公链行业研究:Web3的基石

原文作者:Hank原文来源:Buidler DAO

文章速览:

01/ 导读:为什么需要研究公链

02/ 区块链基本原理

03/ 围绕可拓展性的公链叙事

04/ 以太坊扩容方案

05/ 公链竞争格局:一超多强

06/ 投资策略思考

Takeaway

◾ Web2中缺失价值结算层,价值由各个应用捕获并垄断;Web3将区块链作为价值结算层,捕获价值的同时为用户提供更好的安全性和数据主权,区块链强大的价值捕获能力给公链带来了丰厚投资回报

◾ 区块链技术的前提假设背景是一个互不信任的分布式网络,各个节点互不信任,区块链在机制上设计重复验算的步骤,创造信任,同时也会牺牲性能

◾ 公链技术的是围绕可拓展性来发展的,比特币代表区块链1.0,没有可拓展性;以太坊代表区块链2.0,引入可拓展性;各种做更高性能的链代表区块链3.0追求更高的可拓展性

◾ 以太坊的锁仓资金占据接近60%的市场份额,同时也在积极谋求性能改进,以太坊扩容方案自成一派,是最受资本追捧的热点之一

◾ 公链有三种打法:普通高性能 + EVM兼容;极端高性能 + 资本烧钱做生态;更底层做 Layer0 + 跨链,其他公链凭借某种策略占据一部分市场份额

◾ 公链格局呈现一超多强趋势,以太坊地位稳固,部分公链可能迎来洗牌,Aptos & Sui 两条新贵公链泡沫较大,市场预期较高

◾ 公链投资最看重的因素是开发者和生态,其余因素都是为开发者和生态服务

◾ 链对应用投资的影响:应结合公链协议的特点以及链上资产的情况,判断该应用是否选择了最合适的链

导读:为什么需要研究公链

Web2:瘦协议与价值结算层的缺失

Web2分层结构

Web2(移动互联网)基于一系列层级构建:包括硬件层、连接层、网络层、传输层、应用层等,我们日常生活直接接触的是应用层。

应用层对用户价值的捕获

● 随着人们的生活向互联网迁移,人们在通过互联网管理自己的财产,也在互联网中生产价值,比如用户的行为数据

● 捕获价值的实际上是各种 Web2 应用

用户通过微信、支付宝、银行应用等进行资金管理时,就是在这些应用的中心化服务器上修改自己的账户数据,应用充当了结算工具

用户的行为就是各个应用上的交互数据,为应用所拥有,拿来商业变现,甚至成为应用的核心壁垒

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Web2缺少价值结算层

● 应用充当结算工具的问题

双花问题:即在数字货币体统中,由于数据可复制性和应用间信息的割裂性,使得同一笔钱被重复使用,如复制信用卡盗刷、中心化服务器被攻击伪造交易

用户数据主权问题:有价值的数据被“默契”地赠送给应用,用户没有所有权

● 缺失的价值结算层需要发挥的作用

避免双花问题:价值结算层需要不基于割裂的应用实现全局同步记账,同时需要足够的安全性保证交易记录不被篡改

帮用户拿回数据主权:用户保存所有的交互记录

● 因为底层协议在结构上不够完整,Web2的协议框架通常被称为“瘦协议

Web3:价值结算层归位与胖协议

价值结算层的归位

Web3就是在传输层和应用层之间引入价值结算层,解决“双花”和“数据主权”等一系列问题,全局记账和安全性可以通过区块链技术充分解决

价值结算层的具体形态:由一条区块链来进行网络中交易的结算以及数据的保存

胖协议:完整协议结构+协议价值捕获

Web3协议框架被称为“胖协议”,有两个内涵

1. 协议结构完整:有价值结算层

2. 结算层进行了价值捕获,是健壮的

HTTP 和 TCP/IP 等其他层级的协议:虽然提供了整体规则,但没有较好的价值捕获,用户免费使用

价值结算层:涉及核心利益关系,需要强大的安全性,因此需要巨大成本来维护,用户在结算层的行为需要为其付费

胖协议实现方式:共享数据、token 消耗和 token 激励

共享数据层:通过开源和去中心化网络来复制和存储用户数据,全局记账,而不是互相独立的应用来访问控制不同的信息孤岛

原生币消耗:实现结算层的价值需要将应用部署在结算层/区块链上,用户与这些应用交互会生成一系列记录,在区块链上进行执行、验证和保存,该过程需要向协议/公链提交手续费(用结算层发行的货币支付)

原生币激励:用户使用结算层支付的手续费会支付给结算层维护者,激励更多的人来维护结算层,实现协议的健壮性

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原生币 VS 代币

原生币:区块链自己发行的货币,用于奖励维护者,用户支付手续费

代币:区块链应用发行的应用代币,用于奖励用户、让用户在生态内使用、让用户共享成长性

公链的投资 & 研究价值

公链 vs 联盟链 vs 私链:去中心化程度不同

区块链按照参与许可程度可分为:公链、联盟链、私链,也代表去中心化程度不同

公链:任何人都可以参与维护,无许可,是最主要的结算层,以下均讨论公链

联盟链 & 私链:维护者都基于挑选和信任,不是任何人都能参与维护,较为中心化

投资价值:结算层实现价值捕获,推高代币价格

以太坊目前市值2276亿美金,原生币$ETH现价1895美金,ATL:$0.432979(2015.10),涨幅437730.4%,ATH:$4878.26(2021.11),跌幅-61.1%

Solana目前市值152亿美金,原生币$SOL现价44.26美金,ATL:$0.5(2020.5),涨幅8729.0%;ATH:$259.96(2021.11),跌幅 -83.0%

Avalanche目前市值79亿美金,原生币$AVAX现价27.73美金,ATL:$2.80(2020.12),涨幅890.6%;ATH:$144.96(2021.11),跌幅 -80.9%

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研究价值:基础特性决定应用层

技术方案与特性直接决定基于该公链开发的应用的体验,投资应用需要看其所在的链对该应用的影响

例如 Solana 和以太坊在售卖 NFT 时有显著不同,Solana 的 NFT 只能在一个 marletplace 售卖,而以太坊的 NFT 能在多个 Marketplace 挂单,核心原因在于两条链的资产管理协议不同,Solana 的资产售卖是直接给 Marketplace 的智能合约托管,而以太坊仅仅是授权给Marketplace

Cosmos允许用户基于其现成的 SDK 建立一条新的链,只为其应用服务,链的维护需要质押应用的代币,而不是链的原生代币,让应用捕获更多价值

Dfinity采用让开发者代付交互手续费的方式,让用户感受不到 web3 的 gas 支付流程

拥有发达金融体系的公链有更好的流动性,适合做交易

区块链基本原理

场景化理解区块链:信任冗余

区块链核心场景:在缺乏相互信任的分布式网络环境下,实现交易的安全性、公允性,达成数据的高度一致,防篡改、防作恶、可追溯,付出的代价之一就是性能

如何做到在没有信任的环境下保证安全性,想象一个手动数一个亿现金的场景:

a. 单线程密集计算方案:一个人数

▪速度慢,专注,数完的时间是确定的

▪信任风险

i. 一个人可能数错,没有第三方校验结果

ii.这个人呢可能生病或休假

iii.这个人可能混入假币,或者私藏一部分钱,上报错误的总数

b. 并行计算方案:n个相互信任的人一起数

▪每个人平分一部分现金,分头同时数,最后算总数

▪所用时间基本是第一种情况的1/n,参与的人越多,所需时间越少,TPS越高

▪信任风险

i. n个人中会有一定比例的人数错

ii. 其中一个人休假或者怠工导致最终结果出不

ii. 部分人换假钱,藏钱,上报假的数字

c.区块链方案:n个互相不信任的人一起数

▪首先抽签选一个人,这个人捡出一叠钱数一遍,打上封条,签名盖章,再给另外几个人一起同时重新数一遍,数好的人都签名盖章,确认数完这叠钱,再抽签换个人捡下一叠来数,如此循环

▪一个人数钱时其他人并没有帮忙数,数钱的人数完后,其他人需要重复数一遍,再签名确认

▪特点

去信任化/去中心化:所有人参与验算,不基于信任前提

可靠性:数钱的人掉线可以换另一个人重新捡出一叠钱数

准确性:参与的人越多,出错的概率越小

冗余性:一个人数钱,其他人仅仅是监督和验证,没有“人尽其才”

最著名的两条区块链,比特币平均每秒只能处理5~7笔交易;以太坊平均每秒只能处理15笔左右的交易

在用户交易频繁时,容易陷入拥堵状态,可能某笔交易在一两天后才会被记录

具体技术介绍

区块链是一种数据存储系统,一个定时更新的数据库/账本,由整个分布式的网络共同维护

比特币平均每 10 分钟更新一次账本,即新出一个区块,以太坊平均12~14秒新出一个区块

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区块链分层结构

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Layer0 数据传输层

Web2常用协议为 HTTP 或 FTP,底层使用传统的服务器 – 客户端模式(底层基于 TCP 协议),资源集中在中心化服务器

P2P协议,将资源分布式存储到不同的节点上,网络中每个节点都可以既是客户端也是服务端,通过一定的传播机制与其他节点实现点对点沟通,实现去中心化

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Layer1 底层账本

数据层:提供标准化的数据结构,全网节点统一记账标准

  • 链式结构:区块链定时结算网络中的交易,每次结算会把一段时间内的交易打包放进一个区块,相当于账本上新的一页,按页码首位相连
  • 区块链数据标准:包含标准化的交易信息和时间戳(页码),交易信息通过哈希函数被抽象成一串数字(哈希值),所有交易按默克尔树结构储存,并抽象出一个默克尔根,记录在区块头
  • 非对称加密:容易通过交易算出默克尔根,但极难倒推,从默克尔根能快速验证某个交易的存在性

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共识层:一个挑选和奖励机制,挑选出表现最好的节点进行记账并奖励原生代币,其他节点负责验算和更新,节点为了争夺一个区块的记账权和奖励,有动机“努力表现”

几种主流共识机制

工作量证明 POW(proof of working),奖励最努力的节点

一个区块内的所有交易信息会被最终抽象成一个256位的数据摘要(默克尔根),抽象过程中有一个随机参数(Nonce随机数),保证所有节点都不能预先知道该数据摘要

节点要通过穷举法算出该数据摘要,第一个算出的矿工向全网广播自己算出的数值,其他矿工进行验证,超过51%的其他矿工确认后,该矿工就获得了这个区块的记账权和对应的加密货币奖励

POW实际上是在比拼算力,矿机就是专门用于计算默克尔根的计算机,POW硬件投入很大,因此节点是跟整条链利益相关的,作恶成本大

POW共识也出现了矿机产业链,以及矿池业务,小节点可以把算力提供给矿池,矿池聚合了大量算力,更容易获得记账权,然后给矿池里的节点分配挖矿收益

问题:多节点算力聚合成矿池,容易造成中心化问题;大量的算力是做无用功,浪费电力等

POW链代表:比特币、以太坊

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● 质押权益证明POS(proof of staking),奖励利益最相关的节点

各节点质押一定数量的加密货币,系统按照质押的数量、质押的时长分配给参与质押节点一个获得记账权的概率分布,质押越多、时间越长,获得记账权的概率越大

POS实际上在比拼利益相关程度,持有、质押该加密货币越多,利益绑定越深,作恶成本越大

相对 POW 的改进:更加环保,避免大量冗余计算,硬件成本也更低

问题:资本过度集中也会导致中心化问题

POS链代表:Solana、Avalanche、BNB

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● 还有一些基于 POS 质押的衍生共识机制,比如 DPOS 等

● 激励层:包括发行机制和分配机制

发行机制

原生币的价格取决于供需,如果增发过多而需求不足,会造成恶性通胀;增发不足会导致通缩,提高用户进入门槛

代币的发行需要提前预设的模型,比如比特币采取了总供应量一定的机制,第一阶段每个区块奖励50个BTC,每隔21万个区块/四年减半,总供应量极限为2100万枚BTC;以太坊采用通胀模型,每年通胀约4.4%,但以太坊基金会后续也提出了EIP-1559提案,增加了燃烧机制,升级后通胀可能降低至2.9%左右

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分配机制:奖励验证节点的部分需要提前预留,对开发团队、资本、社区的早期贡献,也会通过预留代币的方法进行支付

Layer2应用扩展

合约层:智能合约、虚拟机、脚本代码

智能合约:是一组部署在区块链上的函数逻辑,用户自身只能进行转账交易,但通过与智能合约进行交互,可以实现复杂的交易,如借贷、质押等,智能合约通过用户交互行为,结合代码逻辑帮用户生成交易,再进行结算记账,基于区块链开发的应用底层就是一套智能合约

虚拟机VM(Virtual Machine):运行智能合约的环境,由节点运营,收到用户的交互指令后帮用户计算,生成交易

脚本语言:适配虚拟机的图灵完备的语言,用于编写智能合约

应用层:基于智能合约开发的各种应用,用户从前端进入,与智能合约进行交互,这些应用也叫“去中心化应用”、“dApp”

一笔交易的记录过程:以比特币为例

1.用户发起交易请求:A 向 B 转账 5 BTC

2.交易信息提炼:交易信息通过哈希算法生成一个数字摘要

3.交易广播:该数据通过 P2P 网络被广播至所有节点,并被节点记录在待打包的区块中

4.交易确认过程

▪各个节点按照 POW 机制争夺记账权:通过更改随机数计算最终的默克尔根

▪最先算出默克尔根的节点向全网广播自己的计算结果

▪其他节点收到广播后验证计算结果是否正确,交易是否有遗漏

▪51%的节点承认计算结果和交易完整性后,交易确认完成,所有区块共同更新账本

5.新区块被添加到链的末

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公链特性

去中心化:公链由由大量节点共同维护,没有一个中心化组织来统一管理,任何人都可以成为验证节点/矿工,且下一个获得记账权的节点是不确定的

去信任化:用户、矿工相信的是共识机制,而不是基于对某个中心化组织的信任,且验证节点对矿机/质押流动性的投入提高了利益相关性,作恶成本高

不可篡改:公链的每一个区块都会被节点储存并且可被下载,改动某一区块会导致下面的区块信息无法对应,且新区块需要获得51%以上节点的验证篡改成本大,如果有一批节点聚集了一定的算力,可以进行“分叉”攻击,即从某个区块高度开始,一条链分叉成两条链

