# Blockchain > 区块链是一种去中心化的数字账本，可在多台计算机上记录交易，确保交易安全、不可篡改且可验证，无需中心化机构。 - Canonical URL: https://dev.iq.wiki/zh/wiki/blockchain - Categories: Glossary - Created: 2022-07-18T20:08:34.736Z - Last updated: 2026-06-02T03:18:38.691Z - Source: IQ.wiki — the world's largest blockchain and crypto encyclopedia (https://iq.wiki) --- **区块链**是一种[分布式账本](https://iq.wiki/wiki/distributed-ledger-technology-dlt)，它连接了一个[去中心化](https://iq.wiki/wiki/decentralized-application)网络，用户可以在该网络上发送交易并构建应用程序，而无需中心化机构或服务器。它是一个不断增长的记录列表，称为“区块”，这些区块使用密码学技术进行链接和保护。[\[3\]](#cite-id-ptkumempgyj)​ [YOUTUBE@VID](yubzJw0uiE4) ## 概览 区块链促进了安全的在线交易。区块链是一种去中心化且分布式的数字账本，用于记录跨多台计算机的交易，以便在不更改所有后续区块及网络碰撞的情况下，无法追溯性地更改记录。这使得参与者能够以低成本验证和审计交易。[\[15\]](#cite-id-l4xove81nh)​ 交易或代码被批量整理成区块，经过验证后，由分布式用户（节点）网络通过[共识机制](https://iq.wiki/wiki/consensus-mechanism)接受为区块链的一部分。由于每个经过验证的数据块都包含前一个区块数据的唯一签名，它们被链接在一起形成“区块链”。基于网络的共识机制是区块链协议就其底层技术架构如何运行达成一致的一种方式。某些区块链每五秒钟就会创建一个新区块。[\[15\]](#cite-id-l4xove81nh)​ [YOUTUBE@VID](SSo_EIwHSd4) ## 结构与组件 # ## 区块 区块是数据的集合，包含[时间戳](https://iq.wiki/wiki/timestamp)以及有关近期交易的其他加密信息，这些交易在添加到链之前需要经过网络验证。为了保存交易历史，区块是严格排序的，每个新创建的区块都包含对其父区块的引用，且区块内的交易也同样严格排序。除极少数情况外，网络上的所有参与者都对区块的确切数量和历史达成一致，并致力于将当前的实时交易请求批量处理到下一个区块中。[\[34\]](#cite-id-e64sajxqcik)​[\[35\]](#cite-id-3silo1f8rk9)​ ## 出块时间 出块时间是衡量网络中的矿工或[验证者](https://iq.wiki/wiki/validator)验证一个区块内的交易并在该区块链中生成一个新区块所需时间的指标。[加密货币](https://iq.wiki/wiki/cryptocurrency)可以使用不同的共识机制，除其他因素外，这些机制会影响验证交易和创建新区块所需的时间。每种[加密货币](https://iq.wiki/wiki/cryptocurrency)都有不同的出块时间——[比特币](https://iq.wiki/wiki/bitcoin)大约需要10分钟，而[以太坊](https://iq.wiki/wiki/ethereum)大约需要14秒。[\[36\]](#cite-id-0x2b62fezhz)​ # ## 最终性 (Finality) 通常，交易最终性是指交易涉及方可以认为交易已完成的时刻。更具体地说，这是指已添加到区块链中的交易变得无法撤销或更改的时刻。交易最终性可以是确定性的，也可以是概率性的。[\[37\]](#cite-id-t94w7xifj2k)​ 概率性最终性是指交易的最终性随着交易后更多区块被添加到区块链而增加。也就是说，随着更多区块的添加，该交易在区块链中被进一步引用，因此变得越来越难以撤销或更改。对于大多数提供概率性最终性的协议，建议在交易后添加一定数量的区块，直到其被视为完成。例如，建议在 [比特币](https://iq.wiki/wiki/bitcoin) 区块链中等待六个额外区块添加后，再认为交易具有最终性。[\[37\]](#cite-id-t94w7xifj2k)​ 确定性最终性是指交易一旦添加到区块链中，就立即被视为具有最终性。为了实现这一点，“领导者”必须提议添加一个区块，然后由指定比例的验证者批准。