既生ETH-Layer2 何生Alt-Layer1？

發表於 2023-08-16 10:26 作者： 金色財經

作者：ArkStream Capital

新公鏈身處的環境

如果區塊鏈世界存在萬有引力定律，那么當前，比特幣和以太坊猶如其中最亮的兩顆恆星，照亮了這片璀璨的星域。而它們之所以能夠在繁星點點中獨放異彩，閃爍出耀眼的光芒，根源在於他們各自擁有獨創性的技術落地（即區塊鏈和智能合約平台），以及多年持續不斷的迭代升級，由此累積形成的龐大的市值、繁榮的生態和活躍的社區。

曾經，在2017年到2021年的那個加密貨幣周期，我們經常聽到“以太坊殺手”這個詞匯，不少新公鏈以超越以太坊作爲目標，提出各自的技術架構和實現方案，例如，提出歷史證明（Proof of History）的Solana，採用雪崩協議和子網功能的Avalanche，主打分片技術的NEAR，使用共識和計算分離的Flow，有並行處理和異步通信能力的EOS，有DAG交易結構的IOTA，以及原生內置多鏈支持的Polkadot和Cosmos等。不得不說，它們都曾在特定的時間段內，在鏈上用戶日活、DApps开發以及TVL等數據指標上取得成就。然而，隨着各自不同的原因（如團隊躺平和資方垮台等）以及以太坊的Rollup二層陸續上线，情況悄然在變化，最明顯的是，在DeFiLlama的公鏈TVL排行榜，Arbitrum和Optimism後來居上的超越了大部分Alt L1。此外，一些創新性的項目也將重心遷移到Rollup二層網絡，最具代表性的例子就是從Avalanche遷移到Arbitrum的衍生品平台GMX。

在當前的時點，比特幣和以太坊的穩定發展，以及二層網絡的急速壯大，顯然在對曾經熱鬧的Alt-L1市場構成擠壓。許多Alt-L1項目似乎都處在一個“停滯”的瓶頸期，這給新公鏈預示了一個並不樂觀的未來。以最近一年的Move系新公鏈Aptos和Sui爲例，市場對它們的聲音變化非常巨大。在主網未上线之前，大家熱衷於深度解讀它們的白皮書和技術架構，對其應用場景進行美好的設想，开發者瘋狂學習新的合約語言和DApps項目方爭奪新公鏈DApps的各個生態位。然而，在公鏈主網上线，尤其是代幣發行之後，隨着DApps生態的低迷和TVL數據的不振，一切好像又離我們遠去。

PS：考慮到隱私公鏈強調匿名性和保護用戶隱私、存儲公鏈強調去中心化存儲，它們的設計理念和技術路线與通用型公鏈有一定差異。爲了讓討論更加聚焦和深入，我們暫時不探討隱私公鏈和存儲公鏈。

新公鏈研發的必要性

可以肯定地說，現如今想要开發並落地新的公鏈，以挑战比特幣和以太坊這兩大巨頭，甚至是新生茁壯的二層網絡，都無疑是一項充滿挑战的事業。這讓我們不禁思考一個問題，新公鏈到底有沒有必要繼續研發呢？

答案是肯定的。站在Mass Adoption的角度說，現在整個Web3從2020年至今，擁有了DeFi、NFT、Metaverse等豐富多彩的新增應用場景，用戶的普及程度也上升到百萬甚至千萬級別，但即便如此，相比於那些早已實現Mass Adoption的技術，例如搜索引擎和即時通訊等，Web3的發展空間仍然巨大。如果將Web3的基礎設施公鏈和傳統的雲計算進行類比，那么公鏈服務的應用數量和用戶數量仍處於快速發展階段，遠不能說達到大規模應用的成熟階段。所以，未來的市場蛋糕之大，需求變化之快，將會催生服務能力和響應速度優秀的公鏈出現，而目前，在公鏈這個領域裏面，取得先機並獲得廣泛認可和市場佔有率的是比特幣和以太坊，但這並不意味着其他Alt-L1和新公鏈沒有生存空間，以及沒有在某些細分領域彎道超車的機會。正因如此，機構們愿意將大量的資金投入到公鏈這個領域，並不是單純出於財務投資的考慮，而是基於對Web3未來的判斷和公鏈的重要性而做出的決策。

