以太坊在 Layer1 賽道已經橫掃一眾「以太坊殺手」，Layer2 賽道中 Arbitrum 與 Optimism 的 TVL 也超越大部分的 Alt L1 ，那麼研發新公鏈還有必要嗎？
（前情提要：深度分析》Layer1執行原理和經濟模型：Gas費、激勵、燒毀.. ）
（背景補充：真的需要那麼多Layer2嗎？ ）
新公鏈身處的環境
如果區塊鏈世界存在萬有引力定律，那麼當前，比特幣和以太坊猶如其中最亮的兩顆恆星，照亮了這片璀璨的星域。而它們之所以能夠在繁星點點中獨放異彩，閃爍出耀眼的光芒，根源在於他們各自擁有獨創性的技術落地（即區塊鏈和智慧合約平臺），以及多年持續不斷的迭代升級，由此累積形成的龐大的市值、繁榮的生態和活躍的社群。
曾經，在 2017 年到 2021 年的那個加密貨幣週期，我們經常聽到 「以太坊殺手」 這個詞彙，不少新公鏈以超越以太坊作為目標，提出各自的技術架構和實現方案，例如，提出歷史證明（Proof of History）的 Solana，採用雪崩協議和子網功能的 Avalanche，主打分片技術的 NEAR，使用共識和計算分離的 Flow，有並行處理和非同步通訊能力的 EOS，有 DAG 交易結構的 IOTA，以及原生內建多鏈支援的 Polkadot 和 Cosmos 等。不得不說，它們都曾在特定的時間段內，在鏈上使用者日活、DApps 開發以及 TVL 等資料指標上取得成就。然而，隨著各自不同的原因（如團隊躺平和資方垮臺等）以及以太坊的 Rollup 二層陸續上線，情況悄然在變化，最明顯的是，在 DeFiLlama 的公鏈 TVL 排行榜，Arbitrum 和 Optimism 後來居上的超越了大部分 Alt L1。此外，一些創新性的專案也將重心遷移到 Rollup 二層網路，最具代表性的例子就是從 Avalanche 遷移到 Arbitrum 的衍生品平臺 GMX。
在當前的時點，比特幣和以太坊的穩定發展，以及二層網路的急速壯大，顯然在對曾經熱鬨的 Alt-L1 市場構成擠壓。許多 Alt-L1 專案似乎都處在一個 「停滯」 的瓶頸期，這給新公鏈預示了一個並不樂觀的未來。以最近一年的 Move 係新公鏈 Aptos 和 Sui 為例，市場對它們的聲音變化非常巨大。在主網未上線之前，大家熱衷於深度解讀它們的白皮書和技術架構，對其應用場景進行美好的設想，開發者瘋狂學習新的合約語言和 DApps 專案方爭奪新公鏈 DApps 的各個生態位。然而，在公鏈主網上線，尤其是代幣發行之後，隨著 DApps 生態的低迷和 TVL 資料的不振，一切好像又離我們遠去。
PS：考慮到隱私公鏈強調匿名性和保護使用者隱私、儲存公鏈強調去中心化儲存，它們的設計理念和技術路線與通用型公鏈有一定差異。為了讓討論更加聚焦和深入，我們暫時不探討隱私公鏈和儲存公鏈。
新公鏈研發的必要性
可以肯定地說，現如今想要開發並落地新的公鏈，以挑戰比特幣和以太坊這兩大巨頭，甚至是新生茁壯的二層網路，都無疑是一項充滿挑戰的事業。這讓我們不禁思考一個問題，新公鏈到底有沒有必要繼續研發呢？
答案是肯定的。站在 Mass Adoption 的角度說，現在整個 Web3 從 2020 年至今，擁有了 DeFi、NFT、Metaverse 等豐富多彩的新增應用場景，使用者的普及程度也上升到百萬甚至千萬級別，但即便如此，相比於那些早已實現 Mass Adoption 的技術，例如搜尋引擎和即時通訊等，Web3 的發展空間仍然巨大。如果將 Web3 的基礎設施公鏈和傳統的雲端計算進行類比，那麼公鏈服務的應用數量和使用者數量仍處於快速發展階段，遠不能說達到大規模應用的成熟階段。所以，未來的市場蛋糕之大，需求變化之快，將會催生服務能力和響應速度優秀的公鏈出現，而目前，在公鏈這個領域裡面，取得先機並獲得廣泛認可和市場佔有率的是比特幣和以太坊，但這並不意味著其他 Alt-L1 和新公鏈沒有生存空間，以及沒有在某些細分領域彎道超車的機會。 正因如此，機構們願意將大量的資金投入到公鏈這個領域，並不是單純出於財務投資的考慮，而是基於對 Web3 未來的判斷和公鏈的重要性而做出的決策。
硬實力和軟實力
