一文读懂区块链 Layer 1

要点

• Layer 1 指的是基础区块链网络（例如比特币、BNB Chain 或以太坊），能够在不依赖其他网络的情况下自行验证并最终确认交易。
• Layer 1 区块链面临一项根本性挑战：在保持安全性和去中心化的同时，实现扩容以处理高交易量。
• 常见的 Layer 1 扩容方案包括增加区块大小、更改共识机制以及实施分片技术。
• Layer 2 协议构建在 Layer 1 网络上以扩展其能力，同时借助基础层来保障安全性和最终结算。比特币的闪电网络便是其中一例。

简介

Layer 1 一词指基础区块链网络（例如比特币、以太坊或 BNB Chain），负责处理和结算交易。理解 Layer 1 是理解区块链生态结构的基础，包括以太坊等网络与其 Layer 2 扩容方案之间的关系。

Layer 1 和 Layer 2 是用于描述不同区块链、项目及开发工具架构的术语。如果您曾思考过 Polygon 与以太坊的关系，或者为什么某些应用会构建在独立网络上而非直接构建在比特币上，请跟随本文一起了解这些层级结构背后的理念。

什么是 Layer 1？

Layer 1 网络是基础区块链的另一种称呼。BNB Smart Chain (BNB)、以太坊 (ETH)、比特币 (BTC) 以及 Solana 都是 Layer 1 协议，因为它们是各自生态中的主网络。当一个协议能够在其自有区块链上处理并最终确认交易，而无需依赖其他网络来提供安全性或共识时，该协议就属于 Layer 1。Layer 1 区块链也拥有自己的原生代币，用于支付交易手续费。

相比之下，Layer 2 解决方案则构建在这些基础网络之上。它们依赖 Layer 1 进行最终结算，同时在主链之外更高效地处理交易。

Layer 1 扩容

Layer 1 网络面临的一个常见挑战是可扩展性。在需求高峰期，比特币等大型区块链可能难以快速处理交易。比特币采用工作量证明 (PoW) 共识机制，这是一种需要大量计算资源的机制。比特币的吞吐量受其出块间隔和区块容量的限制，因此在需求旺盛的时期，交易可能会在内存池中停留更久，用户也可能需要支付更高的手续费才能更快获得确认。

多年来，开发者一直在研究 Layer 1 的扩容方案。常见方法包括：

• 增加区块大小，使每个区块可以处理更多交易。
• 更改共识机制，例如以太坊从工作量证明过渡到权益证明 (PoS)，并于 2022 年 9 月完成“合并”升级。
• 实施分片，这是一种数据库分区形式，可将网络工作负载拆分到多个并行分段中。

Layer 1 优化需要全网范围内的大量协调。在许多情况下，并非所有参与者都会同意某项变更，这可能导致社区分裂或硬分叉。例如，比特币现金就是在 2017 年因对区块大小存在分歧而发生硬分叉后诞生的。

隔离见证

Layer 1 扩容方案的一个示例是比特币的隔离见证 (SegWit)。隔离见证通过重组区块数据结构，将数字签名从交易输入字段中移出，从而提升了比特币的吞吐量。这在不降低安全性的情况下为每个区块腾出了更多空间以容纳更多交易。该方案以逆向兼容的软分叉形式实施，意味着旧有节点仍可处理交易。

什么是 Layer 1 分片？

分片是一种 Layer 1 扩容技术，将区块链网络划分为多个更小的分段，每个分段称为一个“分片”。每个分片负责处理网络交易的一部分，并维护自己的节点和区块，从而分摊工作负载，无需每个节点都处理所有交易。

通过分片，单个节点无需存储整个区块链的完整副本。相反，每个节点会将其分片中已完成的工作传回主链，并共享其本地状态，包括账户余额和关键指标。这可以在无需每位参与者升级硬件的情况下，显著提升交易吞吐量。

Layer 1 与 Layer 2

并非所有优化都能在 Layer 1 上实现。由于技术限制以及达成全网共识的挑战，某些变更在基础区块链上难以实施或推进缓慢。以太坊向权益证明 (PoS) 的过渡历经多年开发，最终于 2022 年 9 月完成。此后，以太坊持续推进 Layer 1 升级，包括 Dencun（2024 年 3 月），为 Layer 2 汇总引入了更低成本的数据可用性，以及 Pectra（2025 年 5 月），提高了质押上限并改进了账户功能。

部分用例无法仅依靠 Layer 1 实现。例如，由于交易确认速度较慢以及其他限制（如智能合约功能被刻意限制），区块链游戏无法在比特币网络上实际运行。解决方案是在 Layer 2 协议上构建，在受益于基础层安全性的同时，更高效地处理交易。

闪电网络

闪电网络是构建在比特币上的一款知名 Layer 2 解决方案。在网络交易量较大时，比特币交易可能需要较长时间才能获得确认。闪电网络允许用户在主链之外进行快速、低成本的支付，并在稍后将最终的余额记录回比特币主链。这一机制实际上将多笔交易打包成一条链上记录，从而节省了时间并降低了费用。

