公链“内卷式”进化史：越高效越廉价

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作者：周浩、孙英超

区块链技术自2009年比特币问世以来，经过多年的快速发展与多次技术迭代，已从单一的点对点电子现金系统演变为一个多元化的公链生态系统，迭代涵盖共识机制的演进、可扩展性优化（如Layer-2、分片）、互操作性协议的引入，以及对可持续性和安全性的持续改进。目前公链的主要区别在于共识机制、交易处理速度（TPS）、可扩展性解决方案、安全性优先级、去中心化程度以及互操作性等方面，这些差异决定了它们在价值存储、DeFi应用、高频交易或跨链协作等场景中的独特定位与权衡。目前，主要公链如比特币、以太坊、Solana、Cardano、Polkadot、Avalanche、Cosmos和BNB Chain，已形成各自独特的竞争优势，推动DeFi、NFT、Web3游戏和跨链应用的爆发式增长。

公链发行核心指标

共识机制是区块链网络确保所有节点就账本状态达成一致的算法，去中心化环境中替代传统中心化信任。它决定了网络的安全性、去中心化程度和性能。原始共识机制主要有PoW以及PoS。Proof of Work（PoW）通过计算难题确保安全性，但能耗高；Proof of Stake（PoS）通过质押代币降低能耗，依赖经济激励；其他变体如DPoS、NPoS和PoH进一步优化效率与扩展性。共识机制直接影响链的交易速度、安全性和去中心化权衡。

TPS（每秒交易数，Transactions Per Second）衡量区块链处理交易的能力，是评估其性能的关键指标。高TPS意味着更快交易确认和更高吞吐量，适合高频应用（如DeFi、游戏），但可能牺牲去中心化或安全性。低TPS链优先安全性，依赖Layer-2等方案提升实际性能。TPS受共识机制、账本模型和网络架构共同影响。

可扩展性（Scalability）在区块链领域是指公链处理大量交易、用户和数据的同时保持高效、低成本和可靠性能的能力。区块链的可扩展性挑战源于去中心化网络的分布式特性，即每个节点需验证和存储所有交易数据，导致性能瓶颈。例如，比特币的区块大小（1MB）和出块时间（10分钟）限制其TPS仅为7，而以太坊主链也因高Gas费和拥堵受限。而可扩展性是解决区块链“三难困境”（去中心化、安全性、可扩展性）中的关键一环，它直接影响公链在高频应用中的表现。目前主要方案包括：链上扩展、链下扩展、侧链和子网以及跨链互操作。这些方案面临“三难困境”时各有优劣，也是不同稳定币发行时的重要考量。

比特币（Bitcoin）：数字黄金的奠基者

比特币是第一个公链，由中本聪于2009年1月3日推出。作为区块链技术的开山之作，它的核心目标是创建一种去中心化的数字货币系统，避免传统金融的中心化风险。比特币采用Proof of Work（PoW）共识机制，矿工通过解决复杂数学难题来验证交易并添加区块。这种机制确保了网络的安全性，但也导致高能耗问题——据市场估计，比特币网络的年能耗相当于一个中等国家。另一方面，比特币的局限在于编程能力弱，无法支持智能合约，这使其在DeFi等领域落后于后辈。

关键特征包括：

• 账本状态：使用UTXO（未花费交易输出）模型，强调交易的不可篡改性。

• TPS：约7 TPS，交易确认时间可达60分钟。

• 可扩展性解决方案：依赖Layer-2协议，用于链下支付通道，提高实际吞吐量。

• 优势：极高的安全性（从未被51%攻击成功）和去中心化（全球数万节点）。比特币的原生代币BTC被视为“数字黄金”，主要用于价值存储而非复杂应用。

以太坊（Ethereum）：智能合约的先锋

以太坊于2015年7月30日由Vitalik Buterin推出，是公链生态的“操作系统”。它引入了Turing-complete智能合约，允许开发者构建去中心化应用（DApps），催生了DeFi和NFT革命。以太坊最初使用PoW共识，但于2022年9月15日升级为Proof of Stake（PoS），称为Ethereum 2.0，这大大降低了能耗（减少99%）并提升了安全性。以太坊的劣势在于Gas费波动大和高拥堵，但其开发者社区和EVM兼容性使其仍是行业标准。

关键特征包括：

• 账本状态：账户余额模型，便于追踪用户资产。

• TPS：主链约14-30 TPS，但Layer-2解决方案（如Arbitrum、Optimism和Polygon zkEVM）可将实际TPS推至数千。

• 可扩展性解决方案：分片（sharding）和Layer-2 rollups，通过并行处理和链下计算缓解拥堵。2025年的Pectra升级进一步优化了稳定性。

• 优势：庞大的生态系统（超过数千DApps）。ETH代币用于Gas费，支持跨链桥接。

Solana：高性能的“以太坊杀手”

Solana于2020年3月16日推出，由Anatoly Yakovenko创立，旨在解决区块链的三难困境（去中心化、安全性、可扩展性）。它结合PoS与独创的Proof of History（PoH）共识，PoH通过时间戳优化区块验证，实现即时最终性。Solana的劣质在于其单链架构，强调速度，但网络曾因拥堵而宕机，引发对去中心化的质疑。

关键特征包括：

• 账本状态：账户余额模型，支持Rust和C语言编程。

• TPS：理论上高达65,000 TPS，实际处理约2,000-4,000 TPS，确认时间不到1秒。

• 可扩展性解决方案：并行处理和Sealevel运行时，无需分片即可处理海量交易。2025年，其生态扩展至DeFi、NFT和游戏。

• 优势：低费用（每笔交易不到0.01美元）和高速，使其适合高频应用。

其他重要公链

Cardano以学术严谨性著称，采用经过同行评审的Ouroboros DPoS共识，强调可持续发展。其分层架构和Hydra Layer-2方案可扩展至百万级TPS，但缓慢的开发节奏影响了生态增长。

Polkadot通过中继链连接多条平行链的独特设计，实现了异构区块链的互操作性。其NPoS共识机制支持约1,500 TPS的全网吞吐量，适合企业级跨链应用。

Avalanche的三链架构和子网设计提供了高度灵活性，兼容EVM的特性使其成为以太坊项目迁移的热门选择，4,500 TPS和2秒内的确认时间展现了强大性能。

Cosmos致力于构建“区块链互联网”，其IBC协议和Hub模型实现了不同区块链间的无缝通信，理论TPS可达10,000以上。

BNB Chain凭借与币安生态的深度整合和EVM兼容性，提供了低gas费的交易环境，但其相对中心化的验证机制也引发争议。

可以肯定的是，区块链的发展空间是巨大的，公链作为重要的组成部分，其竞争从单一链转向多链共存发展也是大势所趋。短期来看，以太坊仍将占据主导地位，但其他平台的创新也可对以太坊形成不可忽视的挑战，互操作性和可持续性将成为各公链平台竞争的焦点。但不论如何，这些公链都将重塑金融、科技和社会，推动形成一个更加深入的去中心化世界。