什麼是區塊鏈的第 1 層?
目錄
前言
什麼是第 1 層?
第 1 層擴容
什麼是第 1 層分片?
第 1 層與第 2 層
第 1 層區塊鏈範例
總結
什麼是區塊鏈的第 1 層?
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什麼是區塊鏈的第 1 層?

什麼是區塊鏈的第 1 層?

初階
發佈時間 Feb 22, 2022更新時間 Jul 29, 2022
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摘要

第 1 層係指比特幣、BNB 鏈或以太坊等底層網路及其底層基礎設施。第 1 層區塊鏈無需其他網路即可驗證並完成交易。正如比特幣那樣,改善第 1 層網路的可擴展性並非易事。為解決此問題,開發人員建構了依賴第 1 層網路的第 2 層協定來實現安全性及共識。比特幣的閃電網路就是一種第 2 層協定,用戶在將交易記錄至主鏈之前可以自由進行交易。


前言

第 1 層和第 2 層這兩個詞能幫助我們理解不同區塊鏈、專案和開發工具的架構。如果您曾好奇 Polygon 與以太坊或 Polkadot 與其平行鏈之間的關係,了解不同的區塊鏈層會有所幫助。



什麼是第 1 層?

第 1 層網路又稱底層區塊鏈BNB 智能鏈 (BNB)、以太坊 (ETH)、比特幣 (BTC) 及 Solana 都屬於第 1 層協定。它們之所以稱為第 1 層,蓋因它們是其生態系中的主要網路。相較於第 1 層,則有其他建構於主鏈上的鏈下及第 2 層解決方案。
換句話說,當協定在本身的區塊鏈上處理和完成交易時,便屬於第 1 層,而它們也有專屬的原生代幣,可用於支付交易手續費。


第 1 層擴容

第 1 層網路常見的問題是其無法擴展。在需求量增加的情況下,比特幣和其他大型區塊鏈在處理交易時一直面臨難題。比特幣採用工作量證明 (PoW) 共識機制,而這需要大量的計算資源。

雖然工作量證明可確保去中心化和安全性,但當交易量過高時,工作量證明網路往往也會變慢,從而增加交易確認時間,並推高手續費。

區塊鏈開發人員多年來一直設法提出可擴展性解決方案,但最好的替代方案仍有待商榷。實現第 1 層擴容的選項包括:

1. 把區塊變大,讓每個區塊能處理更多交易。
2. 更改使用的共識機制,例如即將進行的以太坊 2.0 更新。

3. 實施分片技術。分片是一種資料庫分區的形式。

第 1 層改進需要花大量工夫才能實施。很多情況下,並非所有網路用戶都會同意如此變動,畢竟這可能導致社群分裂甚至硬分叉,就像 2017 年的比特幣和比特幣現金 (Bitcoin Cash) 所發生的那樣。

隔離見證 (SegWit)

比特幣的隔離見證 (SegWit) 是第 1 層擴容解決方案的一個範例,其透過修改區塊資料的組織方式 (數位簽章不再是交易輸入的一部分) 提高比特幣的吞吐量,如此一來便能在不影響網路安全的情況下為每個區塊交易釋放更多容量。隔離見證係透過向後相容的軟分叉實施,也就是說,即使未更新到包含 SegWit 的比特幣節點仍能處理交易。


什麼是第 1 層分片?

分片是一種熱門的第 1 層擴容解決方案,可用於提高交易吞吐量。分片技術是一種資料庫分區形式,可應用於區塊鏈分散式帳本。它將網路及其節點劃分為不同的分片,以分散工作量並提高交易速度。每個分片管理整個網路任務中的一個子網路,也就是說,分片可以處理自己的交易、節點和單獨的區塊。