Layer 1 区块链示例

Layer 1 区块链种类繁多，各自以不同的方式应对去中心化、安全性与可扩展性之间的“区块链三元悖论”。以下为部分示例。

MultiversX（原 Elrond）

MultiversX（于 2022 年 11 月由 Elrond 更名而来）是一条通过分片技术提升性能的 Layer 1 网络。它的两大关键特性是安全权益证明 (SPoS) 和自适应状态分片。自适应状态分片意味着分片会随着网络的扩张或收缩而自动拆分与合并，同时验证者会在不同分片之间轮换，以降低协同攻击的风险。其原生代币 EGLD 用于支付交易手续费、部署去中心化应用 (dApp) 以及奖励网络验证者。

THORChain

THORChain 是一条基于 Cosmos SDK 构建的 Layer 1 网络，旨在打造去中心化的跨链交易平台。它允许用户在不同区块链之间直接兑换资产，无需进行封装或锚定，从而降低了传统跨链桥所伴随的部分托管风险。其自动做市商 (AMM) 模式以原生代币 RUNE 作为所有流动性资金池的基础交易对。RUNE 同时也用于支付交易手续费和保障网络安全。

Kava

Kava 是一条将 Cosmos SDK 与以太坊虚拟机 (EVM) 以共链形式相结合的 Layer 1 区块链。这种双链架构使开发者能够构建同时运行于 Cosmos 和以太坊两大生态中的去中心化应用。Kava 采用 Tendermint 权益证明机制，并提供由 KavaDAO 资助的链上开发者激励。其原生代币 KAVA 用于支付手续费、参与质押和治理，此外还发行了与美元挂钩的稳定币 USDX。

IoTeX

IoTeX 是一个专注于将区块链与物联网 (IoT) 相结合的 Layer 1 网络。它允许用户通过 MachineFi 系统控制物联网设备所产生的数据并从中获利。IoTeX 支持多种 Layer 2 协议，以满足特定的物联网应用需求，并使用其原生代币 IOTX 来支付手续费，以及用于质押、治理和网络验证。

常见问题

Layer 1 与 Layer 2 有何区别？

Layer 1 是基础区块链（例如比特币或以太坊），负责处理并最终确认其自身的交易。Layer 2 则是构建在 Layer 1 网络之上的协议，可在主链之外处理交易，然后将最终状态结算回 Layer 1。Layer 2 解决方案在依赖底层 Layer 1 网络安全性的同时，能够提升交易速度并降低成本。

区块链中的分片是什么？

分片是一种 Layer 1 扩容技术，将区块链网络拆分为多个更小的分段，每个分段称为一个“分片”。每个分片并行处理网络交易的一部分，而无需每个节点都处理所有交易。这可以显著提高网络整体的交易吞吐量。

为什么 Layer 1 扩容存在挑战？

Layer 1 扩容需要对基础协议进行修改，这意味着需要在庞大且分布式的网络参与者之间达成共识，这些参与者包括节点运营者、矿工或验证者以及开发者。意见分歧可能导致硬分叉。即使各方就某项修改达成一致，要在不牺牲安全性或去中心化特性的前提下安全地实施该修改，也可能需要多年的开发和测试。

什么是区块链三元悖论？

区块链三元悖论指的是同时实现去中心化、安全性和可扩展性这三大目标所面临的挑战。优化其中一项，通常需要以牺牲另一项为代价。例如，提高吞吐量（即可扩展性）可能需要更强的硬件（从而降低去中心化程度）或更少的验证者（从而降低安全性）。大多数 Layer 1 区块链都会在这三大属性之间进行有意识的权衡取舍。

“合并”升级之后，以太坊仍是 Layer 1 区块链吗？

是的。“合并”升级（2022 年 9 月）之后，以太坊仍是 Layer 1 区块链。此次升级将网络从工作量证明 (PoW) 过渡到了权益证明 (PoS) 机制。“合并”属于共识层的变更，并未改变以太坊作为基础网络的角色。以太坊至今仍继续作为众多 Layer 2 汇总网络的结算层，这些网络包括 Arbitrum、Optimism 和 Base。

结语

近年来，Layer 1 生态发生了显著的演进。作为规模最大的 Layer 1 区块链之一，以太坊向 PoS 的过渡及其后续升级，巩固了其作为越来越多 Layer 2 汇总网络基础层的地位。与此同时，其他 Layer 1 网络也在持续探索应对可扩展性挑战的不同路径，从分片到共链架构，再到跨链互操作性。

在评估区块链项目时，理解 Layer 1 与 Layer 2 之间的区别对投资者至关重要，尤其是那些专注于网络互操作性和跨链解决方案的项目。当网络做出架构选择时，往往反映了其在去中心化、安全性和可扩展性之间做出的特定权衡。

免责声明：本文内容按“原样”提供，仅作一般资讯及教育用途，不构成任何陈述或保证。本文不应解释为财务、法律或其他专业建议，且未推荐您购买任何特定产品或服务。您应自行向合适的专业顾问寻求建议。如内容由第三方投稿，请注意相关观点属于第三方投稿人，不一定反映币安学院的观点。数字资产价格可能会波动。您的投资价值可能会下跌或上涨，且投资本金可能无法收回。您对自己的投资决策全权负责，币安学院对您可能遭受的任何损失概不负责。欲知详情，敬请参阅我们的使用条款、风险提示和币安学院条款。

数据与内容来源： Binance 免责声明： 本文所引用的 Binance 平台数据及观点仅供参考，加密资产投资具有高风险，请投资者根据自身风险承受能力理性决策。