什么是Layer0区块链？Layer0的应用和项目介绍

Layer 0 是什么？

Layer 0（第 0 层区块链）是构建在 Layer 1 之下且更加底层的基础设施。 Layer 0 的目标是提高不同区块链之间的可扩展性、互操作性以及专业化程度。

目前已有一些多链应用尝试采用不同的架构来达成这个Layer 0 的目标，本文将会介绍三个Layer 0 的实际例子，以及两个实际建构在Layer 0 上，享受Layer 0 生态系统好处的项目。

回顾 Layer 1 - Layer 3

第一层：Layer 1 是可以交互和分布数据的基础区块链，比如 Bitcoin, Ethereum, BNB chain 等等。

第2层：Layer 2 是建立在 Layer 1 之上的协议，旨在提高区块链的性能和输出。 Layer 1 的交易可以交由附加的 Layer 2 处理，处理完成后的结果会被发送回 Layer 1 的基础层，以便永久记录。 Layer 2 的扩容方案旨在减轻基础层区块链的负载、提高处理速度，并解决可扩展性问题。通过 Layer 1 和 Layer 2 之间的互动，区块链可以在不影响安全性的情况下实现可扩展性。想要了解更多有关 Layer 2 的内容可以参考在 Gate Learn 之前发布的文章。

第三层：Layer 3 建立在Layer 2 之上，能提供更强的可扩展性和可定制性，目前较常被需要频繁链上交互的项目采用，让开发人员根据需求在Layer 3上部署游戏链，来运行特定的Dapp 游戏项目，以适应高频繁的链上交互或提升用户的钱包体验。想要了解更多有关 Layer 3 的内容可以参考在Gate Learn之前发布的文章。

Layer 0 的应用：以 Polkadot 为例

我们以 Polkadot 为例子来检视 Layer 0 的基础设施是怎么运作的、有哪些优势。 Polkadot 的Layer 0 是这样运作的：以一个中继链（Relay-chain）作为主链，来负责平行链（Parachain）上的安全性；中继链上运行着许多平行链，它们是用于特定应用的Layer 1 侧链；此外，还有一种网路层协议，允许传输跨共识消息（XCM），让共识系统之间通信，有更强的互操作性。

来源：波卡博客

Polkadot 平行链设计的优势

根据 Polkadot官方文档，平行链设计的主要优势是：

1.可扩展性（Scalability）：

Polkadot 上的中继链专注于消息传递和安全性，这让平行链只作为可扩展的解决方案，不需要为智能合约的执行负责；这种结构也为平行链提供了更大的灵活性和可扩展性，因为它们可以根据特定的应用程序或使用情况进行定制和优化，而不会受到智能合约的限制。

2.专业化（Specialization）：

Polkadot 本身只关注其作为 Layer 0 的基础工作。其他 L1 区块链必须兼顾其安全性并使用 DApp 进行扩展，但 Polkadot 及其专用区块链（平行链）可以协同工作。

3.互操作性（Interoperability）：

由于所有平行链都建立在一个名为 Substrate 的框架上，并连接到 Polkadot 的架构，因此它们可以原生通信、交易资产并形成丰富的跨链交互和连接。上面也提到的 Polkadot XCM 讯息格式允许平行链不需通过中继链就能相互交互，比如共用资产等。

Polkadot 生态上的 Layer 1 项目

Polkadot 生态中比较有代表性的Layer 1 平行链项目都是早期在第一轮插槽拍卖中取胜的项目，发展的较久，在社区内的共识也比较强，以下按照目前TVL 大小为顺序，介绍三个Layer 1 项目。

Astar
Astar Network （原 Plasm）是在日本最受欢迎的智能合约平台。 Polkadot 作为 L0，中继链并不支持智能合约的开发和部署，而 Astar 正好填补了这个位置。 Astar 支持 Wasm（WebAssembly ）和 EVM 两种智能合约方案，是 Polkadot 生态中第一个支持以太坊生态的平行链，并包括了 Layer 2 扩展解决方案，比如 OVM（Optimistic Vitual Machine）等。

为了吸引开发者在 Astar 生态建设，Astar 网路还推行了一个 dApp 质押计画。在 Astar 网路中，对于每个产生的区块，都会有一部分通膨的代币被分配给 dApp 质押；这些质押所产生的奖励会被分配给 dApp 开发者和质押者。

Astar 是这样建构在Polkadot 上的：使用Polkadot 的中继链负责跨链的互操作性、数据储存和交易验证；而EVM 层则负责执行智能合约并与以太坊兼容，允许开发者构建并部署dApp 。

