既生ETH-Layer2，何生Alt-Layer1？

ArkStream Capital ｜2023-08-16 10:08

市场上既然有那么多Layer2，为何还要新Layer1？新公链存在的意义是什么？

新公链身处的环境

如果区块链世界存在万有引力定律，那么当前，比特币和以太坊犹如其中最亮的两颗恒星，照亮了这片璀璨的星域。而它们之所以能够在繁星点点中独放异彩，闪烁出耀眼的光芒，根源在于他们各自拥有独创性的技术落地（即区块链和智能合约平台），以及多年持续不断的迭代升级，由此累积形成的庞大的市值、繁荣的生态和活跃的社区。

曾经，在2017年到2021年的那个加密货币周期，我们经常听到“以太坊杀手”这个词汇，不少新公链以超越以太坊作为目标，提出各自的技术架构和实现方案，例如，提出历史证明（Proof of History）的Solana，采用雪崩协议和子网功能的Avalanche，主打分片技术的NEAR，使用共识和计算分离的Flow，有并行处理和异步通信能力的EOS，有DAG交易结构的IOTA，以及原生内置多链支持的Polkadot和Cosmos等。不得不说，它们都曾在特定的时间段内，在链上用户日活、DApps开发以及TVL等数据指标上取得成就。然而，随着各自不同的原因（如团队躺平和资方垮台等）以及以太坊的Rollup二层陆续上线，情况悄然在变化，最明显的是，在DeFiLlama的公链TVL排行榜，Arbitrum和Optimism后来居上的超越了大部分Alt L1。此外，一些创新性的项目也将重心迁移到Rollup二层网络，最具代表性的例子就是从Avalanche迁移到Arbitrum的衍生品平台GMX。

在当前的时点，比特币和以太坊的稳定发展，以及二层网络的急速壮大，显然在对曾经热闹的Alt-L1市场构成挤压。许多Alt-L1项目似乎都处在一个“停滞”的瓶颈期，这给新公链预示了一个并不乐观的未来。以最近一年的Move系新公链Aptos和Sui为例，市场对它们的声音变化非常巨大。在主网未上线之前，大家热衷于深度解读它们的白皮书和技术架构，对其应用场景进行美好的设想，开发者疯狂学习新的合约语言和DApps项目方争夺新公链DApps的各个生态位。然而，在公链主网上线，尤其是代币发行之后，随着DApps生态的低迷和TVL数据的不振，一切好像又离我们远去。

PS：考虑到隐私公链强调匿名性和保护用户隐私、存储公链强调去中心化存储，它们的设计理念和技术路线与通用型公链有一定差异。为了让讨论更加聚焦和深入，我们暂时不探讨隐私公链和存储公链。

新公链研发的必要性

可以肯定地说，现如今想要开发并落地新的公链，以挑战比特币和以太坊这两大巨头，甚至是新生茁壮的二层网络，都无疑是一项充满挑战的事业。这让我们不禁思考一个问题，新公链到底有没有必要继续研发呢？

答案是肯定的。站在Mass Adoption的角度说，现在整个Web3从2020年至今，拥有了DeFi、NFT、Metaverse等丰富多彩的新增应用场景，用户的普及程度也上升到百万甚至千万级别，但即便如此，相比于那些早已实现Mass Adoption的技术，例如搜索引擎和即时通讯等，Web3的发展空间仍然巨大。如果将Web3的基础设施公链和传统的云计算进行类比，那么公链服务的应用数量和用户数量仍处于快速发展阶段，远不能说达到大规模应用的成熟阶段。所以，未来的市场蛋糕之大，需求变化之快，将会催生服务能力和响应速度优秀的公链出现，而目前，在公链这个领域里面，取得先机并获得广泛认可和市场占有率的是比特币和以太坊，但这并不意味着其他Alt-L1和新公链没有生存空间，以及没有在某些细分领域弯道超车的机会。正因如此，机构们愿意将大量的资金投入到公链这个领域，并不是单纯出于财务投资的考虑，而是基于对Web3未来的判断和公链的重要性而做出的决策。

