區塊鏈中的 Layer 1 是什麼？

概述

Layer 1 指的是基础网络，例如 Bitcoin、Ethereum 或 Solana 及其底层基础设施。Layer 1 区块链能够在不依赖其他网络的情况下验证并最终确认交易。提升 Layer 1 网络的可扩展性极具挑战性，正如 Bitcoin 持续存在的性能瓶颈所示。为此，开发者设计了依赖 Layer 1 网络安全性与共识机制的 Layer 2 协议。例如 Bitcoin 的 Lightning Network，就是 Layer 2 协议的应用，可以让用户在写入主链前先自由发起交易。

简介

Layer 1 和 Layer 2 这两个术语有助于理解不同区块链、项目和开发工具的架构。如果你想了解各种扩容解决方案之间的关系，或不同区块链生态系统如何交互，掌握各区块链层级的知识能提供重要洞见。

什么是 Layer 1？

Layer 1 网络是基础区块链的别称。Bitcoin、Ethereum、Solana 等主流公链均属 Layer 1 协议。它们被称为 Layer 1，是因为它们是各自生态系统中的主网络。与 Layer 1 相对应的，是链下解决方案和其他搭建在主链之上的 Layer 2 解决方案。

也就是说，当协议在自身区块链上自行处理和确认交易时，就属于 Layer 1。Layer 1 网络拥有自身原生代币，用于支付交易手续费和参与网络验证。这些网络可独立运行，无需依赖其他区块链实现其核心功能。

Layer 1 扩容

Layer 1 网络常见的挑战是难以高效扩容。Bitcoin 及其他主流区块链在高需求时处理交易会遇到瓶颈。Bitcoin 采用 Proof of Work (PoW) 共识机制，需要大量计算资源来保障安全和去中心化。

虽然 PoW 保证了去中心化和安全性，但 PoW 网络在交易量激增时容易变慢，导致交易确认时间增加、手续费变高。安全性、去中心化和可扩展性的权衡——即区块链三难问题——仍是根本挑战。

区块链开发者多年来一直在探索扩容方案，业界也不断讨论最佳实现路径。针对 Layer 1 扩容，主要方式包括：

1. 增加区块大小：这样可让每个区块处理更多交易，但可能影响网络去中心化。

2. 更换共识机制：例如 Ethereum 升级为 Proof of Stake，以提升能效和吞吐量。

3. 实施分片：这是一种将网络划分为更小子区块以并行处理交易的数据库分区方式。

Layer 1 升级通常需要大量投入，并涉及不同网络属性间的权衡。很多情况下，部分用户可能不同意相关变更，进而导致社区分裂或网络硬分叉，这在区块链历史上屡见不鲜。

SegWit

Bitcoin 的 SegWit（隔离见证）是 Layer 1 扩容的典型案例。该升级通过重组区块数据结构，将数字签名从交易输入中分离，提升了 Bitcoin 的处理能力。这一变更在保障网络安全的同时，为每个区块释放出更多交易空间。SegWit 以向后兼容的软分叉形式上线，即便未升级支持 SegWit 的 Bitcoin 节点仍可处理交易，确保了网络在切换期间的兼容性。

什么是 Layer 1 分片？

分片是提升交易吞吐量的主流 Layer 1 扩容方案。这项技术属于数据库分区，适用于区块链分布式账本。网络及其节点被划分为不同分片，分担工作负载以加快交易处理。每个分片负责网络活动的一个子集，拥有自己的交易、节点和独立区块。

采用分片后，单个节点无需保存区块链完整副本，而是仅需将其已完成的本地数据状态（比如账户余额等关键指标）报告给主链。这大幅降低了单个节点的计算压力，并通过分片间通信保障网络安全。

Layer 1 与 Layer 2 的区别

网络升级并非都能在 Layer 1 上高效完成。由于技术限制及需兼顾去中心化和安全性，主链上某些变更极为困难。例如，从 Proof of Work 迁移到 Proof of Stake 需大量开发和测试，确保网络稳定性。