Moonbeam
Moonbeam 是一座以太坊网桥，主要用来将以太坊上用 Solidity 撰写的智能合约在少许更改后接入 Moonbeam 链，从而得以通过中继链和整个 Polkadot 生态中的项目跨链互操作。 2020 年知名的 DeFi 服务 SushiSwap 在 Moonbeam 上部署了分支；2022 年 Polkadot 原生 USDT 在 Moonbeam 中上线。

Polkadot 网络的测试网是Kusama，一般开发者的使用流程是这样：先在Kusama 测试网上使用Moonriver （Moonriver 的功能大致和Moonbeam 一样，是在Kusama 上的先行项目）测试、验证智能合约，然后将代码发送到Polkadot 上的Moonbeam；Moonbeam 能够在Polkadot 链上执行EVM 实例，也支持ERC-20 标准和DOT 协议。

Acala
Acala 是建立在Polkadot 网络上的金融服务平台，提供三个主要的服务：AcalaSwap （是一个用来换币AMM，LPs 也可以开池注入流动性收取手续费）、Honzon（是一个稳定币协议） 、Homa（是一个流动性质押协议）。 Acala 被视为 Polkadot 的 DeFi 中心，兼容以太坊，使开发者能轻松将 DeFi 项目从以太坊转移到 Acala 网络。它有着双代币系统，包括本地去中心化稳定币（aUSD）和ACA（Acala 网络的治理代币），上述的三个主要服务能够满足平行链抵押、跨链流动性创建、多链资产抵押、算法稳定币aUSD 发行等需求。

Polkadot 的交付进度和限制

随着 2023 年 7 月 Polkadot 1.0 的最终版本发布，标志着 Polkadot 中继链的功能已经交付。长期来讲，Polkadot 想成为的，是一个更通用的生态系统，生成、利用、销售区块空间（即 Polkadot 的 Coretime）。

以下为一些Polkadot 生态系统当前的数据： 1.580 个生态系统专案：包含90 条平行链、300 个Dapp，190 个基于Substrate 的区块链； 2.目前平行链中最重要的专案有关中心化稳定币Tether （USDT） 和Circle （USDC） 的推出和部署，在Polkadot 的Asset Hub 中就有高达2.5 亿美元的USDC； 3.整个生态系统中有近2,000 名月活跃开发者和83,000 名月活跃使用者。

此外，在互操作性和跨链桥的应用上，Bridge Hub 和 Identity 链、Asset Hub 和 Collectives 链都是Polkadot 生态系统中值得注意的基础设施。 2023 年 12 月，无信任网桥 Snowbridge，已经在安全审计后被部署到了 Asset Hub 和 Bridge Hub 的生产环境，预计将在新年的不久后开始启用。无信任跨链桥的底层加密方式，是采用 Web3 Foundation 研究团队内部开发的特殊用途加密协定，它们与 XCM 集成并允许任意合约交互，将来可以用于和以太坊、Moonbeam 网路的各种解决方案。无信任提供了更好的可扩展性和效率，限制是底层网路安全性较弱。

拥有类似目标的 Layer 0 项目：Cosmos

和 Polkadot 类似，Cosmos 也是最早提出打造跨链生态系统、有着类似的 Layer 0 愿景的项目之一。根据 Cosmos 官方白皮书，Cosmos 生态系统可以实现区块链之间的互操作性，资产可以由不同的验证者发行和控制，但可以在区块链之间无缝移动和交换，而无需依赖受信任的第三方。

Cosmos 生态系统的优势

Tendermint 核心：Cosmos 上有许多区域（zone），所有的区域由 Tendermint Core 提供支援，这是一个高性能又安全的共识引擎，可以扼制恶意行为。 Tendermint Core 的 BFT 共识演算法非常适合扩展公共权益证明区块链。具有其他共识模型的区块链，包括以太坊和比特币等工作量证明区块链，可以使用适配器区域（adapter zones）连接到 Cosmos 网路。 Tendermint 后更名为 Ignite，因为创始人 Jae Kwon 的理念不同而分开成两个实体，由 Kwon 担任另一个实体 NewTendermint 的 CEO。

Cosmos Hub：Cosmos 上的第一个区域称为 Cosmos Hub。Cosmos Hub 是一种多资产权益证明（PoS）区块链网路，并受到简单的机制治理，使网路本身能够适应和升级。此外，Cosmos Hub 可以通过连接其他区域进行扩展。 Cosmos Hub 负责所有区域间的代币转移，并会跟踪所有代币总量；各个Hub 将各个区域的风险隔离；任何人都可以将新区域连接到Cosmos Hub，因此区域允许未来与新的区块链技术方案相容。