當我們去研究分析公鏈時，可以從硬實力和軟實力兩個方面進行評估。硬實力主要關注公鏈涉及的技術創新，如 P2P 網路、共識機制、區塊資料結構、智慧合約語言和虛擬機器、代幣經濟等，以及技術發展路線與現狀的適應調整能力。軟實力則更多涉及商務運作能力、生態搭建和資本協調等方面。在公鏈的研發、落地和發展過程中，這兩種實力缺一不可。如果只有硬實力而缺乏軟實力，容易陷入閉門造車的困境；而如果只有軟實力而缺乏硬實力，必然走得不遠。
對於硬實力而言，Alt-L1 容易出現技術呆板和固執的情況，這也正是為什麼我們會去強調 技術發展路線與現狀的適應調整能力 。比特幣在中本聰創立不久之後，整個網路和社群發展都是 Organic 的，在涉及重大功能變化和新鮮功能支援時，整體推進會緩慢和保守，但現在也同樣開始緊隨時代發展，例如近期火熱的 Ordinals 協議。以太坊的擴容方案在正式進入 Rollup 為中心之前，也曾一度盛行過 Plasma 方案。去年以太坊公佈的新版發展路線圖，我們可以看到協議層面的重心主要都是在 PoS 共識機制安全性和去中心化的優化，資料分片和 Rollup 的結合，而其中原本的目標 eWASM 和狀態分片已經被其他功能替換出局。
延伸閱讀：Vitalik Buterin：如何區分側鏈、Plasma和分片？
創新技術的探索
以太坊的 Frontier 前端在 2015 年上線之時，提供了基本可用的網路，包含的特性有 PoW 共識機制、交易、帳戶模型以及核心的 EVM 智慧合約平臺等，此後多年，以太坊一直不斷迭代升級，例如：2016 年更加穩定和高效的 Homestead、2017 年通過預編譯合約方式支援 ZK-Snarks 證明鏈上驗證的 Metropolis Byzantium，2020 年支援 PoS 功能的 Beacon Chain，2021 年引入基於市場交易費用模型 EIP-1559 的 London Hard Fork，2022 年正式關閉 PoW 和開啟 PoS 的巴黎升級（ETH Merge）。以太坊秉承區塊鏈開放自由的精神，始於豐富的可程式設計性，又未曾停下腳步，用過去一次又一次的升級，展示一個公鏈在創新技術的探索之路持續發展的姿態。
延伸閱讀：以太坊發展史》必知的12次重大升級
正因如此，不管是關注一級市場未上線的新公鏈，還是熱衷二級市場上線多時的老公鏈，那些勇於探索創新技術的新老公鏈，都是值得我們關注和學習的標的。
接下來，我們暫且忽略公鏈經濟模型設計的優劣，市場代幣的表現好壞，結合 Electric Capital 提供的開源開發者資料面板，挑選以太坊之外的一些有意思的公鏈，對它們獨有的或者標誌性的創新技術做進一步的研究。
Polkadot – Substrate
Polkadot 用區塊鏈平行化的技術引入了中繼鏈和平行鏈的概念，通過跨鏈通訊協議 XCMP 實現了多個區塊鏈的共享安全和互通通訊。支援 Polkadot 這些功能特性的技術框架正是 Substrate。Substrate 提供了最小的開發單元 Pallets，抽象提取了各種功能模組，例如資產、質押和 EVM 等，在 Pallets 基礎上分別提供了開發框架 Frame 和區塊鏈可定製的 Runtime。結合獨特的非同步模型和平行鏈分片機制，Substrate 提供了大量交易同時處理的能力，提高了整體網路的吞吐量和效能。此外，Substrate 也支援插拔式的共識機制，開發人員可以根據需求選擇不同的共識演算法，還有，Substrate 內建了以太坊 EVM 和 WASM 執行時，也方便以太坊生態的應用遷移和開發。最後，Substrate 支援鏈上熱升級，可以在不中斷網路的情況下對區塊鏈進行升級和更新。
Cosmos – Tendermint / Sovereign Chain / App Chain /IBC
Tendermint 是首批實現了拜占庭容錯的 PoS 共識演算法，也是以太坊的 PoS 演算法靈感來源之一。Sovereign Chain 和 App Chain 的概念完美地體現了 Cosmos 去中心化的多鏈理念，既允許各個主權鏈擁有自己的共識機制，經濟模型和治理規則，也允許特定的應用或者服務，直接通過 Cosmos 的網路搭建小型應用鏈。兩者之間又可以用 IBC 互相通訊和互動，整體構建出一個 Cosmos 倡導的多鏈 Internet。