透過分片,各節點都不需要維護整個區塊鏈的完整備份,而是將處理完的任務發布到主鏈,以共享各自的資料狀態,包括地址餘額和其他關鍵指標。


第 1 層與第 2 層

在改進方面,並非一切都能在第 1 層解決。由於技術限制,在主要區塊鏈網路上很難或幾乎不可能進行某些修改。舉例來說,以太坊正升級至權益證明 (PoS) 機制,但這個過程需要數年的發展時間。
一些用例因為可擴展性問題在第 1 層仍行不通,像是區塊鏈遊戲無法實際使用比特幣網路,就是因為其冗長的交易時間。但是,區塊鏈遊戲可能仍想擁有第 1 層的安全性和去中心化,最好的方式便是使用建構在第 1 層網路上的第 2 層解決方案。

閃電網路

第 2 層解決方案建立在第 1 層之上,並靠它完成交易。閃電網路就是廣為人知的範例。繁忙的比特幣網路可能需要數小時來處理交易。閃電網路讓用戶可以在鏈下用比特幣進行快速支付,之後將最終餘額報告回主鏈上。這基本上將每個人的交易記錄為一個最終金額,進而節省時間和資源。


第 1 層區塊鏈範例

現在我們知道什麼是第 1 層,讓我們來看一些範例。第 1 層區塊鏈種類繁多,其中有許多支持獨特的案例應用。不只是比特幣和以太坊,每個網路面臨去中心化、安全性和可擴展性的區塊鏈技術三難困境,都有不同的解決方案。

Elrond

Elrond 是於 2018 年推出的第 1 層網路,使用分片技術來提高其表現及可擴展性。Elrond 區塊鏈每秒可以處理超過 100,000 筆交易 (TPS)。它的兩個主要特點是安全性權益證明 (SPoS) 共識協定和自適應狀態分片。

當網路失去或獲得用戶時,透過分片的分散合併進行自適應狀態分片。網路的整個架構,包括其狀態和交易,都是以分片的形式進行。驗證人也會在分片之間移動,降低分片被惡意接管的機率。

Elrond 的原生代幣 EGLD 可用於交易手續費、部署 DApp 和獎勵參與網路驗證機制的用戶。此外,Elrond 網路通過了負碳排認證,與其權益證明機制造成的二氧化碳相比,它抵銷了更多的二氧化碳。

Harmony

Harmony 是一種有效權益證明 (EPoS),屬於具有分片技術的第 1 層網路。該區塊鏈的主網有四個分片,每個分片並行建立及驗證新區塊。分片可以按本身的速度執行任務,這表示它們都可以有不同的區塊高度
Harmony 目前採用「跨鏈金融」策略來吸引開發人員和用戶。它與以太坊 (ETH) 和比特幣的去信任化跨鏈橋發揮著關鍵作用,讓用戶能交換他們的代幣,而不用面臨跨鏈橋常見的託管風險。Harmony 擴展 Web3 的主要願景仰賴於去中心化自治組織 (DAO) 和零知識證明
DeFi (去中心化金融) 的未來似乎取決於多鏈和跨鏈發展的契機,這使得 Harmony 的橋接服務對用戶頗具吸引力。NFT 基礎設施、DAO 工具和協定間跨鏈橋都是主要的關注領域。

Harmony 的原生代幣 ONE 可用於支付網路交易手續費,也可以質押參與 Harmony 的共識機制和治理,成功的驗證人則可藉此獲得區塊獎勵和交易手續費。

Celo

Celo 是 2017 年從 Go Ethereum (Geth) 分叉的第 1 層網路。不過,它經過了一些重大調整,包括實施權益機制和獨特的地址系統。Celo Web3 生態系包括 DeFi、NFT 和支付解決方案,已確認執行逾 1 億筆交易。任何人都可以在 Celo 使用電話號碼或電子郵件地址作為公鑰。該區塊鏈可以用一般的電腦輕易運行,無需特殊的硬體。
Celo 的主要代幣是 CELO,一種用於交易、獎勵且具安全性的標準功能型代幣。Celo 網路還有 cUSD、cEUR 和 cREAL 等穩定幣。這些穩定幣由用戶生成,其維持掛鉤的機制類似於 MakerDAO 的 DAI。此外,使用 Celo 穩定幣進行的交易可使用任何其他 Celo 資產進行支付。