硬实力和软实力

当我们去研究分析公链时，可以从硬实力和软实力两个方面进行评估。硬实力主要关注公链涉及的技术创新，如P2P网络、共识机制、区块数据结构、智能合约语言和虚拟机、代币经济等，以及技术发展路线与现状的适应调整能力。软实力则更多涉及商务运作能力、生态搭建和资本协调等方面。在公链的研发、落地和发展过程中，这两种实力缺一不可。如果只有硬实力而缺乏软实力，容易陷入闭门造车的困境；而如果只有软实力而缺乏硬实力，必然走得不远。

对于硬实力而言，Alt-L1容易出现技术呆板和固执的情况，这也正是为什么我们会去强调技术发展路线与现状的适应调整能力。比特币在中本聪创立不久之后，整个网络和社区发展都是Organic的，在涉及重大功能变化和新鲜功能支持时，整体推进会缓慢和保守，但现在也同样开始紧随时代发展，例如近期火热的Ordinals协议。以太坊的扩展方案在正式进入Rollup为中心之前，也曾一度盛行过Plasma方案。去年以太坊公布的新版发展路线图，我们可以看到协议层面的重心主要都是在PoS共识机制安全性和去中心化的优化，数据分片和Rollup的结合，而其中原本的目标eWASM和状态分片已经被其他功能替换出局。

创新技术的探索

以太坊的Frontier前沿在2015年上线之时，提供了基本可用的网络，包含的特性有PoW共识机制、交易、账户模型以及核心的EVM智能合约平台等，此后多年，以太坊一直不断迭代升级，例如：2016年更加稳定和高效的Homestead、2017年通过预编译合约方式支持ZK-Snarks证明链上验证的Metropolis Byzantium，2020年支持PoS功能的Beacon Chain，2021年引入基于市场交易费用模型EIP-1559的London Hard Fork，2022年正式关闭PoW和开启PoS的巴黎升级（ETH Merge）。以太坊秉承区块链开放自由的精神，始于丰富的可编程性，又未曾停下脚步，用过去一次又一次的升级，展示一个公链在创新技术的探索之路持续发展的姿态。

既生ETH-Layer2，何生Alt-Layer1？

正因如此，不管是关注一级市场未上线的新公链，还是热衷二级市场上线多时的老公链，那些勇于探索创新技术的新老公链，都是值得我们关注和学习的标的。

既生ETH-Layer2，何生Alt-Layer1？

接下来，我们暂且忽略公链经济模型设计的优劣，市场代币的表现好坏，结合Electric Capital提供的开源开发者数据面板，挑选以太坊之外的一些有意思的公链，对它们独有的或者标志性的创新技术做进一步的研究。

Polkadot - Substrate

Polkadot用区块链平行化的技术引入了中继链和平行链的概念，通过跨链通信协议XCMP实现了多个区块链的共享安全和互通通信。支持Polkadot这些功能特性的技术框架正是Substrate。Substrate提供了最小的开发单元Pallets，抽象提取了各种功能模块，例如资产、质押和EVM等，在Pallets基础上分别提供了开发框架Frame和区块链可定制的Runtime。结合独特的异步模型和平行链分片机制，Substrate提供了大量交易同时处理的能力，提高了整体网络的吞吐量和性能。此外，Substrate也支持插拔式的共识机制，开发人员可以根据需求选择不同的共识算法，还有，Substrate内置了以太坊EVM和WASM运行时，也方便以太坊生态的应用迁移和开发。最后，Substrate支持链上热升级，可以在不中断网络的情况下对区块链进行升级和更新。

既生ETH-Layer2，何生Alt-Layer1？

Cosmos - Tendermint / Sovereign Chain / App Chain /IBC

Tendermint是首批实现了拜占庭容错的PoS共识算法，也是以太坊的PoS算法灵感来源之一。Sovereign Chain和App Chain的概念完美地体现了Cosmos去中心化的多链理念，既允许各个主权链拥有自己的共识机制，经济模型和治理规则，也允许特定的应用或者服务，直接通过Cosmos的网络搭建小型应用链。两者之间又可以用IBC互相通信和交互，整体构建出一个Cosmos倡导的多链Internet。