Cosmos 的兩大核心開發套件：實現 Tendermint 共識演算法和定義應用連結口 ABCI 的共識引擎 CometBFT（Tendermint Core 升級繼承者）、支援 IBC 和 CosmWasm 等的 Comos SDK。對應的生態面貌是，Cosmos 網路的中心 Cosmos Hub 和連線到 Cosmos Hub 各種 Zones。從 2019 年 Cosmos 主網上線至今，IBC 早已從支援最初的 Zones 互連、Zones 和 Hub 互連，到鏈間帳戶（ICA）和鏈間安全（ICS）等更豐富和完善的功能，Cosmos Hub 也將 2022 年 9 月作為關鍵轉折點，正式從第一階段開啟（Initiation）過渡進入到第二階段整合（Integration）。
Sei Network – 專為 Trading 優化
作為近期上線的熱門 Cosmos 生態應用鏈，Sei 擁有一個內建的訂單匹配引擎，亞秒級的結算速度，訂單的並行化處理，單區塊訂單執行等特性。Sei 所有這些定製化的功能都是在基礎層完成的，主要是通過 ABCI++ 實現了他們的一些優化，ABCI++ 是即將對 Cosmos 的 ABCI 進行的升級，可以讓共識的每個步驟都是可程式設計的。
延伸閱讀：幣安LaunchPool新星》公鏈 Sei Network 技術上有何優勢？
Solana – Proof of History
Proof of History（PoH）是一種創新的時間證明技術，可以理解為分散式系統裡面的全域性時鐘實現機制，用於協調分散式系統節點之間的操作和時間順序。通過在每個區塊中嵌入時間戳，PoH 構建了 Solana 網路裡面一個全域性共享的時間序列，使得網路中的節點可以輕鬆驗證交易發生的順序和時間。這樣，不僅能夠提高整個網路的吞吐量和效能，還能夠有效防止惡意篡改和重放攻擊。
NEAR – Nightshade Sharding / Beacon chain
源於以太坊早期的分片思路，同樣繼承了 Beacon chain 的概念，但又對每個分片的出塊者和驗證者做了優化。每個分片都有一組出塊者負責生成區塊，並將區塊中的交易和狀態資料打包。由於每個分片相對獨立，每個出塊者只需關注自己所屬的分片，可以獨立地生成區塊，而無需與其他分片的出塊者進行協調。驗證者也只用驗證屬於自己分片的交易和狀態，而不用關注整個網路的狀態。這樣可以提高出塊和驗證的效率，從而能夠處理更多的交易和狀態更新。
延伸閱讀：乾貨｜NEAR Protocol 深入淺出 — 願景與未來潛力分析
Avalanche – 雪崩共識
雪崩協議通過引入一種雪崩效應的投票機制，使得節點能夠迅速達成共識，並在整個網路中形成一致的決策序列。協議的關鍵在於多輪投票和迭代決策的過程，通過不斷的投票和回饋，網路中的節點逐步收斂到一個一致的共識結果。由於節點可以並行投票和決策，整個系統的並行處理能力得到提高，並且雪崩協議也允許節點的動態進出和投票規則和引數的適應調整，從而實現靈活的擴容性。
Flow – 多節點架構
流水線式的多節點架構。執行節點負責交易的執行，做到交易的海量處理和計算操作。驗證節點監視和驗證執行節點的計算結果，確保執行節點按照規則正確執行智慧合約，並驗證計算的準確性和一致性。共識節點負責交易的排序和區塊的生成，任務是確保網路的安全性。這樣的多節點架構，不得不感慨，彷佛是將現在模組化區塊鏈倡導的執行層、資料可用層，結算層，共識層直接在公鏈層面實現出來。
Monad – 非同步並發交易
Monad 是 EVM 相容的 L1，交易也是 EVM 等效的。為了提高 TPS，Monad 會識別和標識互不影響的交易，進而消除這些交易的共同依賴，然後通過非同步執行的機製實現高並發的交易效能。
Diem/Libra – Move
Facebook/Meta 的 Diem（前身 Libra）自誕生以來，備受全世界圈內外的關注，不管是出於傳統監管機構的批評，抑或是原生 Web3 世界的質疑，Diem 的初衷都是希望可以服務全球數十億人群，讓他們可以充分享受媲美傳統銀行帳戶支付系統的金融服務。為此，Diem 在技術方面設計了高效能的驗證節點，以及兼顧資產安全性和智慧合約執行效率的 Move 語言和對應的 Move 虛擬機器。然而，迫於監管和政策等原因，Diem 並未能如期上線主網，隨之而來的是，Diem 團隊在繼承這些技術積累之後，又派生三個不同探索路線的公鏈專案，它們分別隨後提到的 Sui Network、Aptos 和 Linera。
Sui Network – Causal Order / Object Model