确定性最终性较不常见，仅由基于实用 [拜占庭容错](https://iq.wiki/wiki/byzantine-fault-tolerance) (PBFT) 的协议（如 [Tendermint](https://iq.wiki/wiki/tendermint)）提供。[\[37\]](#cite-id-t94w7xifj2k)​ # ## 节点 区块链节点是运行区块链协议软件并通常存储交易历史记录的设备之一。全节点（Full Nodes）维护所有交易的完整副本，并具备验证、接受和拒绝交易的能力。部分节点（Partial Nodes）也被称为轻量级节点（Lightweight Nodes），因为它们不维护区块链账本的完整副本。它们仅维护交易的哈希值，并仅通过该哈希值访问完整交易。这些节点的存储需求和计算能力较低。[\[23\]](#cite-id-37disahi8zo)​ # ## 账本 账本是一个数字化的信息数据库。账本主要分为三种类型： * 公共账本（Public Ledger） – 对所有人开放且透明。区块链网络中的任何人都可以读取或写入内容。 * [分布式账本](https://iq.wiki/wiki/distributed-ledger-technology-dlt)（Distributed Ledger） – 在这种账本中，所有节点都拥有数据库的本地副本。一组节点共同执行任务，即验证交易并将区块添加到区块链中。 * 去中心化账本（Decentralized Ledger） – 在这种账本中，没有任何单个节点或节点组拥有中心控制权。每个节点都参与任务的执行。[\[23\]](#cite-id-37disahi8zo) # ## 智能合约 区块链[智能合约](https://iq.wiki/wiki/smart-contract)确立了用户之间的协议条款，且这些条款作为运行在区块链上的代码执行。智能合约允许开发人员构建提供点对点功能的应用程序。它们被广泛应用于从金融工具到物流及游戏体验的各个领域，并像其他加密货币交易一样存储在区块链上。由智能合约驱动的应用程序通常被称为去中心化应用程序或 [dapps](https://iq.wiki/wiki/decentralized-application)。[\[24\]](#cite-id-y7ormoevg7g)​ [YOUTUBE@VID](ZE2HxTmxfrI) # ## 共识机制 [共识机制](https://iq.wiki/wiki/consensus-mechanism)（也称为共识协议或共识算法）用于验证交易并维护底层区块链的安全。共识是网络上的一组对等点（或节点）确定哪些区块链交易有效、哪些无效的过程。共识机制是用于达成这种一致的方法论。正是这些规则集有助于保护网络免受恶意行为和黑客攻击。[工作量证明 (PoW)](https://iq.wiki/wiki/proof-of-work-pow) 和 [权益证明 (PoS)](https://iq.wiki/wiki/proof-of-stake) 是两种使用最广泛的共识机制。[\[25\]](#cite-id-2841xxoyfoa) ## ## 工作量证明 [工作量证明](https://iq.wiki/wiki/proof-of-work-pow)（Proof of Work，简称 PoW）是加密货币用于验证新交易、将其添加到区块链并创建新代币的一种共识机制。工作量证明要求计算机解决密码学难题，通过投入“工作”来获得验证区块链交易的权限并获取奖励。这被称为加密货币[挖矿](https://iq.wiki/wiki/mining)。其核心思想是通过一串长数字和字母组成的“哈希值”来防止恶意攻击并验证交易的有效性。当有人在网络上通过特定函数处理数据（这是区块链交易的基础）时，只能生成一个唯一的哈希值。当区块链上发生交易（如用户之间的加密货币转账）时，生成的哈希值会分发到整个网络。任何通过篡改对哈希值进行的更改都会被察觉并拒绝。[比特币](https://iq.wiki/wiki/bitcoin)区块链是第一个工作量证明网络。自诞生以来，PoW 机制已被众多其他区块链采用，包括[狗狗币](https://iq.wiki/wiki/dogecoin)、[莱特币](https://iq.wiki/wiki/litecoin)、[门罗币](https://iq.wiki/wiki/monero)和[比特币现金](https://iq.wiki/wiki/bitcoin-cash)。[\[20\]](#cite-id-trz7gv8gro)​[\[21\]](#cite-id-ooodc6x36uo)​ [YOUTUBE@VID](XLcWy1uV8YM) ## ## 权益证明 (Proof-of-Stake) 在[权益证明](https://iq.wiki/wiki/proof-of-stake)系统中，质押的作用类似于工作量证明中的[挖矿](https://iq.wiki/wiki/mining)。