachains
2. Cosmos Zones
3. Avalanche Subnets
4. Polygon Supernets

Polkadot parachain

Polkadot 是由一组与 EVM 兼容的 L1 区块链组成的网络，这些区块链称为 parachain，它们都连接到一条名为 Relay Chain 的中央区块链。Relay Chain 是一条第零层区块链，负责验证来自各个 parachain 的所有交易。

Relay Chain 使用权益证明（Proof-of-Stake）共识机制，验证者质押 DOT，即 Polkadot 的原生代币。验证者分组，每组负责一条特定的 parachain，由 collator 提名和支持，collator 同时作为 Relay Chain 及其对应 parachain 的节点运行。

Parachain 可用于运行特定的应用或项目。目前，Polkadot 网络最多可支持 100 条 parachain。开发者可以通过拍卖流程获得一条 parachain，在该流程中，参与者为他们认为应当获得 parachain 的项目出价。随后该 parachain 会租赁给该开发者两年。Parachain 也可以充当桥梁，将 Polkadot 网络与外部 L1 区块链（例如 Ethereum）连接起来。

Parachain 为开发者提供了本文前面所述 appchain 的所有优势，包括自由决定应用经济结构和治理结构的能力。Parachain 甚至支持使用自己的原生代币。

不过，Polkadot Parachain 也存在一些不足。

其中一个不足是，由于 Polkadot 最多只支持 100 条 parachain，其使用范围仅限于在拍卖流程中胜出的开发者，这使得 Polkadot 的可及性较低。

Polkadot 正在通过 Parathread 来提升其容量。Parathread 与 Parachain 在经济结构上有所不同，开发者需要按区块付费。Polkadot 最多可支持 10,000 条 parathread。

Polkadot 的另一个不足是，Relay Chain 不支持智能合约的使用，这限制了 Polkadot 网络的性能。

Polkadot parachain 项目示例：

• Acala——面向 Polkadot 网络的 DeFi 中心
• Litentry——跨链身份聚合器

Cosmos zone

Cosmos Zone 在 Cosmos 网络中采用轮辐（hub-and-spoke）模型运行。每条 appchain，即所谓的“zone”，都连接到 Cosmos Hub，后者是 Cosmos 网络的中心。这使得 Cosmos 网络中所有 zone 都相互连通。

由于所有 zone 都通过 Cosmos Hub 相连，各个 zone 之间可以互相发送数据和代币。虽然每个 zone 可以有自己的代币，但 ATOM 是 Cosmos Hub 的原生代币，用于质押、奖励和交易费用。

Cosmos 网络使用拜占庭容错共识算法 Tendermint Core，在权益证明模型中验证交易。Cosmos SDK 是开发者用来在 Cosmos 网络中构建 zone 的平台。任何人都可以为自己的特定项目创建一个 Cosmos Zone。

除了构建 appchain 通常具备的优势之外，Cosmos Zone 对开发者还有许多其他优势。

1. Tendermint Core 提高了交易速度和最终确定性
2. **跨链通信（Interblockchain Communication，IBC）**使各个 zone 之间可以相互传输数据
3. Cosmos SDK 还允许开发者在需要更高吞吐量时为其 appchain 构建并行链

Cosmos Zone 与 Polkadot Parachain 的主要区别在于治理结构。

与 Polkadot 中验证者由 collator 提名不同，Cosmos 的验证者是持有量排名前 100 的 ATOM 持有者。这使得寻找或成为 Cosmos 验证者更加困难。

Cosmos zone 项目示例：

• dYdX——一家大型去中心化交易所
• Osmosis——Cosmos 上最大的 DEX，支持用户进行兑换、赚取收益和构建应用

Avalanche subnet

Avalanche 生态系统由三条区块链组成：执行智能合约的合约链（c-chain）、处理资产兑换的交易链（x-chain），以及包含验证者和 subnet 的平台链（p-chain）。

Avalanche Subnet 是一种 appchain，开发者可以通过质押 Avalanche 的原生代币 $AVAX 将其用于自己的项目。Subnet 既可以是 L1 区块链，也可以是 L2 区块链。

Avalanche 共识协议使用 Snowball 算法，在该算法中，验证者不断采纳一部分验证者子集的多数意见，直到整个群体达成共识。这使得验证过程快速、高效且可扩展，也意味着 Avalanche 可以同时支持数百万个验证者。

Avalanche 相较于其他区块链的一些优势包括可扩展性、最终确定性和速度。

1. Avalanche 对可创建的 subnet 数量没有限制
2. Snowball 算法在 1-2 秒内处理交易
3. Avalanche 具有高吞吐量，每秒交易数超过 4500 笔

Avalanche subnet 项目示例：

• DeFi Kingdoms Crystalvale——一款边玩边赚、跨链的 DeFi 游戏
• Crabada 的 Swimmer——一款采用独特手续费覆盖模型的游戏

Polygon supernet

Polygon Supernet 使用 Ethereum 作为其 L1 区块链，并采用 Polygon Edge——Polygon 的区块链构建平台，该平台为开发者提供了构建自己 EVM 兼容区块链所需的工具。

Supernet 的开发者可以选择获得一名使用 MATIC（Polygon 的原生代币）进行质押的 Polygon 验证者，并可以选择采用权益证明（Proof-of-Stake）或权威证明（Proof-of-Authority）模型。每组验证节点仅服务于一个 supernet。

开发者还能获得工具和第三方服务，帮助他们使用 Supernet 开发应用。Supernet 允许开发者将自己的 appchain 连接到其他 Supernet，并使用他们所需的任何扩容架构。简而言之，Supernet 利用 Polygon Edge 的优势，让开发者能够定制自己的 appchain。

Polygon supernet 项目示例：

• Vorz——一款类似 TikTok 的代币化元宇宙社交媒体应用
• Boomland——由 BoomBit 开发的一款 web3 游戏

如何选择最合适的 appchain

最适合你项目的 appchain 取决于你看重什么。每种 appchain 都能让你定制应用的经济结构和治理结构，但在性能、代币经济学、共识算法和可及性方面差异很大。

首先应该考虑的是创建 appchain 的流程。例如，某些区块链只允许有限数量的 appchain 存在，这就要求你与其他项目竞争一个名额。

研究一下构建 appchain 的流程，并将其与使用 Alchemy 在公有区块链上构建应用的流程进行比较，然后再决定你更倾向于哪一种。

另一个需要考虑的重要方面，是你为 appchain 选择的区块链所使用的共识算法。有些区块链为每条 appchain 提供的验证者数量要远多于其他区块链。如果安全性对你这个开发者来说很重要，请务必研究清楚你的 appchain 是如何验证交易的。