在区块链领域，Layer 1 和 Layer 2 是理解不同区块链架构、项目及开发工具的关键概念。无论是探索 Polygon 与以太坊的关系，还是了解 Polkadot 与其平行链的协作，掌握区块链分层知识都将大有裨益。
什么是 Layer 1？
Layer 1 网络是基础区块链的别称，例如 BNB Chain、以太坊（ETH）、比特币（BTC）和 Solana 都属于 Layer 1 协议。之所以称其为 Layer 1，是因为它们是各自生态系统中的核心网络。相比之下，链下方案和其他 Layer 2 解决方案则构建在这些主链之上。
简单来说，当一个协议能够独立处理并完成其区块链上的交易时，它就被称为 Layer 1。这些网络还拥有自己的原生代币，用于支付交易费用。
Layer 1 的扩展挑战
Layer 1 网络普遍面临扩展性不足的问题。比特币等大型区块链在高需求时期往往难以处理大量交易。比特币使用的工作量证明（PoW）共识机制需要大量计算资源，虽然保证了去中心化和安全性，但在交易量激增时会导致网络速度下降、确认时间延长及费用上涨。
开发者多年来一直在研究扩展方案，但关于最佳路径的讨论仍在继续。Layer 1 的扩展方案主要包括：
- 增大区块大小：使每个区块能处理更多交易。
- 更改共识机制：例如以太坊升级至权益证明（PoS）。
- 实施分片技术：一种数据库分区方法。
Layer 1 的改进需要大量工作，且并非所有网络用户都同意变更，这可能导致社区分裂甚至硬分叉，如 2017 年比特币与比特币现金的分道扬镳。
隔离见证（SegWit）
比特币的隔离见证是 Layer 1 扩展的一个典型案例。它通过改变区块数据的组织方式（数字签名不再属于交易输入），提高了比特币的吞吐量，在不影响安全性的情况下为每个区块释放了更多交易空间。SegWit 通过向后兼容的软分叉实现，即使未更新的节点仍能处理交易。
什么是 Layer 1 分片？
分片是一种流行的 Layer 1 扩展方案，旨在提升交易吞吐量。这种技术将网络及其节点划分为不同分片，以分散工作负载并提高交易速度。每个分片管理全网活动的一部分，拥有自己的交易、节点和独立区块。
通过分片，节点无需维护整个区块链的完整副本，只需向主链报告已完成的工作，共享本地数据状态（包括地址余额等关键指标）。
Layer 1 与 Layer 2 的对比
并非所有改进都能在 Layer 1 上实现。由于技术限制，某些变更在主链上难以实施。例如，以太坊转向权益证明（PoS）耗费了数年时间。一些应用场景因扩展性问题无法直接在 Layer 1 上运行，如区块链游戏无法忍受比特币网络的漫长确认时间，但仍可借助 Layer 2 方案利用 Layer 1 的安全性和去中心化特性。
闪电网络
Layer 2 解决方案构建于 Layer 1 之上，并依赖其完成交易。比特币的闪电网络就是一个著名例子。在高负载时，比特币网络处理交易可能需要数小时，而闪电网络让用户能在主链之外进行快速支付，最终余额再上报至主链。这将所有交易打包为最终记录，节省了时间和资源。
Layer 1 区块链实例解析
除了比特币和以太坊，还有许多 Layer 1 区块链支持独特用例，并以不同方式应对去中心化、安全性和扩展性的“区块链三元悖论”。
Elrond
Elrond 是成立于 2018 年的 Layer 1 网络，通过分片提升性能和扩展性，每秒可处理超过 10 万笔交易。其两大核心特点是安全权益证明（SPoS）共识协议和自适应状态分片。自适应状态分片通过分片拆分与合并应对用户数量变化，验证者也在分片间流动，降低了恶意接管的风险。原生代币 EGLD 用于支付交易费用、部署去中心化应用（DApp）及奖励验证参与者。
Harmony
Harmony 是支持分片的有效权益证明（EPoS）Layer 1 网络，主网包含四个并行验证新区块的分片。其“跨链金融”策略通过无信任桥接以太坊和比特币，吸引开发者与用户。Harmony 的 Web3 扩展愿景依赖于去中心化自治组织（DAO）和零知识证明。原生代币 ONE 用于支付交易费用、质押参与共识及治理。
Celo
Celo 是从 Go Ethereum（Geth）分叉而来的 Layer 1 网络，采用 PoS 共识和独特的地址系统（可使用手机号或邮箱作为公钥）。其 Web3 生态系统涵盖 DeFi、NFT 和支付解决方案，交易量已超 1 亿笔。除了主要效用代币 CELO，该网络还支持由用户生成的稳定币 cUSD、cEUR 和 cREAL。
THORChain
THORChain 是基于 Cosmos SDK 构建的无许可跨链去中心化交易所（DEX），使用 Tendermint 共识机制。其目标是实现无需锚定或封装资产的去中心化跨链流动性，通过金库管理模式消除中心化中介。原生代币 RUNE 用于支付费用、治理、安全和验证。
Kava
Kava 是结合 Cosmos 速度与互操作性和以太坊开发者支持的 Layer 1 区块链，采用“协同链”架构，为 EVM 和 Cosmos SDK 开发环境提供独立区块链。通过 Tendermint PoS 共识机制提供强大扩展性，并由 KavaDAO 资助开源链上开发者激励计划。原生代币 KAVA 用于交易费用、质押和治理。
IoTeX
IoTeX 是成立于 2017 年的 Layer 1 网络，专注于区块链与物联网（IoT）的结合，让用户控制设备产生的数据，实现“机器支持的 DApp、资产和服务”。其硬件与软件组合为用户提供了管理隐私和数据的新方案，并通过 MachineFi 让用户从真实世界数据中赚取数字资产。原生代币 IOTX 用于支付费用、质押、治理和网络验证。
常见问题
Layer 1 和 Layer 2 的主要区别是什么？
Layer 1 是基础区块链网络，能够独立处理并完成交易，如比特币和以太坊；Layer 2 则是构建在 Layer 1 之上的辅助协议，依赖主链实现安全性和共识，致力于提升交易速度和扩展性。
为什么 Layer 1 扩展如此困难？
Layer 1 的变更通常涉及共识机制或核心协议的修改，需要全网共识，容易导致社区分歧。同时，兼顾去中心化、安全性和扩展性的“三元悖论”使得技术实现复杂且耗时。
分片如何提升 Layer 1 性能？
分片将网络和节点划分为多个部分，每个分片独立处理交易，无需每个节点维护完整区块链副本，从而分散负载、提高吞吐量并缩短确认时间。
Layer 2 方案是否牺牲了安全性？
Layer 2 依赖 Layer 1 进行最终交易确认和安全性保障，虽然自身可能采用不同机制，但最终仍锚定于主链的安全模型，因此通常不会牺牲安全性。
普通用户如何受益于 Layer 1 改进？
Layer 1 的扩展与升级能够降低交易费用、加快确认速度，并支持更复杂的应用场景（如 DeFi、游戏和物联网），提升整体用户体验和区块链采用率。
结语
当前区块链生态系统包含众多 Layer 1 网络和 Layer 2 协议，初看可能令人困惑，但掌握基本概念后，便能更好地理解整体结构与架构。这一知识在研究新区块链项目、尤其关注互操作性和跨链解决方案时尤为实用。