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冗余性:互不信任的前提带来了复杂的确认程序,导致性能低下,比特币最高tps为7/秒,以太坊为15/秒,且基于共识层的大的升级动作往往需要分叉,需要冗长的通过流程,迭代慢

围绕可拓展性的公链叙事

区块链不可能三角

区块链不可能三角:去中心化、可拓展性、安全性,只能优先满足其中两点

去中心化:拥有大量参与区块生产和验证的节点

  • 节点数量越多,去中心化程度越高,验证过程越充分,安全性越高
  • 需要接受大量硬件性能较低的节点来参与维护,可拓展性差

可拓展性:丰富的功能需要较高的tps,需要更强劲的节点和较低的信任冗余

  • 节点要求高,硬件成本会筛选掉大量节点;信任冗余低,简化验证流程或让中心化组织协调
  • 节点数量减少、引入中心化协调,中心化风险大

安全性:数据不被篡改和控制

  • 去中心化程度越高,51%攻击越难,安全性越好
  • 牺牲可拓展性

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围绕可拓展性的发展脉络

区块链1.0,比特币,无可拓展性

  • 最大程度上满足去中心化性和安全性,完全放弃可拓展性
  • 比特币仅有转账功能,但目前攻击比特币所需的代价是所有 PoW 公链中最高的
  • 目前比特币已经在无中心化组织管理的情况下稳定运行十余年

区块链2.0,以太坊,引入可拓展性

  • 以太坊引入了智能合约以及以太坊虚拟机 EVM(Ethereum Virual Machine,EVM),可以运行用图灵完备的脚本语言 Solidity 编写的智能合约,实现在以太坊上开发去中心化应用
  • 智能合约是一系列提前编写好的代码逻辑,运行在以太坊虚拟机中,可以接受来自外部的交易请求和事件,进一步生成新的交易和事件,也可以进一步调用其它智能合约
  • 目前以太坊上的去中心化应用都是一些部署在链上的智能合约,许多应用会把自己称作protocol

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区块链3.0,追求更高的可拓展性

  • 以太坊并未充分利用性能:13、14年以太坊引入智能合约实现可拓展性是开创性的举动,但由于太过早期和保守,冗余度过大,性能太低
  • 后续公链在不可能三角上进行权衡,部分牺牲去中心化和安全性,获得更大程度的性能提升

区块链扩容方案(提高可拓展性)

可主要分为链上扩容和链下扩容两种方案

  • 链上扩容:在区块链本身动手术,针对共识层、网络层、数据层进行改进,一个链本身的自我升级通常需要进行分叉,流程繁琐,有时不如重做一条链
  • 链下扩容:被扩容的链本身不变,雇佣几个助手来帮忙,通常是将复杂的计算搬到链下,被扩容的公链本身只负责记录运算结果,充当结算层

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几条公链性能对比(吞吐量 [TPS] = 块大小 [每块 txs] / 块时间 [每块秒数])

  • BNB:提高了出块速度,同时采用41个高性能节点来进行记账,在共识上采用 POSA 的机制,保证节点持有大量的 BNB 资产才能参与验证,提高了 BNB 的性能,但是去中心化程度较低
  • Solana:降低验算的冗余度,使用并行计算,减小节点的信息储存量,实现理论高TPS
  • Near:采用分片技术,实现高性能的并行计算

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以太坊扩容方案

以太坊地位:被挑战的行业先驱

以太坊继比特币之后原创性引入智能合约与EVM,实现了在区块链上进行应用开发,开创了区块链“可拓展性”的范本,被称为“全球计算机”,目前以太坊的 TVL 仍能占到整个公链 TVL 的58.28%

以太坊是行业早期的拓荒者,积累了很多技术债务(gas高、拥堵、协议粗放等),同时区块链的特性导致以太坊迭代速度很慢,新公链有机会直接基于以太坊迭代,瓜分部分市场份额

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不论是出于对市场份额的保护,还是对自身产品的优化需求,以太坊都在积极规划自己的扩容之路,希望在不牺牲去中心化和安全性的条件下提高性能 / 可拓展性

以太坊扩容升级官方路径

初始版本:从POS到分片

● 链上扩容:分片技术简介

分片 (sharding) 是一种链上水平扩容方案,可以增加区块链能够高效处理的活动量

将一条链分割成多个更小的链,也即所谓的「分片链」(shards),这些分片链将并行运行,并最终通过信标链 (Beacon Chain) 连接在一起

每条分片链将通过一个节点子集来运行,这些节点将检查数据可用性,确保任何人都可以使用标准的消费级硬件来运行网络节点,同时提高网络的可扩展性

● 场景:有100个节点需要验证1000笔交易,分片相当于把100个节点分组,分成10组时,每组10个节点,验证100笔交易,并行计算,性能提升10倍

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● 分片方案路线简介

早在2015年,分片的技术路径就被提出,但分片的安全性需要靠 POS 共识机制来保证,所以以太坊的路线是

a. 先推出基于 POS 的信标链,用户可质押持有的以太坊,支持一部分矿工通过POS共识机制维护信标链

b. 把现有的以太坊主网与信标链合并,信标链作为共识层负责结算,原以太坊主网作为一条分片链

c. 推出共64条分片链,对所有验证节点进行分组,分发不同的验证任务,实现并行计算

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● 分片方案进度

▪ 信标链已于2020年12月上线

▪ 预计主网合并时间为今年Q3-Q4

合并前要经过多次测试网合并测试,上次测试网( Sepolia 测试网)合并于7月6日发生

以太坊基金会风格较为拖延,合并时间大概率推迟

▪ 官方分片预计2023年完成,市场有较为一致的推迟预期

Rollup:从过渡方案到核心方案

Rollup基本概念

Rollup是一种将计算带到链下(Layer2)进行的扩容方案:包括两个步骤

1.链下计算

通过将以太坊主网上交易的计算和存储转移至 Layer2 处理并压缩,再将压缩后的数据上传至以太坊主网以拓展以太坊性能

多笔交易打包平摊手续费

2.结果验证

计算过程放到 Layer2 进行后返回结果给Layer1

为了保证安全性,Layer1需要对计算的结果进行证明,防止某些交易被算错或者算漏

目前主流的证明方案为 Op 和ZK

过渡方案Rollup的爆发

原路线难度超出预期,进度不佳,无法支持爆发的生态

以太坊需要先转POS,再进行分片,实现分片后才能获得较好的性能提升

仅转 POS 的难度就远超预期,需要多次测试网测试,自2015年被提出后,至今仍未实现

随着以太坊生态的大爆发,原以太坊主网的性能已无法承受生态繁荣带来的计算量

在生态爆发带来的性能要求和其他新公链的挑战之下,Rollup开始成为最重要的过渡方案

Rollup相比以太坊具有更低的手续费,更好的性能体验,在以太坊升级的过渡时期承载了较大的生态压力

目前所有 Layer2 的锁仓量约为57亿美金,以太坊锁仓量约为390亿美金

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路径转变:以Rollup为中心

Vitalik 在 2020 年 10 月发表了《以 Rollup 为中心的以太坊路线图》,提出以太坊需要在中短期内对 Rollup 进行集中支持

其一,以太坊基础层扩容是聚焦扩大区块数据容量,而非提高链上计算或操作效率,即以太坊分片旨在为数据(而非交易)提供更多空间,以太坊无需解释数据,只需要保证数据可用

其二,以太坊的基础设施進行调整以支持 Rollup(如 ENS 的 L2 支持、钱包的 L2 集成和跨 L2 资产转移)

Vitalik 继续在 2021 年 12 月发表《Endgame》中描述了以太坊的最终图景:区块产出是中心化的,区块验证实现去信任且高度去中心化,同时保持抗审查

底层链为区块的数据可用性提供保证,而 Rollup 为区块的有效性提供保证

以太坊的未來将是多 Rollup 共存的——它们都基于以太坊提供的数据可用性和共享安全性

用戶依赖桥在不同 Rollup 之间活动,而无需支付主链的高gas

原分片方案仅仅在于扩大区块容量,但 Rollup 的出现及繁荣,让以太坊社区和基金会看到 Rollup + 分片可实现乘法效果的性能提升,此后分片成为了配合Rollup的方案

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多种链下扩容技术详解

链下扩容主要分为侧链和 Layer2 两类

  • 侧链较为独立,跟主链之间有部分竞争关系
  • Layer2更加依赖主链安全性,对主链有依附性,是最主要的扩容方案
  • Rollup又是Layer2技术中的核心方案

Layer2

技术逻辑:将以太坊的数据或计算带到Layer2进行,完成后返回结果给以太坊进行验证和保存

与侧链的区别:Layer2一般没有共识机制,返回给以太坊的结果更完整,需要以太坊进行验证才能打包确认,更好享受以太坊安全性

五种 Layer2 方案对比

Layer2大致可分为5种技术路线

  • 状态通道
  • PLASMA
  • Op-Rollup
  • Zk-Rollup
  • Validium

其中,Op-Rollup, Zk-Rollup又同属于 Rollup 方案,只是证明数据有效性的方式不同

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详解 Op 与Zk

Layer2方案中,状态通道和 PLSMA 主要用于支付层面的扩容,Validium由于较为早期,场景也局限在dex,NFT交易方面

通用性扩容主要基于 Rollup 方案,目前绝大部分扩容项目基于 Op-Rollup 与 Zk-Rollup 进行,因此下面对 Op-Rollup 与 Zk-Rollup 进行详细解释

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1. Op Rollup

实现过程(欺诈证明)

Op-Rollup 网络假定所有交易从一开始就是有效的,计算完直接返回压缩的数据给主链,并提供一个挑战期 (challenge period),挑战期通常为七天

网络验证者可以通过父链 (比如以太坊) 上的一个欺诈证明 (fraud proof) 来质疑某笔交易的合法性

在怀疑存在欺诈时让主链重新进行计算验证

机制保障:被挑战的一方和怀疑的一方均需质押保证金,失败的一方将失去保证金,以减少恶意挑战、加大作恶成本

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EVM兼容性

OP通过博弈论的机制设计减少了信任冗余,从而实现扩容

返回主链的数据相对原始,不需要经过复杂处理,从而能和 EVM 实现很好的兼容性,基于 EVM 开发的 dApp 可以直接迁移到 Op-Rollup 的项目中

代表项目:Arbitrum、Optimism等

Arbitrum 和 Optimism 为 Layer2 中排名前的项目,都是使用 Op-Rollup 方案,TVL分别为28.7亿美金和19亿美金

两者均是通用型扩容方案,大量不同种类的 dApp 均可直接迁移

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2. ZK Rollup

零知识证明(Zero-Knowledge Proof,ZKPs)

  • 一种证明方法,一方(证明者)可以在不透露任何实际信息的情况下,向另一方(验证者)证明它知道一个秘密或一个声明是真实的
  • 零知识证明并不是隐私保证,也不是加密系统,因为除了拥有该秘密的⼈以外,没有⼈可以解密(不存在数据传输),仅用于验证者来验证交易的有效性
  • 从诞⽣⾄今,零知识证明或者说 ZK-Rollup 经历了三个发展阶段:SNARK, STARK, 和 Bulletproofs,三种算法在证明计算量、证明者时间、确认时间上稍有差异

Zcash, ZK Sync(Matter Labs), DarkForest(Game) 等在使⽤SNARK

Monero 使⽤ Bulletproofs

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  • 实现过程(有效性证明)
  • ZK-Rollup 不假设所有交易在被证明有效之前是有效的
  • 在将数据进行计算之后,将所有的过程及数据通过某个零知识证明算法,计算生成一个加密有效性证明,可以用来验证每批交易的真实性
  • 包含批量交易信息的有效性证明被添加到 Layer1 中,该证明可以被 L1 合约快速验证,无效的批次可以被直接拒绝

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EVM兼容性

● 有效性证明非常复杂耗时,生成密码证明 (有效性证明) 需要大量的计算,计算逻辑通常与 EVM 不兼容,导致 EVM 兼容性较差,大多数 ZK-Rollups 并不兼容 EVM,仅仅能在Dex、NFT交易等场景得到应用

● 由于兼容 EVM 后可以直接搬运以太坊生态的 dApp,扩大生态,让更多交易可以直接在 Layer1 上发起,因此兼容 EVM 的 Zk 项目成为了当下最受关注的投资热点,近期已有 ZK-EVM 崭露头角

– Polygon 开源了他们的 ZK-EVM 项目

– ZKSync 发布了他们的 ZKSync 2.0 计划,去年11月完成 A16z 领投的5000w美金 B 轮融资

– 相对较新的 Scroll 在最近也宣布了他们的 ZK-EVM,今年4月完成3000w美金A轮融资

● 其余 zk 代表项目:StarkNet,2021年11月完成红杉领投的5000万美元C轮融资,估值 20 亿美元,目前估值涨至 60 亿美元

● Layer2四大天王融资信息

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●Layer2 综合总结

状态通道 & PLASMA

  • 状态通道和 PLASMA 相对较早提出,但应用局限在支付领域,之后开发者社区逐渐提出 Rollup 方向
  • 状态通道和 Plasma 技术特点上有相似之处,都尝试将以太坊 Layer1 这条主链上的数据和运算都尝试搬到 Layer2 处理,再汇总回Layer1
  • Optimistic Rollup 和 ZK Rollup,只尝试将运算带到链下,数据仍然保存在公链上
  • 状态通道和 Plasma 理论上相对后面三个方向有更高的处理运算能力,但数据和运算都搬到以太坊之外,因此更加依赖一个或多个提供技术服务的运营者,中心化风险相对较高,是相对独立的 Layer2 方案