PoS 依赖于拥有区块链相关代币的[验证者](https://iq.wiki/wiki/validator)。在权益证明机制下，验证者的选择是随机的，部分依据是他们在区块链网络中锁定的代币数量，这也被称为[质押](https://iq.wiki/wiki/staking)。代币充当[抵押品](https://iq.wiki/wiki/collateral)，当参与者或节点被选中验证交易时，他们会获得一些[加密货币](https://iq.wiki/wiki/cryptocurrency)作为回报。[权益证明](https://iq.wiki/wiki/proof-of-stake)需要多个验证者同意交易是准确的，一旦有足够的节点验证了该交易，交易就会通过。与[工作量证明 (PoW)](https://iq.wiki/wiki/proof-of-work-pow)相比，PoS 具有更快的交易速度和更高效的能源需求，从而实现了更高的可扩展性，使其更容易被新用户采用。PoS 被 [以太坊 (Ethereum)](https://iq.wiki/wiki/ethereum)、[BNB Chain](https://iq.wiki/wiki/binance-smart-chain)、[Avalanche](https://iq.wiki/wiki/avalanche)、[The Graph](https://iq.wiki/wiki/the-graph) 等项目所采用。[\[20\]](#cite-id-trz7gv8gro)​[\[22\]](#cite-id-t808dx5mqe)​ [YOUTUBE@VID](x83EVUZ_EWo) # ## 分支 ## ## 硬分叉 [硬分叉](https://iq.wiki/wiki/hard-fork)一词是指由于使用两套不同的规则来尝试治理系统，导致区块链分裂成两条独立链的情况。这些规则为[挖矿](https://iq.wiki/wiki/liquidity-mining)、[质押](https://iq.wiki/wiki/staking)、节点连接、交易细节等创建了所有参与者必须遵守的特定参数和标准。因此，会出现两个并行运行的网络。在分叉点之前，所有节点都拥有相同的区块链（且该历史记录得以保留），但在此之后，它们拥有不同的区块和交易。[\[19\]](#cite-id-kwvh5r3l7xq)​ 像[比特币现金](https://iq.wiki/wiki/bitcoin-cash)和[比特金](https://iq.wiki/wiki/bitcoin-gold)这样的加密货币都是通过硬分叉从原始的[比特币](https://iq.wiki/wiki/bitcoin)区块链演变而来的。[\[17\]](#cite-id-e63vpsfrq3)​ 2022年10月，加密货币交易所[币安](https://iq.wiki/wiki/binance)的启用[智能合约](https://iq.wiki/wiki/smart-contract)的区块链——[BNB链](https://iq.wiki/wiki/binance-smart-chain)，进行了一次名为 Moran 的硬分叉升级，以修复当月发生的漏洞利用事件。[\[18\]](#cite-id-r73cq1d3y0i)​ ### ## 软分叉 软分叉是区块链的一种规则修改，新实施的更改与旧版本保持向后兼容。软分叉使旧的区块链网络接受修改后的规则，从而允许升级后的区块和旧的交易区块在同一时刻被接受。[\[16\]](#cite-id-dze2y9eki16)​ ## 历史 # ## 早期起源与比特币发展 1982年，密码学家 David Chaum 在其论文《由互不信任的小组建立、维护和信任的计算机系统》中首次提出了一种类似区块链的协议。Chaum 被誉为“在线匿名之父”和“[加密货币](https://iq.wiki/wiki/cryptocurrency)教父”。他还因开发了旨在保护用户匿名性的电子现金应用 ecash，以及发明了盲签名、混合网络和用餐密码学家协议等多种密码学协议而闻名。1995年，他的公司 DigiCash 通过 eCash 创造了第一种数字货币。[\[45\]](#cite-id-u8de6wrcw7g)​ 最早关于加密安全区块链的工作由 Stuart Haber 和 W. Scott Stornetta 于1991年描述。[\[7\]](#cite-id-wml2hylokkh) 1992年，Bayer、Haber 和 Stornetta 将 [Merkle 树](https://iq.wiki/wiki/merkle-tree) 引入区块链，作为一种效率改进，以便能够将多个文档收集到一个区块中。