部分场景受限于 Layer 1 的扩展性难以实现。例如，基于区块链的游戏若直接运行在某些 Layer 1 网络，交易慢且手续费高，难以落地。但这些应用仍希望借助 Layer 1 的安全性与去中心化。最佳路径是利用Layer 2方案，搭建在 Layer 1 之上。

Lightning Network

Layer 2 方案在 Layer 1 网络之上构建，并依赖主链最终确认交易。例如 Bitcoin 的 Lightning Network。Bitcoin 网络在高峰时处理速度较慢，Lightning Network 允许用户在主链外实现即时支付，最终再将余额同步回主链。此方法将多笔交易合并为一条最终记录，极大减少资源消耗，并通过加密证明保障安全。

Layer 1 区块链举例

理解了 Layer 1 的定义后，可进一步了解典型案例。Layer 1 区块链种类丰富，各自支持独特应用场景，并以不同方式解决去中心化、安全与扩展性的区块链三难问题。

Elrond

Elrond 是 2018 年成立的 Layer 1 网络，采用分片技术提升性能和扩展性。Elrond 区块链每秒可处理超过 100,000 笔交易（TPS），远超传统区块链。其特色在于 Secure Proof of Stake (SPoS) 共识协议和自适应状态分片。

自适应状态分片会根据用户活跃度自动拆分或合并分片。网络整体架构全面分片，覆盖状态和交易处理。验证者会在各分片间动态轮换，降低单一分片被攻击的风险。

Elrond 的原生代币 EGLD 具备多重职能：支付手续费、部署去中心化应用，以及奖励参与共识的验证者。此外，Elrond 网络获得碳负认证，碳抵消量高于其 Proof of Stake 机制产生的排放。

Harmony

Harmony 是采用 Effective Proof of Stake (EPoS) 的 Layer 1 网络，原生支持分片。主网包含四个分片，执行新区块的创建与验证，各分片可独立维持不同区块高度。

Harmony 采用跨链战略吸引开发者和用户。信任最小化的跨链桥是核心，用户可安全兑换资产，无需承担中心化桥的托管风险。Harmony 的 Web3 扩容愿景重视去中心化自治组织（DAO）和零知识证明。

随着 DeFi 生态转向多链与跨链，Harmony 的跨链基础设施愈发重要。网络重点发展 NFT 基础设施、DAO 工具及协议间桥接。

Harmony 的原生代币 ONE 用于支付交易手续费、参与共识质押和治理。合格验证者和质押者可按贡献获得区块奖励和手续费。

Celo

Celo 于 2017 年由 Go Ethereum (Geth) 分叉而来，后续实现了 Proof of Stake 共识和独特地址系统等重大创新。Celo Web3 生态包含 DeFi、NFT 和支付应用，累计确认交易超 1 亿笔。Celo 允许用户用手机号或电子邮件作为公钥，降低区块链参与门槛。该链可在普通电脑高效运行，无需专用硬体。

Celo 主要代币为 CELO，用于交易、网络安全和奖励。网络还支持 cUSD、cEUR、cREAL 等多种稳定币，由用户生成，价格稳定机制类似 MakerDAO 的 DAI。使用 Celo 稳定币支付时，手续费可用任意 Celo 资产结算，提升灵活性。

Celo 的地址系统和稳定币组合旨在提升加密货币普及度，加速主流 adoption。通过解决波动大和操作复杂的问题，Celo 成为连接传统金融与区块链的桥梁。

THORChain

THORChain 是基于 Cosmos SDK 搭建的跨链无许可去中心化交易所（DEX）及 Layer 1 网络，采用Tendermint 共识机制验证交易。THORChain 旨在实现无需锚定或包装资产的去中心化跨链流动性，降低多链投资者的风险和复杂度。

THORChain 实际上是一个金库管理器，监控多条区块链的存取款操作。该架构实现去中心化流动性，消除了中心化中介及其风险。RUNE 是其原生代币，用于手续费、治理、安全质押及网络验证。