OP-Rollup & ZK-Rollup

  • OP-Rollup 和 ZK-Rollup 相对更依赖以太坊的安全性,更容易享受到以太坊的高度去中心化的安全性能,是最核心的 Layer2 方案,也是以太坊扩容路径的中心
  • 短期,Op的可实现性更高:Op有着更好的 EVM 兼容性,可以迅速承接以太坊生态外溢的价值,分担压力解决以太坊的燃眉之急
  • 长期,未来属于Zk项目:随着以太坊团队以及开发者们对 ZK 的探索,Zk也大概率能做到很好的EVM兼容性,同时比 Op 更加安全

侧链

侧链技术介绍

核心思路

● 构建一条完全独立的区块链,有自己独立的共识机制、验证者和运营者

● 通过跨链桥与主链桥接,可以与主链互相转移资产

● 部分享受主链安全性,会选择性地将区块头的快照发送至主链,利用主链防止分叉产生

快照:存储于主链上的区块哈希

侧链上分叉选择规则:合法的链必须构建在最近一个进行过快照的区块之上

防止分叉的例子:下图所示,区块 A 的快照已经发送至主链,即使侧链上的验证者勾结起来,试图在区块 A 生成之后生成一条更长的 A’<-B’<-C’ 链来发动双花攻击,侧链上的参与者也会忽略这条更长的链

公链行业研究:Web3的基石

优点

  • 有自己的共识机制和验证者,有较大的自由
  • 可以利用主链的安全性来防止分叉,部分享受到以太坊的安全性

缺点

  • 安全性不如Layer2,虽然可以利用主链的安全性来防止分叉,但是验证者依然可以通过串谋来发动另一种叫做“无效状态转换”的攻击,主链不会验证侧链上的所有区块,如果有超过 50% 或 66%(取决于侧链的架构)的验证者串谋,可以创建一个完全无效的区块,窃取其他参与者的资产,并将这个区块的快照发送至主链,发起并完成一个“退出”交易,成功偷走这些资产
  • 有跨链桥的风险敞口,侧链本身的安全性也受到跨链桥安全性的影响

侧链代表项目介绍

Polygon

Polygon 前身是 Matic Network,于2017年成立,是一个建立在 Layer2 的以太坊扩容方案,将以太坊上的计算搬到侧链进行,实现扩容

使用 Plasma 框架和去中心化的 POS 共识机制保证资金安全

Plasma,基于Layer2扩容方案的子链,负责处理代币交易、提供安全和即时的交易验

POS,去中心化的POS共识保证资金安全

转型:后来团队意识到PLASMA方案的局限性,在2021年将 Matic Network 改名为Polygon(多边形),希望搭建一个通用的扩容框架,囊括所有的扩容方案,围绕以太坊打造一个多边形的多链网络

目前 Polygon 生态有超过1500款dApp,类型涵盖NFT、游戏、各类 DeFi 等,TVL超过17.3亿美金,在所有公链中排名第六,很好地承接了以太坊的价值外溢

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Ronin

Ronin是 Axie Infinity 为自身游戏打造的一条侧链,专门用于Axie Infinity的游戏结算,因为游戏中每天发生的交易较为高频,导致一般玩家无法支付以太坊高额的gas fee

Ronin 目前采用权威证明 (PoA) 共识模型,一种基于信誉的系统

验证者是由团队根据他们的可信度精心挑选的,数量有限、相对集中,可以允许快速交易如果验证者发生不良行为者或对网络产生负面影响,验证者可能会失去声誉

Ronin 网络验证器的一些节点包括 Binance、Ubisoft 和 Animoca Brands

Ronin上也有Katana 这样的去中心化交易所应用,也叫“Ronin DEX”,它允许用户在 Axie Infinity 生态系统内自由交换代币,而无需离开 Ronin 区块链,还包括有(SLP/ETH、AXS/ETH)两个交易对的质押池

Ronin的TVL在2021年12月达到最高点15亿美金,目前锁仓量在8700w美金左右

公链行业研究:Web3的基石

安全事件:2022年3月23日,Ronin与以太坊之间的跨链桥遭到黑客攻击,被盗资金超过6.2亿美金

公链竞争格局:一超多强

以太坊稳坐半壁江山,仍有看涨预期

目前,以太坊主链占据58.43%的 TVL 份额,稳坐半壁江山

2021年2月前,以太坊 TVL 稳定保持90%以上份额,随着多条公链生态陆续增长,ETH币价下挫,以太坊 TVL 占比经历大幅下降

公链行业研究:Web3的基石

公链行业研究:Web3的基石

随着近期 ETH 币价回暖,以太坊 TVL 份额迎来上升趋势,对比以太坊 TVL 的 U 本位和 ETH 本位,实际上以太坊主网的锁仓的 ETH 本位资产变化不大

  • 仅前四个 DeFi 协议中就有250.1亿美金的以太坊锁仓(Lido中81亿美金、AAVE中52.6亿美金、Uniswap中60.4亿、Curve中56.1亿美金),以太坊所有合约锁仓约400亿美金
  • 假设 ETH 从最现价1800美金回到3000美金左右,锁仓数量不变,且其他资产不上涨,以太坊 TVL 占比超过80%,随着以太坊升级路线的推进,ETH币价在长期有看涨预期(短期抛压严重)

公链行业研究:Web3的基石

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其他公链细分剩余市场

在 TVL 前10的公链中

  • 排名第二的 Tron 以58.5亿美金的锁仓量占据约9%的市场份额
  • 排名第10的公链 Fantom 以2.26亿美金的锁仓量占据略小于1%的市场份额

前10以后的公链锁仓量占总锁仓量的8.61%

公链行业研究:Web3的基石

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公链三种主流打法

● 其他所有公链都要和以太坊竞争,主打高性能,不论是 EVM 生态的 L2 / 侧链共生,还是 Solana 这种极端扩容 Layer1,都需要凭借各自的叙事来获得部分 TVL 份额

● 围绕生态的建立与公链本身的性能,市场上的其他公链逐渐形成了三种打法

普通高性能 + EVM兼容

极端高性能 + 资本烧钱做生态

更底层做 Layer0 协议 + 跨链

● 三种路径中存在的取舍

烧钱自己做生态 VS 直接兼容EVM:自己做生态成本大,不确定性大,直接兼容EVM最容易把以太坊生态复制过来,快速建立 dApp 生态

极端高性能vs普通高性能

▪ 普通高性能 tps 大概在一万以下,可以通过一些特色技术实现,不牺牲兼容 EVM 特性,极端高性能 tps 往往超过一万,往往要牺牲兼容EVM

▪ 极端高性能有“完美用户体验”的正当叙事,但除了以太坊、比特币,其他公链的用户量很少挑战到公链的性能极限

普通高性能 + EVM兼容

思路:做 EVM 生态,并且讲高性能/L2/侧链的故事,捕获以太坊的溢出流量和价值

● 成立逻辑

以太坊有最繁荣的生态和开发者社区

以太坊最先提出 EVM 和智能合约,为公链引入可拓展性,具有行业级的正统性,也凭借先发优势聚集了所有公链中最大的开发者社区

经过数年的验证,以太坊已经积累了行业最好的生态、开发资源,有大批成功项目

智能合约的开源导致做山寨版本成本极低

智能合约的开源是行业共识(不开源很难吸引大资金智能合约中进行锁仓),导致成功项目的智能合约极容易被直接复制,再造一个山寨版

以太坊上项目的智能合约可以直接换个前端,接入山寨智能合约

如果某个链能够支持EVM,则也可以把以太坊上的合约代码直接复制到另一个链,再做一个前端接入,便可实现同样的功能

以太坊性能不足,迭代速度慢,其他公链直接吸收以太坊经验,更容易做出高性能

其他公链低成本做出更好性能的同时,又可以直接把以太坊生态的项目复制过来,实现同样的功能、更强的性能,更好的用户体验

因此许多公链能够采用 EVM+ 提升性能的打法,捕获以太坊的溢出流量和价值

问题:以太坊完成升级后,更快、更便宜、更安全后,这些项目会稍显鸡肋

下面列举 TVL 前 10 的公链中采用该打法的公链

币安智能链BSC

● 币安于2019年4月推出自己的币安链BNB, 后续推出币安智能链 BSC 并将两条链合并,变成现在的币安(智能)链BSC,希望用比以太坊更好的性能与以太坊抗衡

● 最初币安链是为了发展自己的去中心化交易所,与自身中心化交易所业务协同,后来看到以太坊上的 DeFi 生态/ dApp 蓬勃发展,于是自身也推出各种DeFi应用,以及开发 EVM 兼容性,积极捕获以太坊溢出价值

● 共识机制:基于POS的权威证明 (PoSA),只有 41 位币安认证的验证者可以确认交易,验证者有更强的硬件,更好的协同性,能实现更好的性能,但中心化较为明显

● 原生代币:$BNB,用于质押验证,在币安强的大资金背景和做市能力下,$BNB价格较为坚挺

– 现价324美金左右,市值530亿美金

– ATL:$0.04,涨幅814972.9%;ATH:$686.31,跌幅-52.7%

● 主要生态:币安扶持的一些 DeFi 应用以及大量gamefi,Stepn也有 BSC 版本

公链行业研究:Web3的基石

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Cronos

● Cronos主网于2021年11月上线,是由加密货币交易所 Crypto.com 基于 Cosmos IBC 协议开发的 EVM 兼容链,旨在为开发人员提供将 DApp 从以太坊和其他 EVM 兼容链迁移至 Crypto.com 生态系统的能力

● 共识机制:基于POS的权威证明共识机制 PoA,基于网络参与者的真实身份和个人信誉选出一批验证人进行交易和区块的验证,验证人必须是现实生活中的可信实体

● 特性

– EVM高度兼容,更好承接以太坊生态

– 支持Cosmos的IBC通信协议,可与其他支持 IBC 的公链进行跨链通信

● 原生代币:$CRO,作为 Cronos 公链的基础结算代币和POS质押代币

– 现价0.15美金左右,市值38.5亿美金

– ATL:$0.012,涨幅 1156.5%;ATH:$0.96,跌幅 -84.2%

● 主要生态:DeFi等金融应用为主

公链行业研究:Web3的基石

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Fantom

Fantom背景普通,成立于2018年1月,团队来自韩国,主网于2019年11月上线,旨在利用更高的tps和EVM兼容性,承接以太坊的DeFi应用

Crypto圈明星开发者、YFI创始人 Andre Cronje 于 2018 年 9 月份作为技术顾问加入 Fantom,2021年9月,AC在 Fantom 上推出 Loot 仿盘Rarity,喊单后6小时,新增召唤者 NFT mint 数量超过12万个,4天突破100万,此后 AC 继续在推特不断喊单,Fantom生态出现崛起势头

2022年3月,AC宣布退圈,不再继续为DeFi和加密货币领域做出贡献,此举引发Fantom生态陷入恐慌,资金加速逃离,币价下挫严重

共识机制:POS

原生代币:$FTM,Fantom链的基础结算代币和POS质押代币

– 现价0.38美金左右,市值9.65亿美金

– ATL:$0.0019,涨幅19868.3%;ATH:$3.46,跌幅 -89.0%

主要生态:DeFi等金融应用为主

公链行业研究:Web3的基石

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极端高性能+资本烧钱做生态

思路:在技术上做出极端的高性能,再通过资本助推,烧钱做生态(无法直接复制EVM生态)

成立逻辑

  • 公链本身技术过关后,最重要的就是生态,需要有足够强大的开发者社区和大量的 dApp 才能吸引用户
  • 极端高性能需要跳出 EVM 的框架,因此无法直接承接 EVM 生态中的dApp,需要自建新的生态体系,因此对资本的助推提出了较大要求

问题

  • 技术和生态都依赖巨大体量的资本,资本出走则整条公链和生态都面临危机,极端性能也对可靠性提出了挑战

采用该打法的公链:目前跑出来的只有Solana,但仍然有宕机和中心化问题,随着Solana背后的资本目前在押注Aptos、Sui等新公链,Solana前景堪忧

Solana

Solana主网于2020 年 3 月上线,将自己定位成“世界上最快的高性能公链”、“以太坊杀手”,有非常多的技术优势是对标以太坊的缺陷开发的

超快的速度:TPS最高可达 6.5 万,以太坊TPS为15,Visa 支付网络TPS约为 2 万

超低的费用:只有以太坊的千分之一

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共识机制

基于 POS 的历史证明机制(POH),全局时钟实现并行计算

  • 区块链上的时间戳是完全同步的,所有节点都共同维护这个公共账本,以保证区块链的可信度,但这也会导致效率较慢,比如以太坊生成一个区块就需要间隔15分钟
  • Solana则允许每个节点生成本地的时间戳,无需等待整个区块链网络来同步更新数据及数据状态,从而提高了整体效率
  • 这将 Solana 的平均出块时间压缩至400毫秒,对于绝大多数 DeFi 交易来说,手续费也可忽略不计

激进的低冗余设计,牺牲可靠度,提升性能

  • 去中心化需要冗余性,所有数据都需要由不同的节点进行计算和验证,在比特币、以太坊和其他许多简单的 PoS 链中,每个区块都必须传输、检查和比较其他每个区块的工作
  • 对于 Solana,只有被指定的那个领导节点来生产下一个区块,在此基础上,Solana将区块分割成很多小块,然后只有一小部分节点验证者来验证每个小块 (See Turbine),而不是所有的节点都要发送和验证所有的区块,以实现并行计算
  • Solana 的低冗余设计严重依赖领导节点是否在线,一旦领导节点离线,网络的其他部分需要做大量的应急工作;以太坊网络没有领导节点,每个节点都有一份精确和重复的副本,如果任何以太坊节点离线,所有其他节点手头仍有他们需要产生一个新区块的所有内容
  • 冗余的双刃剑:在理想的情况下,冗余导致了网络的缓慢;但在坏的情况下,它可以防止重大事故