IBC 跨链协议：Cosmos 网路中的 Hub (s) 和区域通过 IBC 协议相互通信，IBC 协议是用来传递区块链资料的虚拟协议，类似 Web2 网路中的 UDP 或 TCP 协议。

除了上面提到的共识引擎 Tendermint Core、Cosmos 上第一个区域 Cosmos Hub 以及 IBC 跨链协议以外，还有 Cosmos SDK 这个开发框架，这些基础设施构成了 Cosmos 生态系统。

Cosmos 生态上的 Layer 1 项目

截止目前Coingecko的数据显示，Cosmos 生态中市值排名前 100 的项目有 10 个；搭建在 Cosmos 生态系统中的项目超过 260 个。可以看到，Cosmos 技术还是诞生出了许多很强的项目，这可能是因为Polkadot 与Cosmos 选择了不同的技术发展路径；Polkadot 是通过中继链和平行链的设计来共享安全的；而Cosmos Hub本身并不负责链上讯息交换和安全，根据Gate Learn 之前发布的这篇文章，Cosmos 生态更像是放射性的网状结构，各个应用链需自己负责安全性，而这种设计使得 Cosmos 生态下的 DeFi 项目具有更大的灵活性和自主性。

Injective
Injective 是一个模组化的、开箱即用的互操作性区块链，可以用于建立完全去中心化的订单簿、预测市场或提供其它链上金融服务的 dApp。 Injective 使用 Cosmos SDK 构建，能够使用 Tendermint 权益证明共识框架实现即时交易。

在互操作性方面，Injective 支持在以太坊、Moonbeam、CosmosHub 等支援 IBC 的链以及 Solana、Avalanche 等 Wormhole 整合链之间的无缝跨链交易。由于 Injective 支援与以太坊和所有支援 IBC 的链进行跨链交易，这意味着在 Injective 上创建的代币预设可以出现在多个网路中。

在跨链生态的兼容方面，Injective 支援 CosmWasm，这是一个为 Cosmos 生态系统构建的新型智能合约平台。这意味着开发者可以轻松地在 Injective 上启动自己的智能合约驱动的 dApp。在支援 CosmWasm 的其他链上运行的智能合约，也可以无缝迁移到 Injective。

Cronos
Cronos 是以太坊相容的 Layer 1 区块链，建立在 Cosmos SDK 之上。原本加密网使用的是Cronos.org这个开源公链来提供金融服务，后来项目方为了扩大 DeFi、NFT 和 GameFi 在垂直领域的采用，创建了 Cronos 这个并行运行的区块链。创建这个新链还为了让 dApp 和智能合约的部署更便宜，并降低碳排量。

Cronos 与 EVM 兼容，Solidity 和所有 EVM 工具开箱即用，并有 Cronos Play，一套面向Web，Unity，Unreal和C 游戏开发人员的开发人员工具，能方便地开发 GameFi 项目。

Cronos 最大的特点是受到Crypto.com的直接支持：Cronos 生态系统资助计画，这是一个透过引导初始产品开发和提供技术支援来支持 Cronos 的早期计画；此外还有 Cronos Accelerator，一个针对有潜力的 dApp 开发者的计画。

Celestia
Celestia 是数据可用性（Data Availability）赛道中脱颖而出的项目，它是一个模组化的网络，专注于排序交易并验证已发布的数据的可用性。

Celestia 使用一种名为数据可用性采样（DAS） 的方法，不同的区块段上随机采样多次，每次成功采样都会提升数据可用性信心和区块的有效性，而且这个方法还是可扩展的，随着更多的轻节点加入网路来采样数据，区块大小会增加，从而允许更高的吞吐量。它在技术上的创新为它在 2022 年吸引了 5500 万的融资。以太坊曾经表示未来想专注在数据可用性与安全性，而与以太坊的 DA 层相比，Celestia 大幅降低了数据成本，因此被认为对以太坊产生了威胁。

Cosmos 的限制与未来走向

和 Polkadot 最重要的专案资产为稳定币（2.5 亿美元的 USDC）类似，Cosmos 2022 年取得的成功也是由于 Terra 链生态的稳定币 UST 部署在 Cosmos 上，当时市值在稳定币生态中排行第四。可想而知，2022 年 5 月 Terra 脱钩的死亡螺旋给 Cosmos 带来了严峻的考验，带动 ATOM 代币大幅下跌。

