區(qū)塊鏈層：完整指南區(qū)塊鏈被稱為革命性的，但其潛力的本質(zhì)在于其多層架構(gòu)。這些層決定了信息在分布式網(wǎng)絡(luò)中的傳遞、驗(yàn)證、記錄和訪問方式。從硬件基礎(chǔ)層到面向應(yīng)用的頂層，所有層都具有獨(dú)特的功能，以促進(jìn)區(qū)塊鏈的基本特性：透明性、安全性、去中心化和不可篡改。

在本教程中，我們將探討區(qū)塊鏈的多層結(jié)構(gòu)，并將其從第 0 層分解到第 3 層。我們還將探討區(qū)塊鏈技術(shù)的功能層（硬件、數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)、共識和應(yīng)用程序），以及第 1 層和第 2 層協(xié)議之間的主要區(qū)別。讀完本文后，您應(yīng)該能夠很好地理解區(qū)塊鏈各層如何交互、擴(kuò)展以及如何支持實(shí)際應(yīng)用。

區(qū)塊鏈的多層結(jié)構(gòu)都有那些？L1 與 L2 有什么區(qū)別？新手完整指南

區(qū)塊鏈架構(gòu)

區(qū)塊鏈徹底改變了數(shù)據(jù)存儲、傳輸和保護(hù)的方式，如今已成為 21 世紀(jì)最具革命性的創(chuàng)新之一。其應(yīng)用領(lǐng)域在金融、供應(yīng)鏈和 Web3 業(yè)務(wù)領(lǐng)域擁有巨大的擴(kuò)展空間，因此對區(qū)塊鏈各層及其運(yùn)作方式的理解也正在成倍增長。下文將以通俗易懂、系統(tǒng)化的方式講解區(qū)塊鏈的加密層，以便開發(fā)者和投資者更好地理解其背后的運(yùn)作機(jī)制。

區(qū)塊鏈其實(shí)就是一個分布式、永久的賬本，用于維護(hù)網(wǎng)絡(luò)上的交易數(shù)據(jù)。比如，比特幣就基于 Layer 1 區(qū)塊鏈，它擁有自己的共識、數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)。比特幣的每筆交易都會被記錄在這個賬本上，因此它是一個開放安全的系統(tǒng)，任何人都可以審計(jì)。

與傳統(tǒng)的中心化系統(tǒng)不同，區(qū)塊鏈架構(gòu)不存在單點(diǎn)故障。由于系統(tǒng)在驗(yàn)證者（或節(jié)點(diǎn)）鏈上復(fù)制，因此極難被黑客入侵或偽造。區(qū)塊鏈層確保透明度，減少第三方使用，并降低運(yùn)營成本。

現(xiàn)在讓我們詳細(xì)討論區(qū)塊鏈架構(gòu)的各個層，看看它們各自如何有助于構(gòu)建一個安全和分散的數(shù)字系統(tǒng)。

區(qū)塊鏈的 5 個功能層

區(qū)塊鏈有五個功能層：硬件層、數(shù)據(jù)層、網(wǎng)絡(luò)層、共識層和應(yīng)用層。這些區(qū)塊鏈技術(shù)層相互協(xié)作，無縫銜接，促進(jìn)去中心化網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行——從后端基礎(chǔ)設(shè)施到終端用戶的應(yīng)用程序。

1.硬件層

硬件基礎(chǔ)設(shè)施層是整個區(qū)塊鏈平臺的基礎(chǔ)。它涵蓋所有用于承載區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)的物理設(shè)備——計(jì)算機(jī)、服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。它們構(gòu)成一個點(diǎn)對點(diǎn)（P2P）節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)，提供去中心化的數(shù)據(jù)交換和驗(yàn)證。網(wǎng)絡(luò)中的每個節(jié)點(diǎn)在運(yùn)行智能合約、驗(yàn)證交易以及服務(wù)區(qū)塊鏈方面都發(fā)揮著重要作用。

2.數(shù)據(jù)層

數(shù)據(jù)層負(fù)責(zé)格式化、存儲和加密綁定交易數(shù)據(jù)。每筆交易都記錄在一個區(qū)塊中，其中包含加密貨幣金額、接收方公鑰以及發(fā)送方簽名（即加密綁定）等關(guān)鍵信息。區(qū)塊按順序堆疊，構(gòu)成了區(qū)塊鏈本身。