1993年，[工作量证明 (PoW)](https://iq.wiki/wiki/proof-of-work-pow) 机制被提出，用于防止垃圾邮件和其他网络故障。[\[8\]](#cite-id-1agnesn5ji3)​[\[10\]](#cite-id-nz06egxx5hn)​ 2004年，计算机科学家兼密码学专家 Hal Finney 开发了一个名为 RPoW（可复用工作量证明）的系统。该系统通过接收基于 [工作量证明 (PoW)](https://iq.wiki/wiki/proof-of-work-pow) 令牌的不可交换（或非同质化）哈希现金，创建了一个可转让的、经过验证和签名 (RSA) 的令牌。[\[11\]](#cite-id-4ds1bd9dxux)​ 随后，第一个分布式区块链由名为 [中本聪 (Satoshi Nakamoto)](https://iq.wiki/wiki/satoshi-nakamoto) 的匿名人士或团体在2008年构思，并于次年作为数字货币 [比特币 (bitcoin)](https://iq.wiki/wiki/bitcoin) 的核心组件实现，比特币作为所有交易的公共账本。通过使用点对点网络和分布式时间戳服务器，[区块链](https://iq.wiki/wiki/blockchain) 数据库得以自主管理。比特币对区块链的使用使其成为第一种在不需要信任管理员的情况下解决 [双重支出问题](https://iq.wiki/wiki/double-spending-problem) 的数字货币。[\[39\]](#cite-id-xfb0ktczldl)​ 在 [中本聪 (Satoshi Nakamoto)](https://iq.wiki/wiki/satoshi-nakamoto) 2008年10月的原始论文中，“block”（区块）和“chain”（链）这两个词是分开使用的，当该术语进入更广泛的使用领域时，最初被称为“blocked chain”，直到2016年才演变成一个单词“blockchain”。[\[9\]](#cite-id-52q28phc28)​ [YOUTUBE@VID](y8YyZELnVaw) # ## 区块链 2.0：以太坊的发展 2013 年左右，[Bitcoin](https://iq.wiki/wiki/bitcoin) 代码库的最早贡献者之一 [Vitalik Buterin](https://iq.wiki/wiki/vitalik-buterin) 认为比特币没有充分发挥区块链技术的潜力。他开始着手自己的项目，[Ethereum](https://iq.wiki/wiki/ethereum)（以太坊）于 2014 年作为一个新的公链诞生，与比特币相比增加了更多功能。Buterin 将以太坊与比特币区块链区分开来，将以太坊的功能从单纯的[加密货币](https://iq.wiki/wiki/cryptocurrency)扩展为开发[去中心化应用](https://iq.wiki/wiki/decentralized-application)（dApps）的平台。以太坊具有一种称为[智能合约](https://iq.wiki/wiki/smart-contract)的脚本功能，这些合约是可以在满足特定条件时用于执行交易的程序或脚本。智能合约由特定的编程语言编写并编译成字节码，然后由称为以太坊虚拟机（EVM）的去中心化图灵完备虚拟机进行读取和执行。[\[39\]](#cite-id-xfb0ktczldl)​[\[12\]](#cite-id-iilh0zt3lvp)​ 它允许世界各地的程序员在现有的区块链平台上开发[去中心化应用](https://iq.wiki/wiki/decentralized-application)和软件。很快，该行业见证了[去中心化自治组织 (DAOs)](https://iq.wiki/wiki/dao)、用于 [ICO](https://iq.wiki/wiki/initial-coin-offering) 或治理控制的可赎回代币，以及诸如 [NFTs](https://iq.wiki/wiki/non-fungible-token-nft)（非同质化代币）等唯一物品标识符的激增。这一代区块链的应用和平台示例包括 [Lisk](https://iq.wiki/wiki/lisk) 和 [Neo](https://iq.wiki/wiki/neo) 等加密平台，[MakerDAO](https://iq.wiki/wiki/makerdao) 和 [Uniswap](https://iq.wiki/wiki/uniswap) 等 [dApps](https://iq.wiki/wiki/decentralized-application)，以及 [MetaMask](https://iq.wiki/wiki/metamask) 等[加密钱包](https://iq.wiki/wiki/cryptocurrency-wallet)。