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智能合约与虚拟机:节省链上资源,降低费率

  • Solana提供了一种不同于传统的基于 EVM 的区块链的智能合约模型
  • 传统的基于 EVM 的链中,合约代码和状态都存储在链上的合约中
  • Solana的智能合约是只读或无状态的,并且只包含程序逻辑,部署后就可以通过外部账户进行交互
  • Solana中与程序交互的账户会存储与程序交互相关的数据,实现了状态(帐户)和合约逻辑(程序)的逻辑分离,用户所需要支付的就是一个文件存储所需要的花费,不占用其他 CPU 等链上资源,从而降低交易费

生态建立:资本加持+频繁举办黑客松

● 2019年7月,Solana 在由 Multicoin Capital 领投的A轮融资中筹集了2000万美元

● 2021年6月,Solana获得了A16Z领先的3.14亿美元融资,用于孵化基于Solana的项目,以及风险投资部门和交易平台,专注于Solana

● 2021年11月,Reddit创始人Alexisohaniannn和776基金宣布成立总额2.5亿美元的基金,帮助 Solana 开通区块链社交媒体

● Solana目前已经举办五次黑客松,第五届黑客松 Riptide 有将近 7000 名参与者总共提交了 550 多个项目,Google、Visa、Jump Crypto等机构联合 Solana Ventures 为参赛者提供了高达 500 万美元的全球奖金和种子资金,Stepn也是Solana黑客松的项目

● Solana上项目类型齐全,基本涵盖所有类型的dApp

● 原生代币

– $sol,可用来进行POS质押、生态内支付等

– 现价44.26美金左右,市值155亿美金

– ATL:$0.5,涨幅8729.0%;ATH:$259.96,跌幅 -83.0%

公链行业研究:Web3的基石

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Aptos & Sui

Aptos 和 Sui 在今年7月、8月份分别以高达27.5亿美金、20亿美金的估值为圈内外所知

  • Atpos本轮融资筹集了1.5亿美金,FTX Ventures 和 Jump Crypto 领投,在2022年3月份还有由 a16z 领投的2亿美元融资,今年已经筹集了3.5亿美金,预计在9月底左右推出主网
  • Sui本轮融资由 FTX Ventures 领投,目前已在该轮融资中获得 1.4 亿美元资金支持,上一轮在2021 年 12 月完成,3600 万美元 A 轮融资,由 a16z 领投,Coinbase Ventures等参投

Aptos 和 Sui 团队的前身是 Meta 的数字货币 Libra 团队,2022年1月份被 Meta 以1.82亿美金卖出

Aptos 和 Sui 均基于 Move 语言开发,在底层设计上有相似之处,通过减少一定信任冗余度实现并行计算,tps 在 12 万左右,信任冗余度比 Solana 稍高,也更安全

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顶尖 Crypto fund 领投,生态开发者大量涌入提前布局

  • 2019年,Multicoin投资 Solana 的成本币价在0.4美金左右,2021年最高浮盈650倍,Solana早期生态的建设者和投资者也获得了巨量财富回报,Aptos和Sui的出圈和当年 Solana 的故事极其相似,吸引了大量的资金和开发者
  • Aptos 表示已有超过 100 个项目在网络上构建,包括 DeFi、NFT、游戏等,大量的生态还在开发当中

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短期 FOMO 情绪严重,长期价值难以判断

  • Aptos 和 Sui 的前身 Libra 在2022年1月份被 Meta 以1.82亿美金卖出,现在估值逼近50亿,短期泡沫和资本做局的味道是明显的
  • 高性能并不是新叙事,Aptos 和 Sui 被看作是高性能链 Solana 的杀手,背后必然有头部 crypto fund 募资过剩资金无处配置的问题,同时以太坊完成升级后也将拥有相近的高性能
  • 但以太坊真正完成性能升级乐观估计还需要2-3年,且随着生态建设者大量涌入 Aptos 和Sui,两条新公链也可能在未来占有部分位置

更底层做 Layer0 协议 + 跨链

思路:做公链间的协议,让其他公链接进来或者基于自己的底层协议开发公链,项目方基于更底层的协议捕获价值

成立逻辑

  • 直接做公链将面临较大的内卷
  • 公链间生态较为割裂,但多链格局是主流论调,跨链项目有一定机会,用中心化或者纯链上的方式来达成数据跨链或者资产跨链的目的
  • 直接让现有公链接入自己的协议或者基于 SDK 开发,能降低公链开发成本,同时让接入的公链直接共享生态

问题

  • 行业仍处在较为早期的阶段,跨链需求并不强烈
  • 需要公链项目主动接入自身协议,对招商能力较为依赖

代表项目:波卡、Cosmos、Avalanche

波卡和 Cosmos 的 Layer0 策略较为接近,均是自己专注于 Layer0 的搭建,降低开发者接入门槛,并提供较好的跨链互操作性;Avalanche既做Layer0,也有自己原生可拓展的Layer1,Layer0的搭建程度不如波卡和Cosmos,因此下面着重对比波卡 Polkadot vs Cosmos,单独讲解Avalanche

波卡 VS Cosmos

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Avalanche

Avalanche于2020年正式上线,属于新型的区块链,特点是全新的共识机制Avalanche,又为为“雪崩协议”

项目主体 Ava Labs 由康奈尔大学副教授 Emim Gun Sirer 于2018年创立,A16z等机构投资,Gun教授在2002年就发表了区块链相关技术论文,被认为是比特币的技术源头

“雪崩”共识机制

  • 在既有数百个以至更多节点当中,以快速而多次抽样方式获得多次验证结果,节点自身也会做小样本抽样,只要某一结果多次在验证节点中得出过半数结果,则可以确认其交易或信息正确性,不需要所有节点进行验证
  • 整个机制就像“雪崩”一样,启动后验证节点如雪球般愈积愈多,因此被称为“雪崩机制”,不用受限于单一的线性链,扩容性很高

架构:平行链 +子网

平行链:主网由三条平行的公链所组成,三条链各司其职,共同创造出快速且能方便DeFi 搭载其上智能合约的平台

– X-chain 负责对数字资产的创建、管理和交易链

– C-chain 致力于智能合约,支持基于 Avalanche 协议的 dApp 开发的 EVM 副本

– P-chain 负责协调验证者并创建 Subnet 和质押机制

子网

  • 一组对网络状态达成共识的验证节点,可以被认为是堆栈的底层,每个区块链都需要有一个子网负责验证交易,同时一个子网可以验证多条区块链,主网是一个特殊的子网
  • 理论上 Avalanche 允许创建无限的 Subnet,实现网络扩展
  • 每个 Subnet 可以是私有的(permissioned),或公共的(permisionless)
  • 对于跨链互操作性,使用同一子网(即拥有同样验证者集)的区块链将默认兼容

公链行业研究:Web3的基石

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Layer0跨链逻辑

  • 希望接入 Avalanche 的链可以部署自己的子网,发行自己的原生代币来进行质押验证者,支付gas消耗
  • 同时接入部署的子网也需要参与 Avalanche 主网的区块验证
  • 但 Avalanche 并未公布原生跨链互操作方案,且开发工具不如 Cosmos SDK成熟,这成为了Avalanche横向可拓展性的重要制约因素,其他公链接入Avalanche 产出成本比不高

主网原生代币

  • $AVAX,可用于质押验证和交互gas,技术正统性和A16z的背书让$AVAX成为2021年表现最亮眼的币之一
  • 现价27.95美金左右,市值80亿美金
  • ATL:$2.80,涨幅910.1%;ATH:$144.96,跌幅-80.5%

主要生态:最初以Cruve等成熟的EVM DeFi项目切入,后续发展出众多gamefi、marketplace类应用,DeFiKingdoms也在Avalanche的子网上进行部署

公链行业研究:Web3的基石

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公链发展趋势

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未来仍是一超多强的格局,以太坊地位相对稳固,部分链可能面临洗牌

以太坊

● 随着 $ETH 价格回暖,TVL占比将更加稳固,资产聚集将增强以太坊的网络效应,吸引资产回流

● 以太坊未来的多 Rollup 格局已经初步体现

-TVL前十的链中已经包含了 Optmism 和 Arbitirum 两个以太坊的 Rolllup 项目,以太坊从中捕获部分价值,Polygon作为以太坊侧链也有部分和以太坊共生的关系

– 此外还有多个明星 Zk-Rollup 项目即将上线,若 Zk-EVM 技术实现突破,有望取得比 Optmism 和 Arbitirum 更靠前的地位

– 分片后,以太坊也将凭借 Rollup* 分片,跻身高性能公链行列,单纯高性能叙事无法挑战以太坊

● 高性能公链中,随着 Solana 背后的资本出走 Aptos 和Sui,且 Aptos 和 Sui 未上线就迎来了大批开发者和在建生态,Solana 的高性能链霸主地位将受到两条新公链的严重威胁

● 靠普通高性能 + 兼容 EVM 生态的链中

– BSC 和 Cronos 可能凭借头部交易所战略节点的身份活下来,BSC身后的币安比 Crypto.com 更加强势

– Fantom 随着 AC 出走走势较弱,较可能在后续出局

● Avalanche凭借出彩的共识创新和横向拓展概念仍大可能在前十中保留一席之地

● 波场 Tron 凭借创始人光环自带流量,也有较强的竞争力

细分叙事的链捕获细分赛道的价值

  • 通用型 Layer1 往往围绕着去区块链不可能三角等通用叙事发展,较为内卷
  • 一些无法在通用型 Layer2 上完美体现的特性成了部分公链讲述的细分叙事,如隐私链、Social链等,精准定位可能会带来部分市场份额,但在体量和生态完整性上无法参与通用型公链的竞争
  • 这部分公链可能基于Cosmos、波卡、Avalanche等 Layer0 协议加入对应生态,也可能是以以太坊的一个 Rollup 项目形态出现

投资策略思考

公链投资

公链KSF:开发者与生态、投资机构背书、招商与市场能力、技术与性能

开发者与生态:最重要的因素,有丰富且闭环的生态才能长久吸引用户和资金,以太坊最大的护城河就是大量的活跃开发者和丰富的生态,Solana频繁举办黑客松、孵化项目也是快速占领部分市场份额的原因,Aptos 和 Sui 未上线就号召了大量生态建设者来进行开发

投资机构背书:A16z、Multicoin、Coinbase等明星 crypto fund 的加持具有巨大的号召力,给生态建设者以及早期用户带来信心,同时,吸引开发者、打造生态需要巨量资金,也离不开顶级机构的支持

招商与市场:另一种做生态的思路,直接引进明星项目部署到新链上,吸引用户前来交互,获得早期收益,以及如何通过一些市场策略吸引早期用户

技术与性能:性能上过关即可

  • 各个链之间用 TPS 衡量的性能并没有较大的差异化,除了像以太坊、BTC这样的老牌 POW 公链,可以在升级后解决问题,同时,绝大多数公链日常的交易并使用到其所宣称的性能极限,Solana理论65000的 TPS 实际只达到2000多,但体验依旧顺畅
  • 差异化在于实现该 TPS 的技术,在区块链不可能三角的哪一部分做了权衡,绝大部分公链是部分牺牲去中心化,但绝大部分普通用户是对中心化无感的

投资策略

在技术与性能过关的前提下,结合现存开发者与生态、投资机构背书、招商与市场能力因素,判断该公链在未来是否有生态爆发的可能

应用投资

新公链刚上线一般最先有DeFi的投资机会

● 公链刚上线时,绝大部分用户没有原生币进行交互,购买链上资产,只能通过链上的 DeFi 项目来获得原生币,DeFi的竞争优势在于流动性,需要吸引用户迁移资金,获得早期快速增长,因此 DeFi 往往是一条新公链最先增长的项目类型

● EVM时光机,DeFi生态发展的路径参考,从逻辑上讲,所有能写智能合约的公链都会走一遍

– dex->借贷->稳定币swap->算法稳定币->其他衍生种类的defi项目

– BSC、Polygon、Solana、Avalanche等公链都复现了该路径,目前仍有大量公链在复现过程中,但市场上的资金有限,故事效果会越讲越差

和资产相关的应用去资产规模大的链

  • DeFi、NFTfi、重资产的 gamefi 等类型的项目对流动性要求较高,适合选择以太坊、Solana等资产规模大的链
  • 资产规模大说明该链用户眼光较为长期,链上资产比较优质,同时用户不需要进行复杂的操作将其他链资产转移到新链参与交互
  • Solana NFT交易量只有以太坊NFT交易量的十分一,总是以太坊的marketplace更赚钱,NFT借贷等项目也只能基于以太坊的蓝筹NFT来做

更加高频、轻资产的应用适合去高性能、低手续费的链,或者以太坊的layer2

公链底层协议特性会创造一些不同于其他公链的生态位

  • 例如 Solana 和以太坊在售卖NFT时只能在一个 marketplace 售卖,而以太坊的 NFT 能在多个 Marketplace 挂单,核心原因在于两条链的资产管理协议不同,Solana的资产售卖是直接给Marketplace的智能合约托管,而以太坊仅仅是授权给Marketplace
  • 因此 NFT 交易聚合器的商业逻辑在 Solana 上更加成立

附录

《「胖」协议和「瘦」应用是区块链的真谛吗?》

《区块链的速度性能困境:“慢”得其所,“贵”在信任》

《区块链技术的起源与沿革(上篇):区块链网络与数字货币系统》

《以太坊->Solana->Aptos:高性能公链竞争的终局在何方?》

《详细解以太坊最新技术路线:以 Rollup 为中心,分片或成开发主轴》

《Messari:如何看待以太坊“以 Rollup 为中心”的未来?》

Web3技术介绍 by于明征

《关于Rollup,你应该知道的基础知识》

《Vitalik详解5种不同类型的ZK-EVM》

《对于现阶段GameFi发展而言,兼容EVM重要吗?》

《深度长文带你重新理解Cosmos跨链设计》

《深度解读 Avalanche:从兼容 EVM 的 L1到「子网先驱者」》

责任编辑:Kate

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公链行业研究:Web3的基石

星期六 2022-10-01 13:24:38

文章速览:

01/ 导读:为什么需要研究公链

02/ 区块链基本原理

03/ 围绕可拓展性的公链叙事

04/ 以太坊扩容方案

05/ 公链竞争格局:一超多强

06/ 投资策略思考

Takeaway

◾ Web2中缺失价值结算层,价值由各个应用捕获并垄断;Web3将区块链作为价值结算层,捕获价值的同时为用户提供更好的安全性和数据主权,区块链强大的价值捕获能力给公链带来了丰厚投资回报

◾ 区块链技术的前提假设背景是一个互不信任的分布式网络,各个节点互不信任,区块链在机制上设计重复验算的步骤,创造信任,同时也会牺牲性能

◾ 公链技术的是围绕可拓展性来发展的,比特币代表区块链1.0,没有可拓展性;以太坊代表区块链2.0,引入可拓展性;各种做更高性能的链代表区块链3.0追求更高的可拓展性

◾ 以太坊的锁仓资金占据接近60%的市场份额,同时也在积极谋求性能改进,以太坊扩容方案自成一派,是最受资本追捧的热点之一

◾ 公链有三种打法:普通高性能 + EVM兼容;极端高性能 + 资本烧钱做生态;更底层做 Layer0 + 跨链,其他公链凭借某种策略占据一部分市场份额

◾ 公链格局呈现一超多强趋势,以太坊地位稳固,部分公链可能迎来洗牌,Aptos & Sui 两条新贵公链泡沫较大,市场预期较高

◾ 公链投资最看重的因素是开发者和生态,其余因素都是为开发者和生态服务

◾ 链对应用投资的影响:应结合公链协议的特点以及链上资产的情况,判断该应用是否选择了最合适的链

导读:为什么需要研究公链

Web2:瘦协议与价值结算层的缺失

Web2分层结构

Web2(移动互联网)基于一系列层级构建:包括硬件层、连接层、网络层、传输层、应用层等,我们日常生活直接接触的是应用层。

应用层对用户价值的捕获

● 随着人们的生活向互联网迁移,人们在通过互联网管理自己的财产,也在互联网中生产价值,比如用户的行为数据

● 捕获价值的实际上是各种 Web2 应用

用户通过微信、支付宝、银行应用等进行资金管理时,就是在这些应用的中心化服务器上修改自己的账户数据,应用充当了结算工具

用户的行为就是各个应用上的交互数据,为应用所拥有,拿来商业变现,甚至成为应用的核心壁垒

公链行业研究:Web3的基石

公链行业研究:Web3的基石

Web2缺少价值结算层

● 应用充当结算工具的问题

双花问题:即在数字货币体统中,由于数据可复制性和应用间信息的割裂性,使得同一笔钱被重复使用,如复制信用卡盗刷、中心化服务器被攻击伪造交易

用户数据主权问题:有价值的数据被“默契”地赠送给应用,用户没有所有权

● 缺失的价值结算层需要发挥的作用

避免双花问题:价值结算层需要不基于割裂的应用实现全局同步记账,同时需要足够的安全性保证交易记录不被篡改

帮用户拿回数据主权:用户保存所有的交互记录

● 因为底层协议在结构上不够完整,Web2的协议框架通常被称为“瘦协议

Web3:价值结算层归位与胖协议

价值结算层的归位

Web3就是在传输层和应用层之间引入价值结算层,解决“双花”和“数据主权”等一系列问题,全局记账和安全性可以通过区块链技术充分解决

价值结算层的具体形态:由一条区块链来进行网络中交易的结算以及数据的保存

胖协议:完整协议结构+协议价值捕获

Web3协议框架被称为“胖协议”,有两个内涵

1. 协议结构完整:有价值结算层

2. 结算层进行了价值捕获,是健壮的

HTTP 和 TCP/IP 等其他层级的协议:虽然提供了整体规则,但没有较好的价值捕获,用户免费使用

价值结算层:涉及核心利益关系,需要强大的安全性,因此需要巨大成本来维护,用户在结算层的行为需要为其付费

胖协议实现方式:共享数据、token 消耗和 token 激励

共享数据层:通过开源和去中心化网络来复制和存储用户数据,全局记账,而不是互相独立的应用来访问控制不同的信息孤岛

原生币消耗:实现结算层的价值需要将应用部署在结算层/区块链上,用户与这些应用交互会生成一系列记录,在区块链上进行执行、验证和保存,该过程需要向协议/公链提交手续费(用结算层发行的货币支付)

原生币激励:用户使用结算层支付的手续费会支付给结算层维护者,激励更多的人来维护结算层,实现协议的健壮性

公链行业研究:Web3的基石

公链行业研究:Web3的基石

原生币 VS 代币

原生币:区块链自己发行的货币,用于奖励维护者,用户支付手续费

代币:区块链应用发行的应用代币,用于奖励用户、让用户在生态内使用、让用户共享成长性

公链的投资 & 研究价值

公链 vs 联盟链 vs 私链:去中心化程度不同

区块链按照参与许可程度可分为:公链、联盟链、私链,也代表去中心化程度不同

公链:任何人都可以参与维护,无许可,是最主要的结算层,以下均讨论公链

联盟链 & 私链:维护者都基于挑选和信任,不是任何人都能参与维护,较为中心化

投资价值:结算层实现价值捕获,推高代币价格

以太坊目前市值2276亿美金,原生币$ETH现价1895美金,ATL:$0.432979(2015.10),涨幅437730.4%,ATH:$4878.26(2021.11),跌幅-61.1%

Solana目前市值152亿美金,原生币$SOL现价44.26美金,ATL:$0.5(2020.5),涨幅8729.0%;ATH:$259.96(2021.11),跌幅 -83.0%

Avalanche目前市值79亿美金,原生币$AVAX现价27.73美金,ATL:$2.80(2020.12),涨幅890.6%;ATH:$144.96(2021.11),跌幅 -80.9%

公链行业研究:Web3的基石

公链行业研究:Web3的基石

公链行业研究:Web3的基石

研究价值:基础特性决定应用层

技术方案与特性直接决定基于该公链开发的应用的体验,投资应用需要看其所在的链对该应用的影响

例如 Solana 和以太坊在售卖 NFT 时有显著不同,Solana 的 NFT 只能在一个 marletplace 售卖,而以太坊的 NFT 能在多个 Marketplace 挂单,核心原因在于两条链的资产管理协议不同,Solana 的资产售卖是直接给 Marketplace 的智能合约托管,而以太坊仅仅是授权给Marketplace

Cosmos允许用户基于其现成的 SDK 建立一条新的链,只为其应用服务,链的维护需要质押应用的代币,而不是链的原生代币,让应用捕获更多价值

Dfinity采用让开发者代付交互手续费的方式,让用户感受不到 web3 的 gas 支付流程

拥有发达金融体系的公链有更好的流动性,适合做交易

区块链基本原理

场景化理解区块链:信任冗余

区块链核心场景:在缺乏相互信任的分布式网络环境下,实现交易的安全性、公允性,达成数据的高度一致,防篡改、防作恶、可追溯,付出的代价之一就是性能

如何做到在没有信任的环境下保证安全性,想象一个手动数一个亿现金的场景:

a. 单线程密集计算方案:一个人数

▪速度慢,专注,数完的时间是确定的

▪信任风险

i. 一个人可能数错,没有第三方校验结果

ii.这个人呢可能生病或休假

iii.这个人可能混入假币,或者私藏一部分钱,上报错误的总数

b. 并行计算方案:n个相互信任的人一起数

▪每个人平分一部分现金,分头同时数,最后算总数

▪所用时间基本是第一种情况的1/n,参与的人越多,所需时间越少,TPS越高

▪信任风险

i. n个人中会有一定比例的人数错

ii. 其中一个人休假或者怠工导致最终结果出不

ii. 部分人换假钱,藏钱,上报假的数字

c.区块链方案:n个互相不信任的人一起数

▪首先抽签选一个人,这个人捡出一叠钱数一遍,打上封条,签名盖章,再给另外几个人一起同时重新数一遍,数好的人都签名盖章,确认数完这叠钱,再抽签换个人捡下一叠来数,如此循环

▪一个人数钱时其他人并没有帮忙数,数钱的人数完后,其他人需要重复数一遍,再签名确认

▪特点

去信任化/去中心化:所有人参与验算,不基于信任前提

可靠性:数钱的人掉线可以换另一个人重新捡出一叠钱数

准确性:参与的人越多,出错的概率越小

冗余性:一个人数钱,其他人仅仅是监督和验证,没有“人尽其才”

最著名的两条区块链,比特币平均每秒只能处理5~7笔交易;以太坊平均每秒只能处理15笔左右的交易

在用户交易频繁时,容易陷入拥堵状态,可能某笔交易在一两天后才会被记录

具体技术介绍

区块链是一种数据存储系统,一个定时更新的数据库/账本,由整个分布式的网络共同维护

比特币平均每 10 分钟更新一次账本,即新出一个区块,以太坊平均12~14秒新出一个区块

公链行业研究:Web3的基石

区块链分层结构

公链行业研究:Web3的基石

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Layer0 数据传输层

Web2常用协议为 HTTP 或 FTP,底层使用传统的服务器 – 客户端模式(底层基于 TCP 协议),资源集中在中心化服务器

P2P协议,将资源分布式存储到不同的节点上,网络中每个节点都可以既是客户端也是服务端,通过一定的传播机制与其他节点实现点对点沟通,实现去中心化

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Layer1 底层账本

数据层:提供标准化的数据结构,全网节点统一记账标准

  • 链式结构:区块链定时结算网络中的交易,每次结算会把一段时间内的交易打包放进一个区块,相当于账本上新的一页,按页码首位相连
  • 区块链数据标准:包含标准化的交易信息和时间戳(页码),交易信息通过哈希函数被抽象成一串数字(哈希值),所有交易按默克尔树结构储存,并抽象出一个默克尔根,记录在区块头
  • 非对称加密:容易通过交易算出默克尔根,但极难倒推,从默克尔根能快速验证某个交易的存在性

公链行业研究:Web3的基石

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共识层:一个挑选和奖励机制,挑选出表现最好的节点进行记账并奖励原生代币,其他节点负责验算和更新,节点为了争夺一个区块的记账权和奖励,有动机“努力表现”

几种主流共识机制

工作量证明 POW(proof of working),奖励最努力的节点

一个区块内的所有交易信息会被最终抽象成一个256位的数据摘要(默克尔根),抽象过程中有一个随机参数(Nonce随机数),保证所有节点都不能预先知道该数据摘要

节点要通过穷举法算出该数据摘要,第一个算出的矿工向全网广播自己算出的数值,其他矿工进行验证,超过51%的其他矿工确认后,该矿工就获得了这个区块的记账权和对应的加密货币奖励

POW实际上是在比拼算力,矿机就是专门用于计算默克尔根的计算机,POW硬件投入很大,因此节点是跟整条链利益相关的,作恶成本大

POW共识也出现了矿机产业链,以及矿池业务,小节点可以把算力提供给矿池,矿池聚合了大量算力,更容易获得记账权,然后给矿池里的节点分配挖矿收益

问题:多节点算力聚合成矿池,容易造成中心化问题;大量的算力是做无用功,浪费电力等

POW链代表:比特币、以太坊

公链行业研究:Web3的基石

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● 质押权益证明POS(proof of staking),奖励利益最相关的节点

各节点质押一定数量的加密货币,系统按照质押的数量、质押的时长分配给参与质押节点一个获得记账权的概率分布,质押越多、时间越长,获得记账权的概率越大

POS实际上在比拼利益相关程度,持有、质押该加密货币越多,利益绑定越深,作恶成本越大

相对 POW 的改进:更加环保,避免大量冗余计算,硬件成本也更低

问题:资本过度集中也会导致中心化问题

POS链代表:Solana、Avalanche、BNB

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● 还有一些基于 POS 质押的衍生共识机制,比如 DPOS 等

● 激励层:包括发行机制和分配机制

发行机制

原生币的价格取决于供需,如果增发过多而需求不足,会造成恶性通胀;增发不足会导致通缩,提高用户进入门槛

代币的发行需要提前预设的模型,比如比特币采取了总供应量一定的机制,第一阶段每个区块奖励50个BTC,每隔21万个区块/四年减半,总供应量极限为2100万枚BTC;以太坊采用通胀模型,每年通胀约4.4%,但以太坊基金会后续也提出了EIP-1559提案,增加了燃烧机制,升级后通胀可能降低至2.9%左右

公链行业研究:Web3的基石

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分配机制:奖励验证节点的部分需要提前预留,对开发团队、资本、社区的早期贡献,也会通过预留代币的方法进行支付

Layer2应用扩展

合约层:智能合约、虚拟机、脚本代码

智能合约:是一组部署在区块链上的函数逻辑,用户自身只能进行转账交易,但通过与智能合约进行交互,可以实现复杂的交易,如借贷、质押等,智能合约通过用户交互行为,结合代码逻辑帮用户生成交易,再进行结算记账,基于区块链开发的应用底层就是一套智能合约

虚拟机VM(Virtual Machine):运行智能合约的环境,由节点运营,收到用户的交互指令后帮用户计算,生成交易

脚本语言:适配虚拟机的图灵完备的语言,用于编写智能合约

应用层:基于智能合约开发的各种应用,用户从前端进入,与智能合约进行交互,这些应用也叫“去中心化应用”、“dApp”

一笔交易的记录过程:以比特币为例

1.用户发起交易请求:A 向 B 转账 5 BTC

2.交易信息提炼:交易信息通过哈希算法生成一个数字摘要

3.交易广播:该数据通过 P2P 网络被广播至所有节点,并被节点记录在待打包的区块中

4.交易确认过程

▪各个节点按照 POW 机制争夺记账权:通过更改随机数计算最终的默克尔根

▪最先算出默克尔根的节点向全网广播自己的计算结果

▪其他节点收到广播后验证计算结果是否正确,交易是否有遗漏

▪51%的节点承认计算结果和交易完整性后,交易确认完成,所有区块共同更新账本

5.新区块被添加到链的末

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公链特性

去中心化:公链由由大量节点共同维护,没有一个中心化组织来统一管理,任何人都可以成为验证节点/矿工,且下一个获得记账权的节点是不确定的

去信任化:用户、矿工相信的是共识机制,而不是基于对某个中心化组织的信任,且验证节点对矿机/质押流动性的投入提高了利益相关性,作恶成本高

不可篡改:公链的每一个区块都会被节点储存并且可被下载,改动某一区块会导致下面的区块信息无法对应,且新区块需要获得51%以上节点的验证篡改成本大,如果有一批节点聚集了一定的算力,可以进行“分叉”攻击,即从某个区块高度开始,一条链分叉成两条链