THORChain 的自动化做市商（AMM）模型以 RUNE 作为基础资产，用户可用 RUNE 兑换其他支持资产。该项目本质上是一种跨链 DEX，RUNE 既是结算资产，也是流动性池的安全保障。

Kava

Kava 是结合 Cosmos 互操作性和 Ethereum 开发支持的 Layer 1 区块链。Kava Network 采用“共链”架构，分别支持 EVM 和 Cosmos SDK 两类开发。Cosmos 共链集成IBC，开发者可部署可在 Cosmos 与 Ethereum 生态间互操作的 DApp。

Kava 采用 Tendermint Proof of Stake 共识，为 EVM 共链应用提供高扩展性。KavaDAO 支持下，Kava Network 推出链上开发者激励计划，按使用指标奖励各共链前百项目。

Kava 的原生功能型与治理代币为 KAVA，另有锚定美元的稳定币 USDX。KAVA 用于支付手续费、质押参与共识。用户可将质押的 KAVA 委托验证者，按比例获得 KAVA 通胀奖励。所有质押者和验证者均可参与治理提案，决定网络运行参数。

IoTeX

IoTeX 于 2017 年成立，是专注区块链与物联网（IoT）结合的 Layer 1 网络。这一集成赋予用户对设备数据的控制权，实现“机器驱动的 DApp、资产和服务”。通过区块链管理个人数据，用户获得数字资产的安全所有权与自主权。

IoTeX 软硬体一体化方案，为个人在保障隐私和数据控制同时，兼顾用户体验。MachineFi 机制让用户能将现实生活数据转为数字资产，推动数据所有权新范式。

IoTeX 推出多款硬体产品，包括 Ucam 和 Pebble Tracker。Ucam 是高阶家用安全摄像头，用户可远程安全监控家居环境。Pebble Tracker 是智能 GPS 装置，具备 4G 联网、实时采集 GPS、温度、湿度及空气质量等环境数据。

区块链架构方面，IoTeX 支持多条 Layer 2 协议。平台为开发者提供定制网络工具，借助 IoTeX 完成交易结算。这些子链可互通，共享信息，开发者可根据不同 IoT 设备需求部署专属子链。IoTeX 原生币 IOTX 用于手续费、质押、治理及网络验证。

结语

当前区块链生态涵盖多种 Layer 1 网络与 Layer 2 协议，各自应对不同需求与扩容挑战。理解这些区别，是分析区块链项目时的基础。未来探索新项目，尤其关注网络互操作和跨链方案时，了解 Layer 1 与 Layer 2 架构有助于评估其技术路径和应用潜力。

常见问题

什么是区块链 Layer 1，其主要功能是什么？

Layer 1 是区块链主链，负责数据存储、交易验证和智能合约执行。其主要功能是为区块链网络提供基础架构。

Layer 1 区块链与 Layer 2 有哪些区别？

Layer 1 是所有交易直接发生的基础网络，如 Bitcoin、Ethereum。Layer 2 是搭建在 Layer 1 上的二级网络，通过转移交易提升扩展性和速度，减轻主网负载。

有哪些主流 Layer 1 区块链？

主流 Layer 1 区块链包括 Bitcoin、Ethereum、Binance Smart Chain，其他还有 Cardano、Solana、Avalanche、Polkadot、Algorand 及 NEAR Protocol。

Layer 1 区块链有哪些优缺点？

Layer 1 提供强大安全性与完全去中心化，但速度较慢，扩展性有限，拥堵时手续费高。优点：完全控制；缺点：吞吐量低于 Layer 2。

为何 Layer 1 区块链面临扩展挑战？

Layer 1 区块链因去中心化特性，在高峰期易网络拥堵、手续费上涨，限制交易处理速度和容量，带来扩展性难题。

Layer 1 如何实现安全与去中心化？

Layer 1 通过分布式节点验证交易，防止中心化。Proof of Work、Proof of Stake 等共识机制增强安全性，去中心化结构确保无单一实体能控制网络。