每條鏈的創(chuàng)世區(qū)塊都被用作錨點(diǎn)。它永遠(yuǎn)不會在正向被引用，而所有其他區(qū)塊都會在正向和反向被引用，從而對鏈進(jìn)行加密哈希運(yùn)算。

3.網(wǎng)絡(luò)層

網(wǎng)絡(luò)層支持區(qū)塊鏈上的節(jié)點(diǎn)間通信。它使每個節(jié)點(diǎn)能夠獲取網(wǎng)絡(luò)中正在驗(yàn)證的交易和區(qū)塊的最新信息。這對于去中心化共識和區(qū)塊傳播至關(guān)重要。

也就是說，區(qū)塊鏈的網(wǎng)絡(luò)層就像一個消息傳遞協(xié)議——連接用戶和驗(yàn)證者，發(fā)送交易，并實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)。如果沒有這樣的層，區(qū)塊鏈就不能用作分布式賬本。

4.共識層

區(qū)塊鏈中的共識層是去中心化決策的基石。它保證網(wǎng)絡(luò)上所有節(jié)點(diǎn)在特定時間點(diǎn)對區(qū)塊鏈的狀態(tài)達(dá)成一致。不同的區(qū)塊鏈采用不同的共識機(jī)制，例如工作量證明 (PoW) 或權(quán)益證明 (PoS)，以驗(yàn)證交易并添加新區(qū)塊。

讓我們考慮一個例子：兩個驗(yàn)證者正在驗(yàn)證兩筆相互沖突的交易，共識算法保證其中一筆交易會被添加到區(qū)塊鏈。在 PoW 中，礦工們相互競爭解決復(fù)雜的難題，獲勝者將獲得添加區(qū)塊的權(quán)利。在 PoS 中，驗(yàn)證者是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中的權(quán)益來選擇的。

5.應(yīng)用層

應(yīng)用層是用戶和開發(fā)者訪問區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的入口。應(yīng)用層運(yùn)行著各種去中心化應(yīng)用程序 (dApp)，例如錢包、DeFi 協(xié)議、NFT 市場、DAO 等。雖然前端可能看起來和感覺上與傳統(tǒng)應(yīng)用程序相似，但后端卻以去中心化基礎(chǔ)設(shè)施的形式呈現(xiàn)。

智能合約——嵌入?yún)^(qū)塊鏈的程序代碼——在此層執(zhí)行，執(zhí)行邏輯并最大限度地減少中間人。第 3 層區(qū)塊鏈協(xié)議也是其中的一部分，這使得基于第 2 層擴(kuò)容解決方案或第 1 層區(qū)塊鏈的用戶友好型應(yīng)用程序成為可能。

深入研究分層區(qū)塊鏈協(xié)議

最后，讓我們將功能層疊加在區(qū)塊鏈協(xié)議的層上，更正確地稱為第 0 層、第 1 層、第 2 層和第 3 層。

• 第 0 層——這是基礎(chǔ)層，包含物理基礎(chǔ)設(shè)施、互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議以及連接一系列區(qū)塊鏈的底層架構(gòu)。例如 Cosmos 和Polkadot，它們在生態(tài)系統(tǒng)之間具有互操作性。
• 第 1 層 - 這是區(qū)塊鏈的基礎(chǔ)層，負(fù)責(zé)監(jiān)督數(shù)據(jù)管理、共識和網(wǎng)絡(luò)交互。比特幣、以太坊、Solana和Cardano是第 1 層區(qū)塊鏈，dApp 和智能合約可以在其中原生運(yùn)行。
• 第 2 層——第 2 層區(qū)塊鏈構(gòu)建在第 1 層之上，在不犧牲安全性的情況下提供可擴(kuò)展性。例如 Optimism、Arbitrum和閃電網(wǎng)絡(luò)。這些加密貨幣層正在緩解擁堵和交易費(fèi)用。
• 第三層——也稱為應(yīng)用層，承載 dApp、接口和開發(fā)者工具。第三層繼承了底層的安全性，提供更豐富的用戶體驗(yàn)。