[\[13\]](#cite-id-hcn3hcl7ajb)​ # ## 区块链 3.0 区块链 3.0 技术提高了交易处理速率并消除了区块时间。因此，较新的区块链平台每秒可以执行数千次交易，这比 [比特币](https://iq.wiki/wiki/bitcoin) 和 [以太坊](https://iq.wiki/wiki/ethereum) 的处理速度更高。第三代区块链引入的另一个重大变化是 [权益证明](https://iq.wiki/wiki/proof-of-stake) (PoS) 模式的普及。这种 [共识机制](https://iq.wiki/wiki/consensus-mechanism) 消除了对高度复杂的计算设备的使用，以及创建新区块所需的大量能源消耗。区块链 3.0 技术的示例包括 [Algorand](https://iq.wiki/wiki/algorand)、[Polygon](https://iq.wiki/wiki/polygon) 和 [Optimism](https://iq.wiki/wiki/optimism)。[\[14\]](#cite-id-5y3grktvyub)​ ## ## 以太坊合并与以太坊二层扩展方案 区块链 3.0 发展中的一个重要里程碑是 2022 年 9 月 15 日进行的[以太坊](https://iq.wiki/wiki/ethereum)合并。此次合并代表了以太坊网络从[工作量证明](https://iq.wiki/wiki/proof-of-work-pow)（PoW）向[权益证明](https://iq.wiki/wiki/proof-of-stake)（PoS）[共识机制](https://iq.wiki/wiki/consensus-mechanism)的转变。以太坊此前已经拥有一个名为信标链（Beacon Chain，于 2020 年推出）的 PoS 网络，但它当时并不用于处理交易。以太坊向 PoS 的全面过渡需要将信标链（称为“共识”层）与以太坊的 PoW [主网](https://iq.wiki/wiki/mainnet)（称为“执行”层）合并。合并后，以太坊获得了更快的交易确认速度、更低的能源消耗，并具备了添加更多扩展方案的能力。[\[31\]](#cite-id-bq4x92yj5ag)​[\[32\]](#cite-id-rh20yita6kd)​ 以太坊[二层](https://iq.wiki/wiki/layer-2)（Layer 2）是一个术语，用于指代旨在通过在以太坊主网（一层）之外处理交易来帮助扩展应用程序，同时仍保持与主网相同的安全措施和去中心化特性的解决方案。二层解决方案提高了吞吐量并减少了碳足迹——它们需要的 Gas 更少，这意味着消耗的能量更少，等同于更低的碳排放。以太坊二层解决方案的流行示例包括 [Polygon](https://iq.wiki/wiki/polygon)、[Arbitrum](https://iq.wiki/wiki/arbitrum) 和 [Optimism](https://iq.wiki/wiki/optimism)。[\[33\]](#cite-id-j7rxjx47bh)​ [YOUTUBE@VID](bftLben94go) ## ## 上海升级 以太坊（[Ethereum](https://iq.wiki/wiki/ethereum)）的上海升级（也称为 Shapella 升级）于 2023 年 4 月 12 日进行。这次重大升级为那些通过“质押”其[以太币 (ETH)](https://iq.wiki/wiki/ether-eth) 来保护和验证以太坊区块链交易的用户开启了提现功能。在此次升级之前，用户无法提取其质押的以太币或兑换累计奖励，而这是[权益证明](https://iq.wiki/wiki/proof-of-stake)范式中缺失的一项关键功能。[\[57\]](#cite-id-lhvrp1bjkpe)​ [YOUTUBE@VID](_a4hsM0othQ) ## ## Dencun 升级 [以太坊](https://iq.wiki/wiki/ethereum)的 [Dencun 升级](https://iq.wiki/wiki/dencun-upgrade)是一个重要的里程碑，旨在降低数据费用并增强可扩展性。Dencun 升级启用了一种名为“[blobs](https://iq.wiki/wiki/blobs)”的新方法，用于在以太坊区块链上存储数据。这些 blobs 拥有独立于常规交易的专用空间，从而降低了成本。这次升级对于解决以太坊众所周知的高昂交易费用至关重要。 此次升级包含了几项代码更改，其中最重要的是“[proto-danksharding](https://iq.wiki/wiki/eip-4844)”。