硬實力和軟實力

當我們去研究分析公鏈時，可以從硬實力和軟實力兩個方面進行評估。硬實力主要關注公鏈涉及的技術創新，如P2P網絡、共識機制、區塊數據結構、智能合約語言和虛擬機、代幣經濟等，以及技術發展路线與現狀的適應調整能力。軟實力則更多涉及商務運作能力、生態搭建和資本協調等方面。在公鏈的研發、落地和發展過程中，這兩種實力缺一不可。如果只有硬實力而缺乏軟實力，容易陷入閉門造車的困境；而如果只有軟實力而缺乏硬實力，必然走得不遠。

對於硬實力而言，Alt-L1容易出現技術呆板和固執的情況，這也正是爲什么我們會去強調技術發展路线與現狀的適應調整能力。比特幣在中本聰創立不久之後，整個網絡和社區發展都是Organic的，在涉及重大功能變化和新鮮功能支持時，整體推進會緩慢和保守，但現在也同樣开始緊隨時代發展，例如近期火熱的Ordinals協議。以太坊的擴展方案在正式進入Rollup爲中心之前，也曾一度盛行過Plasma方案。去年以太坊公布的新版發展路线圖，我們可以看到協議層面的重心主要都是在PoS共識機制安全性和去中心化的優化，數據分片和Rollup的結合，而其中原本的目標eWASM和狀態分片已經被其他功能替換出局。

創新技術的探索

以太坊的Frontier前沿在2015年上线之時，提供了基本可用的網絡，包含的特性有PoW共識機制、交易、账戶模型以及核心的EVM智能合約平台等，此後多年，以太坊一直不斷迭代升級，例如：2016年更加穩定和高效的Homestead、2017年通過預編譯合約方式支持ZK-Snarks證明鏈上驗證的Metropolis Byzantium，2020年支持PoS功能的Beacon Chain，2021年引入基於市場交易費用模型EIP-1559的London Hard Fork，2022年正式關閉PoW和开啓PoS的巴黎升級（ETH Merge）。以太坊秉承區塊鏈开放自由的精神，始於豐富的可編程性，又未曾停下腳步，用過去一次又一次的升級，展示一個公鏈在創新技術的探索之路持續發展的姿態。

正因如此，不管是關注一級市場未上线的新公鏈，還是熱衷二級市場上线多時的老公鏈，那些勇於探索創新技術的新老公鏈，都是值得我們關注和學習的標的。

接下來，我們暫且忽略公鏈經濟模型設計的優劣，市場代幣的表現好壞，結合Electric Capital提供的开源开發者數據面板，挑選以太坊之外的一些有意思的公鏈，對它們獨有的或者標志性的創新技術做進一步的研究。

Polkadot - Substrate

Polkadot用區塊鏈平行化的技術引入了中繼鏈和平行鏈的概念，通過跨鏈通信協議XCMP實現了多個區塊鏈的共享安全和互通通信。支持Polkadot這些功能特性的技術框架正是Substrate。Substrate提供了最小的开發單元Pallets，抽象提取了各種功能模塊，例如資產、質押和EVM等，在Pallets基礎上分別提供了开發框架Frame和區塊鏈可定制的Runtime。結合獨特的異步模型和平行鏈分片機制，Substrate提供了大量交易同時處理的能力，提高了整體網絡的吞吐量和性能。此外，Substrate也支持插拔式的共識機制，开發人員可以根據需求選擇不同的共識算法，還有，Substrate內置了以太坊EVM和WASM運行時，也方便以太坊生態的應用遷移和开發。最後，Substrate支持鏈上熱升級，可以在不中斷網絡的情況下對區塊鏈進行升級和更新。

Cosmos - Tendermint / Sovereign Chain / App Chain /IBC

Tendermint是首批實現了拜佔庭容錯的PoS共識算法，也是以太坊的PoS算法靈感來源之一。Sovereign Chain和App Chain的概念完美地體現了Cosmos去中心化的多鏈理念，既允許各個主權鏈擁有自己的共識機制，經濟模型和治理規則，也允許特定的應用或者服務，直接通過Cosmos的網絡搭建小型應用鏈。兩者之間又可以用IBC互相通信和交互，整體構建出一個Cosmos倡導的多鏈Internet。