這種多層級的區(qū)塊鏈結(jié)構(gòu)使應(yīng)用程序高效、安全且可擴(kuò)展，并提供了跨鏈交互和額外定制化的機(jī)會。理解區(qū)塊鏈層級對于在復(fù)雜的 Web3 環(huán)境中運(yùn)行至關(guān)重要。

交易、創(chuàng)建 dApp 或接收加密支付都依賴于每個區(qū)塊鏈層確保系統(tǒng)的完整性和性能。

區(qū)塊鏈架構(gòu)層提供模塊化和靈活性。

• 第 1 層提供信任和去中心化。
• 第 2 層提供可擴(kuò)展性。
• 第 3 層將區(qū)塊鏈帶給用戶。

隨著采用率的增長以及 ZK-rollups、跨鏈橋和主 權(quán)鏈等技術(shù)的成熟，上述加密層將成為全球數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施的基礎(chǔ)。

區(qū)塊鏈技術(shù)的層次

第 0 層：基礎(chǔ)設(shè)施和互操作性

Layer 0 是區(qū)塊鏈構(gòu)建的最低層級基礎(chǔ)，所有后續(xù)層級都建立在其之上。Layer 0 由物理設(shè)備（節(jié)點(diǎn)、服務(wù)器、硬件）、網(wǎng)絡(luò)連接和互操作性協(xié)議組成，使兩個或多個 Layer 1 鏈能夠相互通信。

主要工作：

• 開發(fā)連接和通信協(xié)議
• 促進(jìn)主 權(quán)鏈之間的互操作性
• 提供用于啟動新 Layer 1 的開發(fā)框架

示例：Cosmos、Polkadot、Avalanche 的 Subnet 架構(gòu)。

第 0 層主要負(fù)責(zé)通過促進(jìn)跨鏈數(shù)據(jù)共享、智能合約之間的交互和流動性轉(zhuǎn)移來解決區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中的碎片化問題。

第 1 層：基礎(chǔ)區(qū)塊鏈協(xié)議

Layer 1 是基礎(chǔ)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)。它指定主鏈共識算法、區(qū)塊結(jié)構(gòu)和賬本規(guī)則。所有基本交易都在這里進(jìn)行驗(yàn)證和結(jié)算。

主要特點(diǎn)：

• 執(zhí)行共識（PoW、PoS 等）
• 處理交易最終性
• 支持原生代幣和智能合約

例子：

• 比特幣：點(diǎn)對點(diǎn)價值轉(zhuǎn)移第一層
• 以太坊：智能合約第 1 層
• Cardano、Solana、Tezos：用于提高速度、降低費(fèi)用和減少能源消耗的擴(kuò)展器

問題：第 1 層受到可擴(kuò)展性的限制，因此在高需求環(huán)境中交易處理時間較慢且費(fèi)用增加。

第 2 層：擴(kuò)展解決方案

Layer 2 解決方案堆疊在 Layer 1 之上，在不損害去中心化的情況下提高可擴(kuò)展性和效率。這些解決方案包括：

• Rollups：將鏈下交易與發(fā)布到 Layer 1 的證明進(jìn)行捆綁（例如 Optimism、Arbitrum）
• 狀態(tài)通道：秘密支付通道（例如比特幣閃電網(wǎng)絡(luò)）
• 側(cè)鏈：與第 1 層交互的獨(dú)立鏈（例如以太坊的 Polygon）

好處：

• 更高的交易容量
• 降低 gas/交易費(fèi)用
• 更好的用戶體驗(yàn)

第 2 層是大規(guī)模采用所缺少的環(huán)節(jié)，特別是對于低延遲和高容量的 dApp（例如游戲、DeFi）。

第 3 層：應(yīng)用和執(zhí)行

第 3 層是應(yīng)用層，dApp 和智能合約就駐留在此層。用戶界面位于此處，并支持針對原生移動應(yīng)用程序或標(biāo)準(zhǔn) Web 應(yīng)用程序的區(qū)塊鏈功能。

構(gòu)建塊：

• 用戶界面
• 去中心化協(xié)議（DeFi、NFT、DAO 等）
• 智能合約邏輯

創(chuàng)新和實(shí)驗(yàn)就在這里發(fā)生。從 Uniswap 到 OpenSea，區(qū)塊鏈中的許多活動都發(fā)生在第三層，處于較低層級的安全性之上。