Cosmos的两大核心开发套件：实现Tendermint共识算法和定义应用链接口ABCI的共识引擎CometBFT（Tendermint Core升级继承者）、支持IBC和CosmWasm等的Comos SDK。对应的生态面貌是，Cosmos网络的中心Cosmos Hub和连接到Cosmos Hub各种Zones。从2019年Cosmos主网上线至今，IBC早已从支持最初的Zones互连、Zones和Hub互连，到链间账户（ICA）和链间安全（ICS）等更丰富和完善的功能，Cosmos Hub也将2022年9月作为关键转折点，正式从第一阶段开启（Initiation）过渡进入到第二阶段集成（Integration）。

既生ETH-Layer2，何生Alt-Layer1？

Sei Network - 专为Trading优化

作为近期上线的热门Cosmos生态应用链，Sei 拥有一个内置的订单匹配引擎，亚秒级的结算速度，订单的并行化处理，单区块订单执行等特性。Sei所有这些定制化的功能都是在基础层完成的，主要是通过 ABCI++ 实现了他们的一些优化，ABCI++ 是即将对 Cosmos 的 ABCI 进行的升级，可以让共识的每个步骤都是可编程的。

Solana - Proof of History

Proof of History（PoH）是一种创新的时间证明技术，可以理解为分布式系统里面的全局时钟实现机制，用于协调分布式系统节点之间的操作和时间顺序。通过在每个区块中嵌入时间戳，PoH构建了Solana网络里面一个全局共享的时间序列，使得网络中的节点可以轻松验证交易发生的顺序和时间。这样，不仅能够提高整个网络的吞吐量和性能，还能够有效防止恶意篡改和重放攻击。

NEAR - Nightshade Sharding / Beacon chain

源于以太坊早期的分片思路，同样继承了Beacon chain的概念，但又对每个分片的出块者和验证者做了优化。每个分片都有一组出块者负责生成区块，并将区块中的交易和状态数据打包。由于每个分片相对独立，每个出块者只需关注自己所属的分片，可以独立地生成区块，而无需与其他分片的出块者进行协调。验证者也只用验证属于自己分片的交易和状态，而不用关注整个网络的状态。这样可以提高出块和验证的效率，从而能够处理更多的交易和状态更新。

Avalanche - 雪崩共识

雪崩协议通过引入一种雪崩效应的投票机制，使得节点能够迅速达成共识，并在整个网络中形成一致的决策序列。协议的关键在于多轮投票和迭代决策的过程，通过不断的投票和反馈，网络中的节点逐步收敛到一个一致的共识结果。由于节点可以并行投票和决策，整个系统的并行处理能力得到提高，并且雪崩协议也允许节点的动态进出和投票规则和参数的适应调整，从而实现灵活的扩展性。

Flow - 多节点架构

流水线式的多节点架构。执行节点负责交易的执行，做到交易的海量处理和计算操作。验证节点监视和验证执行节点的计算结果，确保执行节点按照规则正确执行智能合约，并验证计算的准确性和一致性。共识节点负责交易的排序和区块的生成，任务是确保网络的安全性。这样的多节点架构，不得不感慨，彷佛是将现在模块化区块链倡导的执行层、数据可用层，结算层，共识层直接在公链层面实现出来。

Monad - 异步并发交易

Monad是EVM兼容的L1，交易也是EVM等效的。为了提高TPS，Monad会识别和标识互不影响的交易，进而消除这些交易的共同依赖，然后通过异步执行的机制实现高并发的交易性能。