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冗余性:互不信任的前提带来了复杂的确认程序,导致性能低下,比特币最高tps为7/秒,以太坊为15/秒,且基于共识层的大的升级动作往往需要分叉,需要冗长的通过流程,迭代慢

围绕可拓展性的公链叙事

区块链不可能三角

区块链不可能三角:去中心化、可拓展性、安全性,只能优先满足其中两点

去中心化:拥有大量参与区块生产和验证的节点

  • 节点数量越多,去中心化程度越高,验证过程越充分,安全性越高
  • 需要接受大量硬件性能较低的节点来参与维护,可拓展性差

可拓展性:丰富的功能需要较高的tps,需要更强劲的节点和较低的信任冗余

  • 节点要求高,硬件成本会筛选掉大量节点;信任冗余低,简化验证流程或让中心化组织协调
  • 节点数量减少、引入中心化协调,中心化风险大

安全性:数据不被篡改和控制

  • 去中心化程度越高,51%攻击越难,安全性越好
  • 牺牲可拓展性

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围绕可拓展性的发展脉络

区块链1.0,比特币,无可拓展性

  • 最大程度上满足去中心化性和安全性,完全放弃可拓展性
  • 比特币仅有转账功能,但目前攻击比特币所需的代价是所有 PoW 公链中最高的
  • 目前比特币已经在无中心化组织管理的情况下稳定运行十余年

区块链2.0,以太坊,引入可拓展性

  • 以太坊引入了智能合约以及以太坊虚拟机 EVM(Ethereum Virual Machine,EVM),可以运行用图灵完备的脚本语言 Solidity 编写的智能合约,实现在以太坊上开发去中心化应用
  • 智能合约是一系列提前编写好的代码逻辑,运行在以太坊虚拟机中,可以接受来自外部的交易请求和事件,进一步生成新的交易和事件,也可以进一步调用其它智能合约
  • 目前以太坊上的去中心化应用都是一些部署在链上的智能合约,许多应用会把自己称作protocol

公链行业研究:Web3的基石

区块链3.0,追求更高的可拓展性

  • 以太坊并未充分利用性能:13、14年以太坊引入智能合约实现可拓展性是开创性的举动,但由于太过早期和保守,冗余度过大,性能太低
  • 后续公链在不可能三角上进行权衡,部分牺牲去中心化和安全性,获得更大程度的性能提升

区块链扩容方案(提高可拓展性)

可主要分为链上扩容和链下扩容两种方案

  • 链上扩容:在区块链本身动手术,针对共识层、网络层、数据层进行改进,一个链本身的自我升级通常需要进行分叉,流程繁琐,有时不如重做一条链
  • 链下扩容:被扩容的链本身不变,雇佣几个助手来帮忙,通常是将复杂的计算搬到链下,被扩容的公链本身只负责记录运算结果,充当结算层

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几条公链性能对比(吞吐量 [TPS] = 块大小 [每块 txs] / 块时间 [每块秒数])

  • BNB:提高了出块速度,同时采用41个高性能节点来进行记账,在共识上采用 POSA 的机制,保证节点持有大量的 BNB 资产才能参与验证,提高了 BNB 的性能,但是去中心化程度较低
  • Solana:降低验算的冗余度,使用并行计算,减小节点的信息储存量,实现理论高TPS
  • Near:采用分片技术,实现高性能的并行计算

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以太坊扩容方案

以太坊地位:被挑战的行业先驱

以太坊继比特币之后原创性引入智能合约与EVM,实现了在区块链上进行应用开发,开创了区块链“可拓展性”的范本,被称为“全球计算机”,目前以太坊的 TVL 仍能占到整个公链 TVL 的58.28%

以太坊是行业早期的拓荒者,积累了很多技术债务(gas高、拥堵、协议粗放等),同时区块链的特性导致以太坊迭代速度很慢,新公链有机会直接基于以太坊迭代,瓜分部分市场份额

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不论是出于对市场份额的保护,还是对自身产品的优化需求,以太坊都在积极规划自己的扩容之路,希望在不牺牲去中心化和安全性的条件下提高性能 / 可拓展性

以太坊扩容升级官方路径

初始版本:从POS到分片

● 链上扩容:分片技术简介

分片 (sharding) 是一种链上水平扩容方案,可以增加区块链能够高效处理的活动量

将一条链分割成多个更小的链,也即所谓的「分片链」(shards),这些分片链将并行运行,并最终通过信标链 (Beacon Chain) 连接在一起

每条分片链将通过一个节点子集来运行,这些节点将检查数据可用性,确保任何人都可以使用标准的消费级硬件来运行网络节点,同时提高网络的可扩展性

● 场景:有100个节点需要验证1000笔交易,分片相当于把100个节点分组,分成10组时,每组10个节点,验证100笔交易,并行计算,性能提升10倍

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● 分片方案路线简介

早在2015年,分片的技术路径就被提出,但分片的安全性需要靠 POS 共识机制来保证,所以以太坊的路线是

a. 先推出基于 POS 的信标链,用户可质押持有的以太坊,支持一部分矿工通过POS共识机制维护信标链

b. 把现有的以太坊主网与信标链合并,信标链作为共识层负责结算,原以太坊主网作为一条分片链

c. 推出共64条分片链,对所有验证节点进行分组,分发不同的验证任务,实现并行计算

公链行业研究:Web3的基石

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● 分片方案进度

▪ 信标链已于2020年12月上线

▪ 预计主网合并时间为今年Q3-Q4

合并前要经过多次测试网合并测试,上次测试网( Sepolia 测试网)合并于7月6日发生

以太坊基金会风格较为拖延,合并时间大概率推迟

▪ 官方分片预计2023年完成,市场有较为一致的推迟预期

Rollup:从过渡方案到核心方案

Rollup基本概念

Rollup是一种将计算带到链下(Layer2)进行的扩容方案:包括两个步骤

1.链下计算

通过将以太坊主网上交易的计算和存储转移至 Layer2 处理并压缩,再将压缩后的数据上传至以太坊主网以拓展以太坊性能

多笔交易打包平摊手续费

2.结果验证

计算过程放到 Layer2 进行后返回结果给Layer1

为了保证安全性,Layer1需要对计算的结果进行证明,防止某些交易被算错或者算漏

目前主流的证明方案为 Op 和ZK

过渡方案Rollup的爆发

原路线难度超出预期,进度不佳,无法支持爆发的生态

以太坊需要先转POS,再进行分片,实现分片后才能获得较好的性能提升

仅转 POS 的难度就远超预期,需要多次测试网测试,自2015年被提出后,至今仍未实现

随着以太坊生态的大爆发,原以太坊主网的性能已无法承受生态繁荣带来的计算量

在生态爆发带来的性能要求和其他新公链的挑战之下,Rollup开始成为最重要的过渡方案

Rollup相比以太坊具有更低的手续费,更好的性能体验,在以太坊升级的过渡时期承载了较大的生态压力

目前所有 Layer2 的锁仓量约为57亿美金,以太坊锁仓量约为390亿美金

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路径转变:以Rollup为中心

Vitalik 在 2020 年 10 月发表了《以 Rollup 为中心的以太坊路线图》,提出以太坊需要在中短期内对 Rollup 进行集中支持

其一,以太坊基础层扩容是聚焦扩大区块数据容量,而非提高链上计算或操作效率,即以太坊分片旨在为数据(而非交易)提供更多空间,以太坊无需解释数据,只需要保证数据可用

其二,以太坊的基础设施進行调整以支持 Rollup(如 ENS 的 L2 支持、钱包的 L2 集成和跨 L2 资产转移)

Vitalik 继续在 2021 年 12 月发表《Endgame》中描述了以太坊的最终图景:区块产出是中心化的,区块验证实现去信任且高度去中心化,同时保持抗审查

底层链为区块的数据可用性提供保证,而 Rollup 为区块的有效性提供保证

以太坊的未來将是多 Rollup 共存的——它们都基于以太坊提供的数据可用性和共享安全性

用戶依赖桥在不同 Rollup 之间活动,而无需支付主链的高gas

原分片方案仅仅在于扩大区块容量,但 Rollup 的出现及繁荣,让以太坊社区和基金会看到 Rollup + 分片可实现乘法效果的性能提升,此后分片成为了配合Rollup的方案

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多种链下扩容技术详解

链下扩容主要分为侧链和 Layer2 两类

  • 侧链较为独立,跟主链之间有部分竞争关系
  • Layer2更加依赖主链安全性,对主链有依附性,是最主要的扩容方案
  • Rollup又是Layer2技术中的核心方案

Layer2

技术逻辑:将以太坊的数据或计算带到Layer2进行,完成后返回结果给以太坊进行验证和保存

与侧链的区别:Layer2一般没有共识机制,返回给以太坊的结果更完整,需要以太坊进行验证才能打包确认,更好享受以太坊安全性

五种 Layer2 方案对比

Layer2大致可分为5种技术路线

  • 状态通道
  • PLASMA
  • Op-Rollup
  • Zk-Rollup
  • Validium

其中,Op-Rollup, Zk-Rollup又同属于 Rollup 方案,只是证明数据有效性的方式不同

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详解 Op 与Zk

Layer2方案中,状态通道和 PLSMA 主要用于支付层面的扩容,Validium由于较为早期,场景也局限在dex,NFT交易方面

通用性扩容主要基于 Rollup 方案,目前绝大部分扩容项目基于 Op-Rollup 与 Zk-Rollup 进行,因此下面对 Op-Rollup 与 Zk-Rollup 进行详细解释

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1. Op Rollup

实现过程(欺诈证明)

Op-Rollup 网络假定所有交易从一开始就是有效的,计算完直接返回压缩的数据给主链,并提供一个挑战期 (challenge period),挑战期通常为七天

网络验证者可以通过父链 (比如以太坊) 上的一个欺诈证明 (fraud proof) 来质疑某笔交易的合法性

在怀疑存在欺诈时让主链重新进行计算验证

机制保障:被挑战的一方和怀疑的一方均需质押保证金,失败的一方将失去保证金,以减少恶意挑战、加大作恶成本

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EVM兼容性

OP通过博弈论的机制设计减少了信任冗余,从而实现扩容

返回主链的数据相对原始,不需要经过复杂处理,从而能和 EVM 实现很好的兼容性,基于 EVM 开发的 dApp 可以直接迁移到 Op-Rollup 的项目中

代表项目:Arbitrum、Optimism等

Arbitrum 和 Optimism 为 Layer2 中排名前的项目,都是使用 Op-Rollup 方案,TVL分别为28.7亿美金和19亿美金

两者均是通用型扩容方案,大量不同种类的 dApp 均可直接迁移

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2. ZK Rollup

零知识证明(Zero-Knowledge Proof,ZKPs)

  • 一种证明方法,一方(证明者)可以在不透露任何实际信息的情况下,向另一方(验证者)证明它知道一个秘密或一个声明是真实的
  • 零知识证明并不是隐私保证,也不是加密系统,因为除了拥有该秘密的⼈以外,没有⼈可以解密(不存在数据传输),仅用于验证者来验证交易的有效性
  • 从诞⽣⾄今,零知识证明或者说 ZK-Rollup 经历了三个发展阶段:SNARK, STARK, 和 Bulletproofs,三种算法在证明计算量、证明者时间、确认时间上稍有差异

Zcash, ZK Sync(Matter Labs), DarkForest(Game) 等在使⽤SNARK

Monero 使⽤ Bulletproofs

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  • 实现过程(有效性证明)
  • ZK-Rollup 不假设所有交易在被证明有效之前是有效的
  • 在将数据进行计算之后,将所有的过程及数据通过某个零知识证明算法,计算生成一个加密有效性证明,可以用来验证每批交易的真实性
  • 包含批量交易信息的有效性证明被添加到 Layer1 中,该证明可以被 L1 合约快速验证,无效的批次可以被直接拒绝

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EVM兼容性

● 有效性证明非常复杂耗时,生成密码证明 (有效性证明) 需要大量的计算,计算逻辑通常与 EVM 不兼容,导致 EVM 兼容性较差,大多数 ZK-Rollups 并不兼容 EVM,仅仅能在Dex、NFT交易等场景得到应用

● 由于兼容 EVM 后可以直接搬运以太坊生态的 dApp,扩大生态,让更多交易可以直接在 Layer1 上发起,因此兼容 EVM 的 Zk 项目成为了当下最受关注的投资热点,近期已有 ZK-EVM 崭露头角

– Polygon 开源了他们的 ZK-EVM 项目

– ZKSync 发布了他们的 ZKSync 2.0 计划,去年11月完成 A16z 领投的5000w美金 B 轮融资

– 相对较新的 Scroll 在最近也宣布了他们的 ZK-EVM,今年4月完成3000w美金A轮融资

● 其余 zk 代表项目:StarkNet,2021年11月完成红杉领投的5000万美元C轮融资,估值 20 亿美元,目前估值涨至 60 亿美元

● Layer2四大天王融资信息

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●Layer2 综合总结

状态通道 & PLASMA

  • 状态通道和 PLASMA 相对较早提出,但应用局限在支付领域,之后开发者社区逐渐提出 Rollup 方向
  • 状态通道和 Plasma 技术特点上有相似之处,都尝试将以太坊 Layer1 这条主链上的数据和运算都尝试搬到 Layer2 处理,再汇总回Layer1
  • Optimistic Rollup 和 ZK Rollup,只尝试将运算带到链下,数据仍然保存在公链上
  • 状态通道和 Plasma 理论上相对后面三个方向有更高的处理运算能力,但数据和运算都搬到以太坊之外,因此更加依赖一个或多个提供技术服务的运营者,中心化风险相对较高,是相对独立的 Layer2 方案