L1 與 L2 區(qū)塊鏈：有什么區(qū)別？

實(shí)際用途

研究區(qū)塊鏈層并不是一個理論概念——實(shí)際用途是應(yīng)用它們來解決實(shí)際問題：

第 0 層示例 - Polkadot

Polkadot 為不同區(qū)塊鏈（平行鏈）之間的互聯(lián)互通提供了底層框架。它促進(jìn)了原本孤立的網(wǎng)絡(luò)之間的通信和互聯(lián)互通——一個真正的 Layer 0 協(xié)議。

第 1 層示例 - 以太坊

以太坊是 Layer 1 區(qū)塊鏈，具備線內(nèi)共識、數(shù)據(jù)存儲和智能合約功能。它是 DeFi 和 NFT 的天堂，但其可擴(kuò)展性限制引發(fā)了人們對 Layer 2 解決方案的興趣。

第 2 層示例 - 任意與樂觀

這些 Layer 2 解決方案通過將交易路由到鏈下并在主網(wǎng)上提交，從而減少了以太坊的擁堵和 Gas 成本。它們在不影響安全性的情況下顯著提高了吞吐量。

Layer 3 示例 - Uniswap 和 OpenSea

像 Uniswap（去中心化交易所）和 OpenSea（NFT 市場）這樣的平臺，都是建立在第 2 層和第 1 層解決方案之上的。這些平臺可以被視為第 3 層實(shí)現(xiàn)，為區(qū)塊鏈上的用戶提供接口和業(yè)務(wù)邏輯。

每一層都有特定的用途——了解解決方案所在的位置有助于確定其實(shí)用性、可擴(kuò)展性和風(fēng)險狀況。

分層區(qū)塊鏈架構(gòu)的未來

隨著區(qū)塊鏈的日益普及，分層架構(gòu)將不斷發(fā)展，以滿足可擴(kuò)展性、互操作性和監(jiān)管方面的需求。塑造未來的一些關(guān)鍵趨勢包括：

模塊化區(qū)塊鏈：

開發(fā)人員不再試圖用單一的區(qū)塊鏈包攬所有事情，而是轉(zhuǎn)向模塊化架構(gòu)，其中每個層級（執(zhí)行、共識、數(shù)據(jù)可用性）都可以獨(dú)立優(yōu)化。Celestia 和基于 Cosmos SDK 的區(qū)塊鏈就是一些例子。

零知識證明（ZKP）：

Layer 2 和 Layer 3 正在越來越多地引入高級加密技術(shù)，以在不影響可擴(kuò)展性的前提下提供隱私保護(hù)。例如，ZK-rollups 可以確保更快、更安全的交易。

鏈之間的互操作性：

0 層協(xié)議和橋接技術(shù)將在簡化 1 層和 2 層網(wǎng)絡(luò)之間的通信方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。這將減少碎片化并釋放前所未有的效用。

主 權(quán)應(yīng)用鏈

團(tuán)隊(duì)不是在共享基礎(chǔ)設(shè)施上執(zhí)行 dApp，而是開發(fā)自己的第 1 層或第 2 層鏈，這些鏈針對特定用例（游戲、社交媒體、供應(yīng)鏈等）進(jìn)行了優(yōu)化。

人工智能和物聯(lián)網(wǎng)集成：

硬件和網(wǎng)絡(luò)層將越來越多地與人工智能代理和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備集成，因此區(qū)塊鏈將嵌入到分散的技術(shù)堆棧中。

最終，分層設(shè)計(jì)使區(qū)塊鏈技術(shù)具有適應(yīng)性并面向未來。隨著更多用例的出現(xiàn)——從CBDC到Web3社交平臺——我們很可能會看到整個區(qū)塊鏈堆棧的進(jìn)一步專業(yè)化。

到此這篇關(guān)于區(qū)塊鏈的多層結(jié)構(gòu)都有那些？L1 與 L2 有什么區(qū)別？新手完整指南的文章就介紹到這了,更多相關(guān)區(qū)塊鏈結(jié)構(gòu)新手指南內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持腳本之家！

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