Understanding Layer 1 Blockchains: The Foundation of Crypto Networks

像比特幣這樣的加密貨幣依賴一個基本原則：在沒有中間人的情況下建立信任。這就是層1區塊鏈的作用所在。它們不僅僅是技術基礎設施——它們是實現去中心化金融的基石。沒有堅實的層1區塊鏈，加密交易將變得混亂且不安全。在本指南中，我們將解析層1區塊鏈的實際作用，它們如何保障網絡安全，以及它們為整個加密生態系統的重要性。

什麼使層1區塊鏈成為加密貨幣架構的核心？

將層1區塊鏈比作規則手冊與裁判的結合體。它是一個去中心化的軟體協議，設定了加密網絡運作的標準。每一台連接到網絡的電腦（稱為節點）都必須遵守這些規則，以在公共帳本上傳播、驗證並記錄新交易。

寫入層1區塊鏈的程式碼包含了使加密貨幣運作所需的所有指令。它定義了交易的運作方式、新幣的流通方式，以及網絡如何保持安全。由於層1區塊鏈位於加密系統的基礎層，因此也被稱為“主網”或“基礎層”。一些開發者將“主網”與層1互換使用，因為層1協議具有獨立運作所需的一切。

驅動層1網絡的共識機制

層1區塊鏈的有趣之處在於：每個網絡都需要一種在沒有中央權威的情況下做出決策的方法。這就是共識機制的作用——它們是讓去中心化節點就交易有效性達成一致的算法。

比特幣採用工作量證明（Proof-of-Work, PoW），每10分鐘就有數千台電腦競爭解決複雜的數學難題。第一個解出難題的節點可以將新交易加入帳本，並獲得比特幣獎勵。這種方式能源消耗大，但安全性極高，因為攻擊網絡的成本會非常高。

其他層1區塊鏈如以太坊和索拉納則選擇了不同的路徑：股權證明（Proof-of-Stake, PoS）。它們不解決難題，而是節點運營者鎖定自己的加密貨幣，以獲得驗證交易的權利。如果行為誠實，就會獲得新幣獎勵；如果試圖作弊，系統會通過“削減”（slashing）自動懲罰，沒收他們鎖定的幣。

為什麼會有不同的選擇？這是權衡取捨的結果。PoW經過實戰考驗，安全性極高，但耗能較大；PoS則速度更快，能源消耗更少。每個層1區塊鏈都根據其社群最重視的特點做出了選擇。

除了共識機制外，層1區塊鏈還負責交易手續費（稱為燃氣費）、管理新幣的產生數量，以及實施安全措施。例如，以太坊會自動“燃燒”部分交易手續費以控制通脹，比特幣則每四年自動減半礦工獎勵，逐步放緩新幣的產生。這些功能都內建於層1區塊鏈中。

主要層1區塊鏈及其獨特方法

比特幣（2009）——最早的層1區塊鏈，由中本聰推出，採用PoW系統，至今仍是最安全、最具代表性的加密貨幣。比特幣優先考慮安全性與去中心化，速度較慢。

以太坊（2015）——最初也基於PoW，但其真正創新在於允許開發者在其層1區塊鏈之上建立應用，將加密貨幣的範疇擴展到應用層。2022年，以太坊完成“合併”，從能源密集的PoW轉向高效的PoS，這是技術上的重大突破，證明大型網絡可以轉換共識機制。

索拉納（2020）——從零開始採用PoS，索拉納的層1區塊鏈以超快的交易速度著稱，理論上可達每秒5萬筆交易。它重視速度與低手續費，吸引追求快速、廉價交易的用戶。

萊特幣（LTC）——作為比特幣的更快、更便宜的替代品，採用類似的PoW共識，但區塊處理速度更快。有時被稱為“數字白銀”，對比比特幣的“數字黃金”。

卡爾達諾（Cardano）——由以太坊聯合創始人查爾斯·霍斯金森打造，強調同行評審的研究與學術嚴謹。其層1區塊鏈也支持第三方開發者建立應用，與以太坊的生態系競爭。

Cosmos與Polkadot——代表較新一代的層1區塊鏈，專注於連接不同網絡，解決早期設計的互操作性問題。

擴展性挑戰：為何層1區塊鏈面臨權衡

真實情況是：層1區塊鏈不可能事事皆宜。為了確保每個節點都能以相同方式處理交易，程式碼必須嚴格且確定性高。這種嚴格性帶來可預測性與安全性，但也限制了交易速度與創新能力。

以太坊聯合創始人Vitalik Buterin曾稱之為“區塊鏈三難困境”——在建設層1區塊鏈時，開發者不可避免地要犧牲其中一個層面。你可以優化去中心化、安全性或擴展性，但要同時兼顧三者幾乎不可能。

另一個挑戰是：層1區塊鏈之間缺乏良好的互通性。比特幣的程式碼運作方式不同於以太坊，而索拉納又是另一套系統。不同層1之間轉移幣或資料非常困難甚至不可能。這個“互操作性問題”促使像Cosmos和Polkadot這樣的項目出現——它們試圖建立橋樑，連接孤立的層1網絡。

開發者也在努力尋找解決方案。以太坊正探索“分片”技術，將主鏈拆分成更小的部分，以提升交易處理能力而不會過載個別節點。但這些仍屬於實驗階段，尚未大規模驗證。

層1與層2：理解協議層級結構

在加密貨幣早期，沒有“層1”這個詞，因為所有區塊鏈的基本功能都是：處理交易並保障網絡安全。但隨著新項目在現有區塊鏈之上建立，開發者開始需要新的術語。這時，“層2”進入了討論。

層2協議是建立在層1之上的應用，利用其安全性，同時增加新功能。例如，Arbitrum、Optimism和Polygon都運行在以太坊層1之上。它們讓用戶交易更快、手續費更低，但最終仍將交易結算回以太坊層1，以確保安全。

一個重要區別是：層1區塊鏈擁有自己的幣（如比特幣或以太坊），而層2項目則發行代幣（如Polygon的MATIC或Arbitrum的ARB）。幣是層1運作的核心，而代幣則是在層1協議之上建立的附加功能。可以將幣視為支付系統的基礎，而代幣則是對該系統的擴展。

為何層1區塊鏈仍然重要

儘管層2解決方案層出不窮，層1區塊鏈依然至關重要。它們是安全的核心所在，也是去中心化的根基。每一筆層2交易最終都依賴層1區塊鏈來最終確認與執行規則。

理解層1區塊鏈，就是理解加密貨幣的基礎。無論你是交易者、開發者，還是對加密貨幣的運作感到好奇，層1區塊鏈都是這場革命的起點。不同層1設計的競爭——比特幣的安全、以太坊的彈性、索拉納的速度——將持續塑造去中心化金融的未來。