OP-Rollup & ZK-Rollup

  • OP-Rollup 和 ZK-Rollup 相对更依赖以太坊的安全性,更容易享受到以太坊的高度去中心化的安全性能,是最核心的 Layer2 方案,也是以太坊扩容路径的中心
  • 短期,Op的可实现性更高:Op有着更好的 EVM 兼容性,可以迅速承接以太坊生态外溢的价值,分担压力解决以太坊的燃眉之急
  • 长期,未来属于Zk项目:随着以太坊团队以及开发者们对 ZK 的探索,Zk也大概率能做到很好的EVM兼容性,同时比 Op 更加安全

侧链

侧链技术介绍

核心思路

● 构建一条完全独立的区块链,有自己独立的共识机制、验证者和运营者

● 通过跨链桥与主链桥接,可以与主链互相转移资产

● 部分享受主链安全性,会选择性地将区块头的快照发送至主链,利用主链防止分叉产生

快照:存储于主链上的区块哈希

侧链上分叉选择规则:合法的链必须构建在最近一个进行过快照的区块之上

防止分叉的例子:下图所示,区块 A 的快照已经发送至主链,即使侧链上的验证者勾结起来,试图在区块 A 生成之后生成一条更长的 A’<-B’<-C’ 链来发动双花攻击,侧链上的参与者也会忽略这条更长的链

公链行业研究:Web3的基石

优点

  • 有自己的共识机制和验证者,有较大的自由
  • 可以利用主链的安全性来防止分叉,部分享受到以太坊的安全性

缺点

  • 安全性不如Layer2,虽然可以利用主链的安全性来防止分叉,但是验证者依然可以通过串谋来发动另一种叫做“无效状态转换”的攻击,主链不会验证侧链上的所有区块,如果有超过 50% 或 66%(取决于侧链的架构)的验证者串谋,可以创建一个完全无效的区块,窃取其他参与者的资产,并将这个区块的快照发送至主链,发起并完成一个“退出”交易,成功偷走这些资产
  • 有跨链桥的风险敞口,侧链本身的安全性也受到跨链桥安全性的影响

侧链代表项目介绍

Polygon

Polygon 前身是 Matic Network,于2017年成立,是一个建立在 Layer2 的以太坊扩容方案,将以太坊上的计算搬到侧链进行,实现扩容

使用 Plasma 框架和去中心化的 POS 共识机制保证资金安全

Plasma,基于Layer2扩容方案的子链,负责处理代币交易、提供安全和即时的交易验

POS,去中心化的POS共识保证资金安全

转型:后来团队意识到PLASMA方案的局限性,在2021年将 Matic Network 改名为Polygon(多边形),希望搭建一个通用的扩容框架,囊括所有的扩容方案,围绕以太坊打造一个多边形的多链网络

目前 Polygon 生态有超过1500款dApp,类型涵盖NFT、游戏、各类 DeFi 等,TVL超过17.3亿美金,在所有公链中排名第六,很好地承接了以太坊的价值外溢

公链行业研究:Web3的基石

公链行业研究:Web3的基石

公链行业研究:Web3的基石

Ronin

Ronin是 Axie Infinity 为自身游戏打造的一条侧链,专门用于Axie Infinity的游戏结算,因为游戏中每天发生的交易较为高频,导致一般玩家无法支付以太坊高额的gas fee

Ronin 目前采用权威证明 (PoA) 共识模型,一种基于信誉的系统

验证者是由团队根据他们的可信度精心挑选的,数量有限、相对集中,可以允许快速交易如果验证者发生不良行为者或对网络产生负面影响,验证者可能会失去声誉

Ronin 网络验证器的一些节点包括 Binance、Ubisoft 和 Animoca Brands

Ronin上也有Katana 这样的去中心化交易所应用,也叫“Ronin DEX”,它允许用户在 Axie Infinity 生态系统内自由交换代币,而无需离开 Ronin 区块链,还包括有(SLP/ETH、AXS/ETH)两个交易对的质押池

Ronin的TVL在2021年12月达到最高点15亿美金,目前锁仓量在8700w美金左右

公链行业研究:Web3的基石

安全事件:2022年3月23日,Ronin与以太坊之间的跨链桥遭到黑客攻击,被盗资金超过6.2亿美金

公链竞争格局:一超多强

以太坊稳坐半壁江山,仍有看涨预期

目前,以太坊主链占据58.43%的 TVL 份额,稳坐半壁江山

2021年2月前,以太坊 TVL 稳定保持90%以上份额,随着多条公链生态陆续增长,ETH币价下挫,以太坊 TVL 占比经历大幅下降

公链行业研究:Web3的基石

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随着近期 ETH 币价回暖,以太坊 TVL 份额迎来上升趋势,对比以太坊 TVL 的 U 本位和 ETH 本位,实际上以太坊主网的锁仓的 ETH 本位资产变化不大

  • 仅前四个 DeFi 协议中就有250.1亿美金的以太坊锁仓(Lido中81亿美金、AAVE中52.6亿美金、Uniswap中60.4亿、Curve中56.1亿美金),以太坊所有合约锁仓约400亿美金
  • 假设 ETH 从最现价1800美金回到3000美金左右,锁仓数量不变,且其他资产不上涨,以太坊 TVL 占比超过80%,随着以太坊升级路线的推进,ETH币价在长期有看涨预期(短期抛压严重)

公链行业研究:Web3的基石

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其他公链细分剩余市场

在 TVL 前10的公链中

  • 排名第二的 Tron 以58.5亿美金的锁仓量占据约9%的市场份额
  • 排名第10的公链 Fantom 以2.26亿美金的锁仓量占据略小于1%的市场份额

前10以后的公链锁仓量占总锁仓量的8.61%

公链行业研究:Web3的基石

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公链三种主流打法

● 其他所有公链都要和以太坊竞争,主打高性能,不论是 EVM 生态的 L2 / 侧链共生,还是 Solana 这种极端扩容 Layer1,都需要凭借各自的叙事来获得部分 TVL 份额

● 围绕生态的建立与公链本身的性能,市场上的其他公链逐渐形成了三种打法

普通高性能 + EVM兼容

极端高性能 + 资本烧钱做生态

更底层做 Layer0 协议 + 跨链

● 三种路径中存在的取舍

烧钱自己做生态 VS 直接兼容EVM:自己做生态成本大,不确定性大,直接兼容EVM最容易把以太坊生态复制过来,快速建立 dApp 生态

极端高性能vs普通高性能

▪ 普通高性能 tps 大概在一万以下,可以通过一些特色技术实现,不牺牲兼容 EVM 特性,极端高性能 tps 往往超过一万,往往要牺牲兼容EVM

▪ 极端高性能有“完美用户体验”的正当叙事,但除了以太坊、比特币,其他公链的用户量很少挑战到公链的性能极限

普通高性能 + EVM兼容

思路:做 EVM 生态,并且讲高性能/L2/侧链的故事,捕获以太坊的溢出流量和价值

● 成立逻辑

以太坊有最繁荣的生态和开发者社区

以太坊最先提出 EVM 和智能合约,为公链引入可拓展性,具有行业级的正统性,也凭借先发优势聚集了所有公链中最大的开发者社区

经过数年的验证,以太坊已经积累了行业最好的生态、开发资源,有大批成功项目

智能合约的开源导致做山寨版本成本极低

智能合约的开源是行业共识(不开源很难吸引大资金智能合约中进行锁仓),导致成功项目的智能合约极容易被直接复制,再造一个山寨版

以太坊上项目的智能合约可以直接换个前端,接入山寨智能合约

如果某个链能够支持EVM,则也可以把以太坊上的合约代码直接复制到另一个链,再做一个前端接入,便可实现同样的功能

以太坊性能不足,迭代速度慢,其他公链直接吸收以太坊经验,更容易做出高性能

其他公链低成本做出更好性能的同时,又可以直接把以太坊生态的项目复制过来,实现同样的功能、更强的性能,更好的用户体验

因此许多公链能够采用 EVM+ 提升性能的打法,捕获以太坊的溢出流量和价值

问题:以太坊完成升级后,更快、更便宜、更安全后,这些项目会稍显鸡肋

下面列举 TVL 前 10 的公链中采用该打法的公链

币安智能链BSC

● 币安于2019年4月推出自己的币安链BNB, 后续推出币安智能链 BSC 并将两条链合并,变成现在的币安(智能)链BSC,希望用比以太坊更好的性能与以太坊抗衡

● 最初币安链是为了发展自己的去中心化交易所,与自身中心化交易所业务协同,后来看到以太坊上的 DeFi 生态/ dApp 蓬勃发展,于是自身也推出各种DeFi应用,以及开发 EVM 兼容性,积极捕获以太坊溢出价值

● 共识机制:基于POS的权威证明 (PoSA),只有 41 位币安认证的验证者可以确认交易,验证者有更强的硬件,更好的协同性,能实现更好的性能,但中心化较为明显

● 原生代币:$BNB,用于质押验证,在币安强的大资金背景和做市能力下,$BNB价格较为坚挺

– 现价324美金左右,市值530亿美金

– ATL:$0.04,涨幅814972.9%;ATH:$686.31,跌幅-52.7%

● 主要生态:币安扶持的一些 DeFi 应用以及大量gamefi,Stepn也有 BSC 版本

公链行业研究:Web3的基石

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Cronos

● Cronos主网于2021年11月上线,是由加密货币交易所 Crypto.com 基于 Cosmos IBC 协议开发的 EVM 兼容链,旨在为开发人员提供将 DApp 从以太坊和其他 EVM 兼容链迁移至 Crypto.com 生态系统的能力

● 共识机制:基于POS的权威证明共识机制 PoA,基于网络参与者的真实身份和个人信誉选出一批验证人进行交易和区块的验证,验证人必须是现实生活中的可信实体

● 特性

– EVM高度兼容,更好承接以太坊生态

– 支持Cosmos的IBC通信协议,可与其他支持 IBC 的公链进行跨链通信

● 原生代币:$CRO,作为 Cronos 公链的基础结算代币和POS质押代币

– 现价0.15美金左右,市值38.5亿美金

– ATL:$0.012,涨幅 1156.5%;ATH:$0.96,跌幅 -84.2%

● 主要生态:DeFi等金融应用为主

公链行业研究:Web3的基石

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Fantom

Fantom背景普通,成立于2018年1月,团队来自韩国,主网于2019年11月上线,旨在利用更高的tps和EVM兼容性,承接以太坊的DeFi应用

Crypto圈明星开发者、YFI创始人 Andre Cronje 于 2018 年 9 月份作为技术顾问加入 Fantom,2021年9月,AC在 Fantom 上推出 Loot 仿盘Rarity,喊单后6小时,新增召唤者 NFT mint 数量超过12万个,4天突破100万,此后 AC 继续在推特不断喊单,Fantom生态出现崛起势头

2022年3月,AC宣布退圈,不再继续为DeFi和加密货币领域做出贡献,此举引发Fantom生态陷入恐慌,资金加速逃离,币价下挫严重

共识机制:POS

原生代币:$FTM,Fantom链的基础结算代币和POS质押代币

– 现价0.38美金左右,市值9.65亿美金

– ATL:$0.0019,涨幅19868.3%;ATH:$3.46,跌幅 -89.0%

主要生态:DeFi等金融应用为主

公链行业研究:Web3的基石

公链行业研究:Web3的基石

极端高性能+资本烧钱做生态

思路:在技术上做出极端的高性能,再通过资本助推,烧钱做生态(无法直接复制EVM生态)

成立逻辑

  • 公链本身技术过关后,最重要的就是生态,需要有足够强大的开发者社区和大量的 dApp 才能吸引用户
  • 极端高性能需要跳出 EVM 的框架,因此无法直接承接 EVM 生态中的dApp,需要自建新的生态体系,因此对资本的助推提出了较大要求

问题

  • 技术和生态都依赖巨大体量的资本,资本出走则整条公链和生态都面临危机,极端性能也对可靠性提出了挑战

采用该打法的公链:目前跑出来的只有Solana,但仍然有宕机和中心化问题,随着Solana背后的资本目前在押注Aptos、Sui等新公链,Solana前景堪忧

Solana

Solana主网于2020 年 3 月上线,将自己定位成“世界上最快的高性能公链”、“以太坊杀手”,有非常多的技术优势是对标以太坊的缺陷开发的

超快的速度:TPS最高可达 6.5 万,以太坊TPS为15,Visa 支付网络TPS约为 2 万

超低的费用:只有以太坊的千分之一

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共识机制

基于 POS 的历史证明机制(POH),全局时钟实现并行计算

  • 区块链上的时间戳是完全同步的,所有节点都共同维护这个公共账本,以保证区块链的可信度,但这也会导致效率较慢,比如以太坊生成一个区块就需要间隔15分钟
  • Solana则允许每个节点生成本地的时间戳,无需等待整个区块链网络来同步更新数据及数据状态,从而提高了整体效率
  • 这将 Solana 的平均出块时间压缩至400毫秒,对于绝大多数 DeFi 交易来说,手续费也可忽略不计

激进的低冗余设计,牺牲可靠度,提升性能

  • 去中心化需要冗余性,所有数据都需要由不同的节点进行计算和验证,在比特币、以太坊和其他许多简单的 PoS 链中,每个区块都必须传输、检查和比较其他每个区块的工作
  • 对于 Solana,只有被指定的那个领导节点来生产下一个区块,在此基础上,Solana将区块分割成很多小块,然后只有一小部分节点验证者来验证每个小块 (See Turbine),而不是所有的节点都要发送和验证所有的区块,以实现并行计算
  • Solana 的低冗余设计严重依赖领导节点是否在线,一旦领导节点离线,网络的其他部分需要做大量的应急工作;以太坊网络没有领导节点,每个节点都有一份精确和重复的副本,如果任何以太坊节点离线,所有其他节点手头仍有他们需要产生一个新区块的所有内容
  • 冗余的双刃剑:在理想的情况下,冗余导致了网络的缓慢;但在坏的情况下,它可以防止重大事故

