了解基础：Layer 1 区块链的真正作用

比特币在2009年引入了去中心化金融的蓝图，证明了数字货币可以在没有中央机构的情况下运行。然而，这一革命性想法背后隐藏着复杂的技术基础设施——特别是，使安全的点对点交易成为可能的第一层区块链。要真正理解现代加密货币的运作方式，你需要了解什么是Layer 1协议，以及它们为何构成每个区块链网络的骨架。

Layer 1：运行一切的基础协议

Layer 1区块链是所有交易处理和网络安全发生的基础软件层。可以将其看作是规则手册和裁判的结合——它设定了每个参与者必须遵守的标准，并通过代码自动执行这些规则。

在其核心，Layer 1区块链包含了加密货币运作的所有基本指令。节点（运行网络的计算机）利用这些规范验证交易、广播新数据，并维护共享账本。由于Layer 1位于加密项目架构的基础层，开发者有时会用“主网”一词来描述它。

关键区别在于：Layer 1区块链是自给自足的。它们不依赖其他系统来验证交易或确保安全。这使它们成为加密生态系统的真正基础。

Layer 1网络如何维护信任与安全

每个Layer 1区块链都面临同样的根本挑战：在没有中央权威验证的情况下，成千上万的独立计算机如何达成共识，确认哪些交易有效？答案是共识机制——一套协调节点运营商并建立共享信任的规则和算法。

工作量证明系统（Proof-of-Work）

比特币采用工作量证明，每10分钟节点竞争解决复杂的数学难题。第一个解决难题的计算机可以添加下一批交易，并获得BTC作为奖励。这种方式创造了计算安全：攻击网络的成本会高于任何攻击者可能获得的收益。

其代价是能耗高。比特币网络消耗大量电力，因为每个节点都在独立进行相同的计算竞赛。

权益证明系统（Proof-of-Stake）

较新的Layer 1区块链如以太坊和索拉纳采用权益证明，验证者在网络上锁定加密货币以获得验证交易的权限。如果验证者行为不端，他们会通过“削减（slashing）”机制失去其质押的币。

这种方式比工作量证明节能得多，但也带来了不同的权衡：持有更多加密货币的验证者对网络有更大影响力。

Layer 1区块链的差异：关键示例

现代Layer 1区块链具有不同的设计选择，这些选择直接影响每个网络的性能。

比特币采用工作量证明，优先考虑安全性。其代码在确认交易前需要六次不同的确认。此外，比特币的Layer 1每四年自动减少新BTC的供应，称为“减半”，形成受控的通胀计划。

以太坊最初也是类似比特币的工作量证明Layer 1，但在2022年经历了重大升级“合并（the Merge）”，转向权益证明。这一变化使能耗降低了99.95%。以太坊的Layer 1还引入了动态代币管理——区块链会自动燃烧部分交易费，以调节ETH供应，防止过度通胀。

索拉纳在速度和成本方面竞争。其Layer 1架构每秒可处理多达50,000笔交易，而以太坊基础层的TPS为12-15。这一吞吐量来自优化的共识设计和并行交易处理。

莱特币从比特币的代码分叉，但调整了算法以实现更快的区块时间和更低的手续费。其Layer 1仍使用工作量证明，但更注重速度而非比特币的安全优先。

卡尔达诺结合了权益证明和学术研究原则。由以太坊前成员查尔斯·霍斯金森创立，卡尔达诺的Layer 1强调同行评审开发和第三方应用支持。

核心挑战：Layer 1区块链面临的实际限制

去中心化和安全性需要严格的规则。Layer 1区块链故意采用刚性、确定性的代码——每个人运行相同的协议，每个人验证相同的规则。这种刚性提供了可预测性并防止欺诈，但也带来了以太坊联合创始人Vitalik Buterin所称的“区块链三难困境”：你不能同时最大化去中心化、安全性和可扩展性。必须牺牲其中之一。

比特币优先考虑去中心化和安全性，速度较慢。以太坊也强调去中心化和安全，但在交易吞吐量方面存在瓶颈。索拉纳则优先考虑速度和低成本，但将更多权力集中在较少的验证者手中。

另一个Layer 1的限制是互操作性差。由于每个Layer 1具有独特的代码和标准，在不同区块链之间转移加密货币或跨多个网络使用应用程序在技术上都很困难。像Cosmos和Polkadot这样的项目专门通过构建桥梁和跨链通信协议来解决这一“互操作性问题”。

新兴的扩展方案正在出现。以太坊开发者正在研究“分片（sharding）”，将区块链拆分成更小的数据段。这减少了每个节点的计算负担，使网络能够处理更多交易，而无需每个参与者都存储完整的账本。

Layer 1与Layer 2：理解层级关系

随着加密货币的成熟，开发者意识到可以在已建立的Layer 1区块链之上构建二级系统。这些Layer 2解决方案继承了Layer 1的安全性，同时增加了新功能。

像Arbitrum、Optimism和Polygon这样的Layer 2网络运行在以太坊的Layer 1之上。用户将资产转移到这些Layer 2系统，以获得更快的速度（有时快100倍）和大幅降低的手续费。当用户在Layer 2完成交易后，最终结算会返回到以太坊的Layer 1。

关键区别在于：Layer 1区块链发行“币”，如BTC和ETH，是其协议的核心部分。Layer 2项目发行“代币”，只存在于Layer 1之上（如Polygon的MATIC和Arbitrum的ARB）。币是主要的支付方式；代币则是附加功能。

这种分层架构使得Layer 1区块链能够保持安全性和去中心化，而Layer 2解决方案则优化速度和成本。这已成为扩展加密货币网络的标准架构。