什麼是區塊鏈中的Layer 1？

摘要：（如比特幣、幣安鏈、以太坊），以及這些網路的基礎架構。Layer 1區塊鏈無需其他網路參與，即可驗證並完成交易。提升Layer 1網路的可擴展性非常困難，比特幣就已經印證了這一點。為解決這一問題，開發人員創建了依靠Layer 1網路的安全性和共識運作的Layer 2協議。比特幣的閃電網路就是Layer 2協議的一個典型例子。閃電網路允許用戶先進行自由交易，隨後再將其寫入主鏈。

Layer 1和Layer 2這兩個術語可以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和以太坊之間、Polkadot和它的平行鏈之間是何種關係，那麼瞭解不同的區塊鏈層次有助於解開謎團。

什麼是Layer 1？

Layer 1網路是底層區塊鏈的別稱。幣安鏈(BNB)、以太坊(ETH)、比特幣(BTC)和Solana都屬於Layer-1協議。我們稱之為Layer 1，是因為它們是所在生態系統中的主要網路。與之相對的鏈下解決方案和Layer 2解決方案都是在主鏈上搭建的。換言之，Layer 1協議能夠在自身的區塊鏈上處理並完成交易，同時自帶用於支付交易費用的原生代幣。

Layer 1網路普遍存在難以擴容的問題。面對日益增長的交易需求，比特幣和其他大型區塊鏈都在力圖加快交易的處理速度。比特幣使用的工作量證明(PoW)共識機制需要大量計算資源。 

PoW兼顧了去中心化和安全性，但在交易高峰期，網路運行速度仍會下降，從而導致交易確認時間延長，費用上漲。

多年以來，區塊鏈開發人員一直在研究可拓展性解決方案，但是至今仍未就最優替代方案達成一致。Layer 1擴容的可選方案包括：

1. 擴大區塊規模，使每個區塊能夠處理更多交易。

2. 更改共識機制。即將上線的以太坊2.0版本就採用了這一方案。

3. 實施分片， 分割資料庫。

改進Layer 1需要大費一番周折。很多情況下，不是所有網路用戶都會同意這樣的變更。這麼做可能會導致社區分裂，甚至發生硬分叉。2017年比特幣分裂出比特幣現金就是硬分叉的後果。

隔離見證(SegWit)

比特幣的SegWit（隔離見證）是Layer 1擴容解決方案的一個例子。隔離見證通過改變區塊數據的組織方式（將數字簽名從交易數據中移除）增加了比特幣的吞吐量。這麼做可以釋放區塊空間，使每個區塊能夠處理更多交易，而且不會影響網路的安全。Segwit是通過反相相容的軟分叉實施的。這意味著，還沒有通過更新來包含隔離見證(SegWit)的比特幣節點仍能處理交易。

什麼是Layer 1分片？

分片是一種常見的Layer 1擴展解決方案，可用於增加交易的吞吐量。這是一種資料庫分割技術，可以應用於區塊鏈的分佈式帳本。網路連同上面的節點一起被分割成不同的分片，以此平攤工作量並提升交易速度。每個分片處理整個網路的一部分活動，即每個分片都有自己負責的交易、自己的節點和獨立的區塊。

分片後，無需在每個節點上保存完整的區塊鏈副本。每個節點會將完成的工作寫入主鏈，即時共用本地數據，包括地址餘額和其他關鍵參數。

Layer 1與Layer 2對比

Layer 1存在一些無法突破的瓶頸。由於受到技術限制，區塊鏈主網很難或幾乎不可能實施某些變更。例如，以太坊正在升級過渡到權益證明(PoS)系統，但是整個流程已耗時數年。

由於可擴展性問題，Layer 1本身並不適合某些用例。比特幣網路的交易流程耗時過長，現實中不可能在網路上運行任何區塊鏈遊戲。但是，遊戲的開發人員可能仍然想利用Layer 1的安全性和去中心化屬性。那麼，最佳辦法就是在這一網路上構建Layer 2解決方案。

閃電網路

Layer 2解決方案以Layer 1為構建基礎，並依靠Layer 1完成交易。閃電網路就是一個著名的示例。在流量高峰期要花費數小時才能在比特幣網路上完成一筆交易。而閃電網路允許用戶在主鏈下使用比特幣進行快速支付，稍後再將餘額提交至主鏈。這樣可以將所有人的交易匯總成一份最終記錄，從而節省時間和資源。 

當今的區塊鏈生態體系中有多個Layer 1網路和Layer 2協議。雖然很容易混淆，但只要掌握了基礎概念，就能輕鬆理解整體架構。在研究新的區塊鏈專案，尤其是專注於網路互操作性和跨鏈解決方案的專案時，掌握基礎概念非常實用。