Diem/Libra - Move

Facebook/Meta的Diem（前身Libra）自诞生以来，备受全世界圈内外的关注，不管是出于传统监管机构的批评，抑或是原生Web3世界的质疑，Diem的初衷都是希望可以服务全球数十亿人群，让他们可以充分享受媲美传统银行账户支付系统的金融服务。为此，Diem在技术方面设计了高性能的验证节点，以及兼顾资产安全性和智能合约执行效率的Move语言和对应的Move虚拟机。然而，迫于监管和政策等原因，Diem并未能如期上线主网，随之而来的是，Diem团队在继承这些技术积累之后，又派生三个不同探索路线的公链项目，它们分别随后提到的Sui Network、Aptos和Linera。

Sui Network - Causal Order / Object Model

对于交易采取类似于DAG的处理方法，结合独有的对象模型和如同快照的版本号管理机制，从而让交易不再需要进行完整的顺序排列，只需要进行因果顺序排列即可，这样自然可以获得海量的并行执行能力。当然，这背后的技术支撑也源于Sui在Move语言的对象系统做了优化调整，增加了与Web3相关的众多资产属性。

Aptos - Block-STM

Block-STM的并行执行引擎就像是乐观欺诈证明的Rollup那样，直接在一层公链引入了乐观锁并发控制机制。当然，乐观锁这种技术在传统数据库一直有广泛的应用，不过，由于乐观锁在写入操作频繁的场景容易出现较高的冲突率和重试率，反而不如悲观锁适合并发高频的场景。这里，Aptos也通过预处理和交易事务拆分等方案对此做了优化。

Linera - Microchains

如果说Sui Network和Aptos很好地发挥了Diem的Move语言特性，那么Linera则很好地继承了Diem的共识机制。甚至追根溯源的说，Linera的技术架构，来自于Facebook最初的FastPay项目，而FastPay更像是Diem/Libra的前身，在快速、安全和低延迟的大规模支付场景提供了具体的设计理念和深入的技术细节。

Linera整体在架构扩展性方面做了不少研究，主要是通过Microchains实现。由用户端维护Microchains，形成的Multi-chain网络。Microchains可以进行公有化或者私有化，跨Microchains之间的通信用的是异步消息，整个网络使用同一套验证者集和DPoS共识保障和执行，验证者节点负责消息传递和状态同步。另外，验证者节点也承担公有化Microchains的运行和维护。

在某种程度上，Linera的技术架构和理念和当下流行的云原生有着类似的设计，Microchain对应于众多镜像的容器、App对应于镜像的实例。这样的架构如同云原生基建那样，在弹性和容错性方面具有很好的表现。当然，如何安全高效解决Microchain之间的通信和同步，则是Linera作为公链要面对和解决的不一样核心问题。

既生ETH-Layer2，何生Alt-Layer1？

正如云原生架构近十年左右通过自身的优势，逐步占领传统应用架构的选型。这样后来居上甚至反超的现象，让我们相信对Linera的投资，是我们在坚定期待，立足于Diem/Fastpay的成熟方案，又有独特创新技术的Linera，在未来总有一天可以在某些应用场景超越以太坊。

结语

不知道是不是错觉，将这些公链的创新技术再次翻看温习过后，竟然会觉得现在以太坊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），就连新型叙事Restaking的某些想法，也和Polkadot的质押DOT做插槽拍卖、Cosmos 2.0的ICS有些神似。Layer2的兴起与以太坊的强大紧密相连，然而，新公链的探索与Layer2一样重要，甚至是超过，新公链在技术和方案探索的创新和突破，将大大提高整个Web3行业的基础服务能力上限。

当过往的公链为整个行业积累越多的成熟经验，公链赛道越有可能在创新型公链的探索中诞生更为强大的新公链。正如当初中本聪可以用工作量证明机制和UTXO模型，结合公私钥密码学、P2P网络和链式区块等技术创造性的提出比特币这个去中心化的区块链网络，而现在乃至未来，我们更是有理由相信，基于上述新老公链的创新技术，在Web3的世界里，必然会出现糅合百家之长，实现Mass Adoption重任的公链。我们可以看到，特别是以Cosmos系（如Sei Network）和Diem系/Move语言系（如Linera为代表）的创新型公链，将继续探索区块链在不同纬度的可能性，去挑战以太坊的地位，去延展公链的天花板！