Cosmos 生态系统后续开始在模组化上发力。目前其发展近况是，Cosmos Hub 的分叉网络 AtomOne 将在 2024 年 2 月 27 日上线主网。这一事件的背景是去年 ATOM 代币通胀率提案以微幅比例通过后，创始人 Jae Kwon 对结果表示不满，愤而提出分叉。从这个事件可以观察到 Cosmos 目前至少存在三大问题：

1.中心化问题：除了创始人能通过分叉来反制社区提案，监控节点运营商的（比如 Chainflow 等个体验证器运营商）和 LIDO 等权益池的中本聪系数显示（截止文章撰写时间），Cosmos 生态得分为 7，以太坊为 2，Solana 为 20，Polkadot 为 92，这个数据也可以反映出 Cosmos 生态系统是比较中心化的。

2.高通胀率和网路安全成本：最早在Blockworks Research 的研究中显示，Cosmos 的$ATOM 代币有着高通胀率，这不但意味着在代币经济学上的不可持续性，也连带影响了Cosmos 在网路安全上所支付的成本，促使团队推出相关提案；

3.生态项目治理、代币流动性都很分散：前者的例证是 Tendermint 的改名和分开，容易引起生态系统的混乱；后者则影响用户体验、进而影响 Cosmos 的采用。

Cosmos 生态的未来走向是什么？根据 Cosmos Hub 负责人 Billy Rennekamp 在AMA 中的分享，Cosmos Hub 即将推出的功能包括 Vega 升级、新模组 AuthZ 和 FeeGrant、以及更新的网路稳定性和安全性。此外，还有IBS封包路由功能。 Gravity DEX 和 Emeris 标志着 Cosmos 生态系统的发展，但这也引起了一些关于生态系统可信度和平衡性的讨论。链间安全和 ATOM 功能的实施将进一步提升 Cosmos Hub 的价值和安全性。另外，Cosmos 上的 NFT 和 IRISnet 专案也在进行，将为生态系统带来更多应用和价值。这些升级和功能将改善用户体验，并有望促进 Cosmos 生态系统的发展和采用。

结论与未来展望

Layer 0 一词最早期为人所知，是因为 Gavin Wood 的传道和 Polkadot平行链 Blog中使用了这个词汇。然而，在 Polkadot 2023 年的年终总结中，已经不再把 Polkadot 和 Layer 0 相提并论。这可能是因为 Polkadot 和 Cosmos 在生态系统发展中都遇到了相似的问题：

除了以太坊愿意将 Polkadot 整合进协议以外，其它 Layer 1 似乎不太可能这么做。同样的，Cosmos 的网路安全性也被原生代币 ATOM 保护着，大家最终还是希望累积 Layer 1 的代币去实现更多链上交互。网路安全仰赖排序器的分配，如何重新定义这些角色（比如XAI 通过Sentry 节点来解决验证诱因问题），以及跨链生态下，模块化、可组合性的基础设施该如何发展，这些都是2024 Layer 0 赛道会遇到的切实问题。如果 Polkadot 和 Cosmos 无法交付出让社区满意的解决方案，那么对应这些问题的路径或许不会叫作 Layer 0，而会是别的名词。

通用跨链协议的未来
还有一些其它项目也在跨链赛道中竞争。 Wormhole 是一个跨链协议，用于在区块链之间的通用消息传递，它本身既不是区块链也不是代币桥（token bridge）。它提供一些工具用来打造跨链的交易所、实现 NFT 治理或构建跨链游戏。

另一个类似跨链协议是采用超级轻节点（ULN）的 LayerZero，它和 Wormhole 的设计有些类似。LayerZero 的 CEO 认为，Wormhole 等系统的运作方式是让控制元件位于「系统」中，只有被信任的管理者才能升级它们（需要13/19 的多签）；而LayerZero 同样用外部金钥管理dApp 的参数，并依赖于金钥管理者不会作恶。不同之处在于，Wormhole 的 dApp 没有任何控制权，并且无法阻止「系统」强制升级，并更改底层的消息传递协议；而 LayerZero 让每个 dApp 可以选择一组无法更改的安全参数。这意味着 LayerZero 作为关键基础设施是不可变的、开源的，永远由用户所有。

除了 Polkadot 发展的轻节点协议、Cosmos 的 IBC 跨链协议，未来这一赛道内还会有更多类似 Wormhole 和 LayerZero 这样的通用跨链协议，提供更高效、更灵活和更安全的解决方案。

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