Cosmos的兩大核心开發套件：實現Tendermint共識算法和定義應用鏈接口ABCI的共識引擎CometBFT（Tendermint Core升級繼承者）、支持IBC和CosmWasm等的Comos SDK。對應的生態面貌是，Cosmos網絡的中心Cosmos Hub和連接到Cosmos Hub各種Zones。從2019年Cosmos主網上线至今，IBC早已從支持最初的Zones互連、Zones和Hub互連，到鏈間账戶（ICA）和鏈間安全（ICS）等更豐富和完善的功能，Cosmos Hub也將2022年9月作爲關鍵轉折點，正式從第一階段开啓（Initiation）過渡進入到第二階段集成（Integration）。

Sei Network - 專爲Trading優化

作爲近期上线的熱門Cosmos生態應用鏈，Sei 擁有一個內置的訂單匹配引擎，亞秒級的結算速度，訂單的並行化處理，單區塊訂單執行等特性。Sei所有這些定制化的功能都是在基礎層完成的，主要是通過 ABCI++ 實現了他們的一些優化，ABCI++ 是即將對 Cosmos 的 ABCI 進行的升級，可以讓共識的每個步驟都是可編程的。

Solana - Proof of History

Proof of History（PoH）是一種創新的時間證明技術，可以理解爲分布式系統裏面的全局時鐘實現機制，用於協調分布式系統節點之間的操作和時間順序。通過在每個區塊中嵌入時間戳，PoH構建了Solana網絡裏面一個全局共享的時間序列，使得網絡中的節點可以輕松驗證交易發生的順序和時間。這樣，不僅能夠提高整個網絡的吞吐量和性能，還能夠有效防止惡意篡改和重放攻擊。

NEAR - Nightshade Sharding / Beacon chain

源於以太坊早期的分片思路，同樣繼承了Beacon chain的概念，但又對每個分片的出塊者和驗證者做了優化。每個分片都有一組出塊者負責生成區塊，並將區塊中的交易和狀態數據打包。由於每個分片相對獨立，每個出塊者只需關注自己所屬的分片，可以獨立地生成區塊，而無需與其他分片的出塊者進行協調。驗證者也只用驗證屬於自己分片的交易和狀態，而不用關注整個網絡的狀態。這樣可以提高出塊和驗證的效率，從而能夠處理更多的交易和狀態更新。

Avalanche - 雪崩共識

雪崩協議通過引入一種雪崩效應的投票機制，使得節點能夠迅速達成共識，並在整個網絡中形成一致的決策序列。協議的關鍵在於多輪投票和迭代決策的過程，通過不斷的投票和反饋，網絡中的節點逐步收斂到一個一致的共識結果。由於節點可以並行投票和決策，整個系統的並行處理能力得到提高，並且雪崩協議也允許節點的動態進出和投票規則和參數的適應調整，從而實現靈活的擴展性。

Flow - 多節點架構

流水线式的多節點架構。執行節點負責交易的執行，做到交易的海量處理和計算操作。驗證節點監視和驗證執行節點的計算結果，確保執行節點按照規則正確執行智能合約，並驗證計算的准確性和一致性。共識節點負責交易的排序和區塊的生成，任務是確保網絡的安全性。這樣的多節點架構，不得不感慨，彷佛是將現在模塊化區塊鏈倡導的執行層、數據可用層，結算層，共識層直接在公鏈層面實現出來。

Monad - 異步並發交易

Monad是EVM兼容的L1，交易也是EVM等效的。爲了提高TPS，Monad會識別和標識互不影響的交易，進而消除這些交易的共同依賴，然後通過異步執行的機制實現高並發的交易性能。

Diem/Libra - Move

Facebook/Meta的Diem（前身Libra）自誕生以來，備受全世界圈內外的關注，不管是出於傳統監管機構的批評，抑或是原生Web3世界的質疑，Diem的初衷都是希望可以服務全球數十億人群，讓他們可以充分享受媲美傳統銀行账戶支付系統的金融服務。爲此，Diem在技術方面設計了高性能的驗證節點，以及兼顧資產安全性和智能合約執行效率的Move語言和對應的Move虛擬機。然而，迫於監管和政策等原因，Diem並未能如期上线主網，隨之而來的是，Diem團隊在繼承這些技術積累之後，又派生三個不同探索路线的公鏈項目，它們分別隨後提到的Sui Network、Aptos和Linera。