對於交易採取類似於 DAG 的處理方法，結合獨有的物件模型和如同快照的版本號管理機制，從而讓交易不再需要進行完整的順序排列，只需要進行因果順序排列即可，這樣自然可以獲得海量的並行執行能力。當然，這背後的技術支撐也源於 Sui 在 Move 語言的物件系統做了優化調整，增加了與 Web3 相關的眾多資產屬性。
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Aptos – Block-STM
Block-STM 的並行執行引擎就像是樂觀欺詐證明的 Rollup 那樣，直接在一層公鏈引入了樂觀鎖並發控制機制。當然，樂觀鎖這種技術在傳統資料庫一直有廣泛的應用，不過，由於樂觀鎖在寫入操作頻繁的場景容易出現較高的衝突率和重試率，反而不如悲觀鎖適合併發高頻的場景。這裡，Aptos 也通過預處理和交易事務拆分等方案對此做了優化。
Linera – Microchains
如果說 Sui Network 和 Aptos 很好地發揮了 Diem 的 Move 語言特性，那麼 Linera 則很好地繼承了 Diem 的共識機制。甚至追根溯源的說，Linera 的技術架構，來自於 Facebook 最初的 FastPay 專案，而 FastPay 更像是 Diem/Libra 的前身，在快速、安全和低延遲的大規模支付場景提供了具體的設計理念和深入的技術細節。
Linera 整體在架構擴容性方面做了不少研究，主要是通過 Microchains 實現。由使用者端維護 Microchains，形成的 Multi-chain 網路。Microchains 可以進行公有化或者私有化，跨 Microchains 之間的通訊用的是非同步訊息，整個網路使用同一套驗證者集和 DPoS 共識保障和執行，驗證者節點負責訊息傳遞和狀態同步。另外，驗證者節點也承擔公有化 Microchains 的執行和維護。
在某種程度上，Linera 的技術架構和理念和當下流行的雲端原生有著類似的設計，Microchain 對應於眾多映象的容器、App 對應於映象的例項。這樣的架構如同雲端原生基建那樣，在彈性和容錯性方面具有很好的表現。當然，如何安全高效解決 Microchain 之間的通訊和同步，則是 Linera 作為公鏈要面對和解決的不一樣核心問題。
正如雲端原生架構近十年左右通過自身的優勢，逐步佔領傳統應用架構的選型。這樣後來居上甚至反超的現象，讓我們相信對 Linera 的投資，是我們在堅定期待，立足於 Diem/Fastpay 的成熟方案，又有獨特創新技術的 Linera，在未來總有一天可以在某些應用場景超越以太坊。
結語
不知道是不是錯覺，將這些公鏈的創新技術再次翻看溫習過後，竟然會覺得現在以太坊 Layer2 盛行的 Rollup As A Service 框架和 Cosmos 的 SDK、Polkadot 的 Substrate 那麼相似（Optimism 的 OP Stack、Arbitrum 的 Orbit、Polygon 的 zkSupernet、Starknet 的 Appchains 和 zkSync 的 Hyperchains），就連新型敘事 Restaking 的某些想法，也和 Polkadot 的質押 DOT 做插槽拍賣、Cosmos 2.0 的 ICS 有些神似。Layer2 的興起與以太坊的強大緊密相連，然而，新公鏈的探索與 Layer2 一樣重要，甚至是超過，新公鏈在技術和方案探索的創新和突破，將大大提高整個 Web3 行業的基礎服務能力上限。
當過往的公鏈為整個行業積累越多的成熟經驗，公鏈賽道越有可能在創新型公鏈的探索中誕生更為強大的新公鏈。正如當初中本聰可以用工作量證明機制和 UTXO 模型，結合公私鑰密碼學、P2P 網路和鏈式區塊等技術創造性的提出比特幣這個去中心化的區塊鏈網路，而現在乃至未來，我們更是有理由相信，基於上述新老公鏈的創新技術，在 Web3 的世界裡，必然會出現糅合百家之長，實現 Mass Adoption 重任的公鏈。我們可以看到，特別是以 Cosmos 係（如 Sei Network）和 Diem 係 / Move 語言係（如 Linera 為代表）的創新型公鏈，將繼續探索區塊鏈在不同緯度的可能性，去挑戰以太坊的地位，去延展公鏈的天花板！