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智能合约与虚拟机:节省链上资源,降低费率

  • Solana提供了一种不同于传统的基于 EVM 的区块链的智能合约模型
  • 传统的基于 EVM 的链中,合约代码和状态都存储在链上的合约中
  • Solana的智能合约是只读或无状态的,并且只包含程序逻辑,部署后就可以通过外部账户进行交互
  • Solana中与程序交互的账户会存储与程序交互相关的数据,实现了状态(帐户)和合约逻辑(程序)的逻辑分离,用户所需要支付的就是一个文件存储所需要的花费,不占用其他 CPU 等链上资源,从而降低交易费

生态建立:资本加持+频繁举办黑客松

● 2019年7月,Solana 在由 Multicoin Capital 领投的A轮融资中筹集了2000万美元

● 2021年6月,Solana获得了A16Z领先的3.14亿美元融资,用于孵化基于Solana的项目,以及风险投资部门和交易平台,专注于Solana

● 2021年11月,Reddit创始人Alexisohaniannn和776基金宣布成立总额2.5亿美元的基金,帮助 Solana 开通区块链社交媒体

● Solana目前已经举办五次黑客松,第五届黑客松 Riptide 有将近 7000 名参与者总共提交了 550 多个项目,Google、Visa、Jump Crypto等机构联合 Solana Ventures 为参赛者提供了高达 500 万美元的全球奖金和种子资金,Stepn也是Solana黑客松的项目

● Solana上项目类型齐全,基本涵盖所有类型的dApp

● 原生代币

– $sol,可用来进行POS质押、生态内支付等

– 现价44.26美金左右,市值155亿美金

– ATL:$0.5,涨幅8729.0%;ATH:$259.96,跌幅 -83.0%

公链行业研究:Web3的基石

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Aptos & Sui

Aptos 和 Sui 在今年7月、8月份分别以高达27.5亿美金、20亿美金的估值为圈内外所知

  • Atpos本轮融资筹集了1.5亿美金,FTX Ventures 和 Jump Crypto 领投,在2022年3月份还有由 a16z 领投的2亿美元融资,今年已经筹集了3.5亿美金,预计在9月底左右推出主网
  • Sui本轮融资由 FTX Ventures 领投,目前已在该轮融资中获得 1.4 亿美元资金支持,上一轮在2021 年 12 月完成,3600 万美元 A 轮融资,由 a16z 领投,Coinbase Ventures等参投

Aptos 和 Sui 团队的前身是 Meta 的数字货币 Libra 团队,2022年1月份被 Meta 以1.82亿美金卖出

Aptos 和 Sui 均基于 Move 语言开发,在底层设计上有相似之处,通过减少一定信任冗余度实现并行计算,tps 在 12 万左右,信任冗余度比 Solana 稍高,也更安全

公链行业研究:Web3的基石

顶尖 Crypto fund 领投,生态开发者大量涌入提前布局

  • 2019年,Multicoin投资 Solana 的成本币价在0.4美金左右,2021年最高浮盈650倍,Solana早期生态的建设者和投资者也获得了巨量财富回报,Aptos和Sui的出圈和当年 Solana 的故事极其相似,吸引了大量的资金和开发者
  • Aptos 表示已有超过 100 个项目在网络上构建,包括 DeFi、NFT、游戏等,大量的生态还在开发当中

公链行业研究:Web3的基石

短期 FOMO 情绪严重,长期价值难以判断

  • Aptos 和 Sui 的前身 Libra 在2022年1月份被 Meta 以1.82亿美金卖出,现在估值逼近50亿,短期泡沫和资本做局的味道是明显的
  • 高性能并不是新叙事,Aptos 和 Sui 被看作是高性能链 Solana 的杀手,背后必然有头部 crypto fund 募资过剩资金无处配置的问题,同时以太坊完成升级后也将拥有相近的高性能
  • 但以太坊真正完成性能升级乐观估计还需要2-3年,且随着生态建设者大量涌入 Aptos 和Sui,两条新公链也可能在未来占有部分位置

更底层做 Layer0 协议 + 跨链

思路:做公链间的协议,让其他公链接进来或者基于自己的底层协议开发公链,项目方基于更底层的协议捕获价值

成立逻辑

  • 直接做公链将面临较大的内卷
  • 公链间生态较为割裂,但多链格局是主流论调,跨链项目有一定机会,用中心化或者纯链上的方式来达成数据跨链或者资产跨链的目的
  • 直接让现有公链接入自己的协议或者基于 SDK 开发,能降低公链开发成本,同时让接入的公链直接共享生态

问题

  • 行业仍处在较为早期的阶段,跨链需求并不强烈
  • 需要公链项目主动接入自身协议,对招商能力较为依赖

代表项目:波卡、Cosmos、Avalanche

波卡和 Cosmos 的 Layer0 策略较为接近,均是自己专注于 Layer0 的搭建,降低开发者接入门槛,并提供较好的跨链互操作性;Avalanche既做Layer0,也有自己原生可拓展的Layer1,Layer0的搭建程度不如波卡和Cosmos,因此下面着重对比波卡 Polkadot vs Cosmos,单独讲解Avalanche

波卡 VS Cosmos

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Avalanche

Avalanche于2020年正式上线,属于新型的区块链,特点是全新的共识机制Avalanche,又为为“雪崩协议”

项目主体 Ava Labs 由康奈尔大学副教授 Emim Gun Sirer 于2018年创立,A16z等机构投资,Gun教授在2002年就发表了区块链相关技术论文,被认为是比特币的技术源头

“雪崩”共识机制

  • 在既有数百个以至更多节点当中,以快速而多次抽样方式获得多次验证结果,节点自身也会做小样本抽样,只要某一结果多次在验证节点中得出过半数结果,则可以确认其交易或信息正确性,不需要所有节点进行验证
  • 整个机制就像“雪崩”一样,启动后验证节点如雪球般愈积愈多,因此被称为“雪崩机制”,不用受限于单一的线性链,扩容性很高

架构:平行链 +子网

平行链:主网由三条平行的公链所组成,三条链各司其职,共同创造出快速且能方便DeFi 搭载其上智能合约的平台

– X-chain 负责对数字资产的创建、管理和交易链

– C-chain 致力于智能合约,支持基于 Avalanche 协议的 dApp 开发的 EVM 副本

– P-chain 负责协调验证者并创建 Subnet 和质押机制

子网

  • 一组对网络状态达成共识的验证节点,可以被认为是堆栈的底层,每个区块链都需要有一个子网负责验证交易,同时一个子网可以验证多条区块链,主网是一个特殊的子网
  • 理论上 Avalanche 允许创建无限的 Subnet,实现网络扩展
  • 每个 Subnet 可以是私有的(permissioned),或公共的(permisionless)
  • 对于跨链互操作性,使用同一子网(即拥有同样验证者集)的区块链将默认兼容

公链行业研究:Web3的基石

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Layer0跨链逻辑

  • 希望接入 Avalanche 的链可以部署自己的子网,发行自己的原生代币来进行质押验证者,支付gas消耗
  • 同时接入部署的子网也需要参与 Avalanche 主网的区块验证
  • 但 Avalanche 并未公布原生跨链互操作方案,且开发工具不如 Cosmos SDK成熟,这成为了Avalanche横向可拓展性的重要制约因素,其他公链接入Avalanche 产出成本比不高

主网原生代币

  • $AVAX,可用于质押验证和交互gas,技术正统性和A16z的背书让$AVAX成为2021年表现最亮眼的币之一
  • 现价27.95美金左右,市值80亿美金
  • ATL:$2.80,涨幅910.1%;ATH:$144.96,跌幅-80.5%

主要生态:最初以Cruve等成熟的EVM DeFi项目切入,后续发展出众多gamefi、marketplace类应用,DeFiKingdoms也在Avalanche的子网上进行部署

公链行业研究:Web3的基石

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公链发展趋势

公链行业研究:Web3的基石

未来仍是一超多强的格局,以太坊地位相对稳固,部分链可能面临洗牌

以太坊

● 随着 $ETH 价格回暖,TVL占比将更加稳固,资产聚集将增强以太坊的网络效应,吸引资产回流

● 以太坊未来的多 Rollup 格局已经初步体现

-TVL前十的链中已经包含了 Optmism 和 Arbitirum 两个以太坊的 Rolllup 项目,以太坊从中捕获部分价值,Polygon作为以太坊侧链也有部分和以太坊共生的关系

– 此外还有多个明星 Zk-Rollup 项目即将上线,若 Zk-EVM 技术实现突破,有望取得比 Optmism 和 Arbitirum 更靠前的地位

– 分片后,以太坊也将凭借 Rollup* 分片,跻身高性能公链行列,单纯高性能叙事无法挑战以太坊

● 高性能公链中,随着 Solana 背后的资本出走 Aptos 和Sui,且 Aptos 和 Sui 未上线就迎来了大批开发者和在建生态,Solana 的高性能链霸主地位将受到两条新公链的严重威胁

● 靠普通高性能 + 兼容 EVM 生态的链中

– BSC 和 Cronos 可能凭借头部交易所战略节点的身份活下来,BSC身后的币安比 Crypto.com 更加强势

– Fantom 随着 AC 出走走势较弱,较可能在后续出局

● Avalanche凭借出彩的共识创新和横向拓展概念仍大可能在前十中保留一席之地

● 波场 Tron 凭借创始人光环自带流量,也有较强的竞争力

细分叙事的链捕获细分赛道的价值

  • 通用型 Layer1 往往围绕着去区块链不可能三角等通用叙事发展,较为内卷
  • 一些无法在通用型 Layer2 上完美体现的特性成了部分公链讲述的细分叙事,如隐私链、Social链等,精准定位可能会带来部分市场份额,但在体量和生态完整性上无法参与通用型公链的竞争
  • 这部分公链可能基于Cosmos、波卡、Avalanche等 Layer0 协议加入对应生态,也可能是以以太坊的一个 Rollup 项目形态出现

投资策略思考

公链投资

公链KSF:开发者与生态、投资机构背书、招商与市场能力、技术与性能

开发者与生态:最重要的因素,有丰富且闭环的生态才能长久吸引用户和资金,以太坊最大的护城河就是大量的活跃开发者和丰富的生态,Solana频繁举办黑客松、孵化项目也是快速占领部分市场份额的原因,Aptos 和 Sui 未上线就号召了大量生态建设者来进行开发

投资机构背书:A16z、Multicoin、Coinbase等明星 crypto fund 的加持具有巨大的号召力,给生态建设者以及早期用户带来信心,同时,吸引开发者、打造生态需要巨量资金,也离不开顶级机构的支持

招商与市场:另一种做生态的思路,直接引进明星项目部署到新链上,吸引用户前来交互,获得早期收益,以及如何通过一些市场策略吸引早期用户

技术与性能:性能上过关即可

  • 各个链之间用 TPS 衡量的性能并没有较大的差异化,除了像以太坊、BTC这样的老牌 POW 公链,可以在升级后解决问题,同时,绝大多数公链日常的交易并使用到其所宣称的性能极限,Solana理论65000的 TPS 实际只达到2000多,但体验依旧顺畅
  • 差异化在于实现该 TPS 的技术,在区块链不可能三角的哪一部分做了权衡,绝大部分公链是部分牺牲去中心化,但绝大部分普通用户是对中心化无感的

投资策略

在技术与性能过关的前提下,结合现存开发者与生态、投资机构背书、招商与市场能力因素,判断该公链在未来是否有生态爆发的可能

应用投资

新公链刚上线一般最先有DeFi的投资机会

● 公链刚上线时,绝大部分用户没有原生币进行交互,购买链上资产,只能通过链上的 DeFi 项目来获得原生币,DeFi的竞争优势在于流动性,需要吸引用户迁移资金,获得早期快速增长,因此 DeFi 往往是一条新公链最先增长的项目类型

● EVM时光机,DeFi生态发展的路径参考,从逻辑上讲,所有能写智能合约的公链都会走一遍

– dex->借贷->稳定币swap->算法稳定币->其他衍生种类的defi项目

– BSC、Polygon、Solana、Avalanche等公链都复现了该路径,目前仍有大量公链在复现过程中,但市场上的资金有限,故事效果会越讲越差

和资产相关的应用去资产规模大的链

  • DeFi、NFTfi、重资产的 gamefi 等类型的项目对流动性要求较高,适合选择以太坊、Solana等资产规模大的链
  • 资产规模大说明该链用户眼光较为长期,链上资产比较优质,同时用户不需要进行复杂的操作将其他链资产转移到新链参与交互
  • Solana NFT交易量只有以太坊NFT交易量的十分一,总是以太坊的marketplace更赚钱,NFT借贷等项目也只能基于以太坊的蓝筹NFT来做

更加高频、轻资产的应用适合去高性能、低手续费的链,或者以太坊的layer2

公链底层协议特性会创造一些不同于其他公链的生态位

  • 例如 Solana 和以太坊在售卖NFT时只能在一个 marketplace 售卖,而以太坊的 NFT 能在多个 Marketplace 挂单,核心原因在于两条链的资产管理协议不同,Solana的资产售卖是直接给Marketplace的智能合约托管,而以太坊仅仅是授权给Marketplace
  • 因此 NFT 交易聚合器的商业逻辑在 Solana 上更加成立

附录

《「胖」协议和「瘦」应用是区块链的真谛吗?》

《区块链的速度性能困境:“慢”得其所,“贵”在信任》

《区块链技术的起源与沿革(上篇):区块链网络与数字货币系统》

《以太坊->Solana->Aptos:高性能公链竞争的终局在何方?》

《详细解以太坊最新技术路线:以 Rollup 为中心,分片或成开发主轴》

《Messari:如何看待以太坊“以 Rollup 为中心”的未来?》

Web3技术介绍 by于明征

《关于Rollup,你应该知道的基础知识》

《Vitalik详解5种不同类型的ZK-EVM》

《对于现阶段GameFi发展而言,兼容EVM重要吗?》

《深度长文带你重新理解Cosmos跨链设计》

《深度解读 Avalanche:从兼容 EVM 的 L1到「子网先驱者」》

责任编辑:Kate