Sui Network - Causal Order / Object Model

對於交易採取類似於DAG的處理方法，結合獨有的對象模型和如同快照的版本號管理機制，從而讓交易不再需要進行完整的順序排列，只需要進行因果順序排列即可，這樣自然可以獲得海量的並行執行能力。當然，這背後的技術支撐也源於Sui在Move語言的對象系統做了優化調整，增加了與Web3相關的衆多資產屬性。

Aptos - Block-STM

Block-STM的並行執行引擎就像是樂觀欺詐證明的Rollup那樣，直接在一層公鏈引入了樂觀鎖並發控制機制。當然，樂觀鎖這種技術在傳統數據庫一直有廣泛的應用，不過，由於樂觀鎖在寫入操作頻繁的場景容易出現較高的衝突率和重試率，反而不如悲觀鎖適合並發高頻的場景。這裏，Aptos也通過預處理和交易事務拆分等方案對此做了優化。

Linera - Microchains

如果說Sui Network和Aptos很好地發揮了Diem的Move語言特性，那么Linera則很好地繼承了Diem的共識機制。甚至追根溯源的說，Linera的技術架構，來自於Facebook最初的FastPay項目，而FastPay更像是Diem/Libra的前身，在快速、安全和低延遲的大規模支付場景提供了具體的設計理念和深入的技術細節。

Linera整體在架構擴展性方面做了不少研究，主要是通過Microchains實現。由用戶端維護Microchains，形成的Multi-chain網絡。Microchains可以進行公有化或者私有化，跨Microchains之間的通信用的是異步消息，整個網絡使用同一套驗證者集和DPoS共識保障和執行，驗證者節點負責消息傳遞和狀態同步。另外，驗證者節點也承擔公有化Microchains的運行和維護。

在某種程度上，Linera的技術架構和理念和當下流行的雲原生有着類似的設計，Microchain對應於衆多鏡像的容器、App對應於鏡像的實例。這樣的架構如同雲原生基建那樣，在彈性和容錯性方面具有很好的表現。當然，如何安全高效解決Microchain之間的通信和同步，則是Linera作爲公鏈要面對和解決的不一樣核心問題。

正如雲原生架構近十年左右通過自身的優勢，逐步佔領傳統應用架構的選型。這樣後來居上甚至反超的現象，讓我們相信對Linera的投資，是我們在堅定期待，立足於Diem/Fastpay的成熟方案，又有獨特創新技術的Linera，在未來總有一天可以在某些應用場景超越以太坊。

結語

不知道是不是錯覺，將這些公鏈的創新技術再次翻看溫習過後，竟然會覺得現在以太坊Layer2盛行的Rollup As A Service框架和Cosmos的SDK、Polkadot的Substrate那么相似（Optimism的OP Stack、Arbitrum的Orbit、Polygon的zkSupernet、Starknet的Appchains和zkSync的Hyperchains），就連新型敘事Restaking的某些想法，也和Polkadot的質押DOT做插槽拍賣、Cosmos 2.0的ICS有些神似。Layer2的興起與以太坊的強大緊密相連，然而，新公鏈的探索與Layer2一樣重要，甚至是超過，新公鏈在技術和方案探索的創新和突破，將大大提高整個Web3行業的基礎服務能力上限。

當過往的公鏈爲整個行業積累越多的成熟經驗，公鏈賽道越有可能在創新型公鏈的探索中誕生更爲強大的新公鏈。正如當初中本聰可以用工作量證明機制和UTXO模型，結合公私鑰密碼學、P2P網絡和鏈式區塊等技術創造性的提出比特幣這個去中心化的區塊鏈網絡，而現在乃至未來，我們更是有理由相信，基於上述新老公鏈的創新技術，在Web3的世界裏，必然會出現糅合百家之長，實現Mass Adoption重任的公鏈。我們可以看到，特別是以Cosmos系（如Sei Network）和Diem系/Move語言系（如Linera爲代表）的創新型公鏈，將繼續探索區塊鏈在不同緯度的可能性，去挑战以太坊的地位，去延展公鏈的天花板。

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