CELO 的地址系統和穩定幣旨在使加密貨幣更容易取得並提高採用率。畢竟,加密貨幣市場充滿波動性,且對新手來說相當困難,可能會讓許多人望之卻步。

THORChain

THORChain 為非許可制的跨鏈去中心化交易所 (DEX)。它是使用 Cosmos SDK 建構的第 1 層網路,也採用 Tendermint 共識機制來驗證交易。THORChain 的主要目標是實現去中心化的跨鏈流動性,而無需將資產掛鉤或打包。對於多鏈投資者來說,掛鉤和打包會增加過程中的額外風險

實際上,THORChain 作為收益池管理器,對充值和提現進行監控,這有助於建立去中心化的流動性並剔除中心化的中間機構。RUNE 是 THORChain 的原生代幣,可用於支付交易手續費以及治理、安全和驗證。

THORChain 的自動造市商 (AMM) 模型使用 RUNE 作為基礎交易對,也就是說,您可以將 RUNE 換成任何其他支援的資產。在某種程度上,該專案就像一個跨鏈 Uniswap,而 RUNE 則是流動性池的結算與安全資產。

Kava

Kava 是第 1 層區塊鏈,結合了 Cosmos 的速度和互操作性與以太坊的開發人員技術支援。Kava 網路使用「共鏈」架構,為 EVM 和 Cosmos SDK 開發環境提供了獨特的區塊鏈。再加上 Cosmos 共鏈上的 IBC 支援,這讓開發人員能夠部署實現 Cosmos 和以太坊生態系之間無縫互操作的去中心化應用程式。

Kava 採用 Tendermint PoS 共識機制,為 EVM 共鏈上的應用程式提供強大的可擴展性。Kava 網路由 KavaDAO 贊助,推出開放的鏈上開發人員獎勵機制,將根據使用情況對各共鏈上的前 100 個專案提供獎勵。

Kava 擁有原生功能型代幣和治理型代幣 KAVA 以及與美元掛鉤的穩定幣 USDX。KAVA 可用於支付交易手續費,並由驗證人質押以形成網路共識。用戶可以將他們質押的 KAVA 委託給驗證人,以賺取 KAVA 釋放的收益。此外,質押者和驗證人還可以對指定網路參數的治理提案進行表決。

IoTeX

IoTeX 是成立於 2017 年的第 1 層網路,著重於將區塊鏈與物聯網相結合,這讓用戶可以控制其裝置所生成的資料,從而實現「以機器為主的 DApp、資產和服務」。透過區塊鏈為您重要的個人資訊進行管理可確保所有權安全性。

IoTeX 將硬體與軟體結合,在不犧牲用戶體驗的情況下,提供新的解決方案,以控制隱私和資料。讓用戶能夠從他們的實際資料中獲得數位資產的系統稱為 MachineFi。

IoTeX 發布了兩款著名的硬體產品,分別稱為 Ucam 和 Pebble Tracker。Ucam 是一款先進的家用安全監視器,讓用戶在任何地方都能監控家中情況,並保有完整隱私。Pebble Tracker 則是一款智能 GPS,支援 4G 以及追蹤功能。它不僅可以追蹤 GPS 資料,還可以即時掌握溫度、濕度和空氣品質等環境資料。

在區塊鏈架構方面,IoTeX 上建構了許多第 2 層協議。該區塊鏈提供工具來建立使用 IoTeX 實現最終化的自訂網路。這些鏈還可以彼此互動並透過 IoTeX 共享資訊。開發人員便可以輕鬆建構新的子鏈,來滿足其物聯網裝置的特定需求。IoTeX 的代幣 IOTX 可用於交易手續費、質押、治理和網路驗證。



總結

目前的區塊鏈生態系有幾種第 1 層網路和第 2 層協定。它們很容易搞混,不過一旦掌握了基本概念,就會更容易理解整體結構和架構。這些知識在研究新的區塊鏈專案時很有用,在這些專案聚焦於網路互操作性和跨鏈解決方案時尤其如此。