Proto-danksharding 为数据存储提供了专用空间，提高了效率并降低了费用。 Dencun 升级于 2024 年 3 月 13 日正式上线。 [YOUTUBE@VID](awewFt76Dxg) ## 类型 # ## 公有链 公有链不涉及任何看门人，任何人都可以参与[共识机制](https://iq.wiki/wiki/consensus-mechanism)。这意味着应用程序可以在无需他人批准或信任的情况下添加到网络中，并将区块链作为传输层。任何人都可以读取、写入和审计公有链网络上正在进行的活动，这有助于实现自我管理和去中心化的特性。例如，[以太坊](https://iq.wiki/wiki/ethereum)就是公有链平台的示例之一。[\[16\]](#cite-id-dze2y9eki16)​ # ## 私有区块链 私有区块链网络与公共区块链网络类似，也是一种去中心化的点对点网络。然而，私有区块链由一个组织进行管理，该组织控制着谁被允许参与网络、执行共识协议以及维护共享账本。私有区块链可以在企业防火墙后运行，甚至可以托管在本地。 ## 许可链 (Permissioned Blockchain) 许可链是需要获得访问许可才能加入的区块链网络。在这些区块链类型中，一个控制层运行在区块链之上，负责管理获准参与者所执行的操作。许可系统使网络高度受控于所有者。[\[16\]](#cite-id-dze2y9eki16)​ # ## 联盟链 联盟链结合了公有链和私有链的元素，弥补了两者之间的差距。在联盟链中，由少数几个实力相当的机构担任[验证者](https://iq.wiki/wiki/validator)，这既不同于任何人都可以验证区块的开放系统，也不同于仅由单一公司选择区块生产者的封闭系统。[\[16\]](#cite-id-dze2y9eki16)​ [YOUTUBE@VID](YLi0e3U_YHo) ## 第1层区块链 第1层（Layer 1）网络是指基础网络及其底层基础设施。[BNB Chain](https://iq.wiki/wiki/binance-smart-chain)、[以太坊](https://iq.wiki/wiki/ethereum)、[比特币](https://iq.wiki/wiki/bitcoin)和[Solana](https://iq.wiki/wiki/solana)都属于第1层协议。第1层协议在自己的区块链上处理并最终确认交易。它们还拥有自己的原生代币，用于支付交易费用。[\[26\]](#cite-id-cvimt0y1mvv) ## 扩容 第一层网络的一个常见问题是无法扩容。使用[工作量证明](https://iq.wiki/wiki/proof-of-work-pow)共识机制的区块链在交易量过高时往往会变慢。这增加了交易确认时间，并使费用变得更加昂贵。对于第一层扩容，一些选项包括： 1\. 增加区块大小，允许在每个区块中处理更多交易。 2\. 更改所使用的[共识机制](https://iq.wiki/wiki/consensus-mechanism)，例如即将进行的以太坊 2.0 更新。 3. 实施[分片](https://iq.wiki/wiki/sharding)。一种数据库分区形式。[\[26\]](#cite-id-cvimt0y1mvv)​ 第一层网络的改进需要大量的工作来实现。在许多情况下，并非所有网络用户都会同意这种更改。这可能导致社区分裂甚至硬分叉，正如 2017 年[比特币](https://iq.wiki/wiki/bitcoin)和[比特币现金](https://iq.wiki/wiki/bitcoin-cash)所发生的情况。[\[26\]](#cite-id-cvimt0y1mvv)​ ## ## 分片 (Sharding) [分片](https://iq.wiki/wiki/sharding)是一种流行的第1层扩展解决方案，用于提高交易吞吐量。该技术是数据库分区的一种形式，可应用于区块链[分布式账本](https://iq.wiki/wiki/distributed-ledger-technology-dlt)。网络及其节点被划分为不同的分片，以分散工作负载并提高交易速度。每个分片管理整个网络活动的一个子集，这意味着它拥有自己的交易、节点和独立的区块。通过分片，每个节点无需维护整个区块链的完整副本。相反，每个节点向主链报告已完成的工作，以共享其本地数据的状态，包括地址余额和其他关键指标。[\[26\]](#cite-id-cvimt0y1mvv) [YOUTUBE@VID](XpDHH-HSp2E) ## 第2层区块链 [第2层](https://iq.wiki/wiki/layer-2)是指构建在第1层之上的一套链下解决方案（独立的区块链），旨在减少扩展性和数据方面的问题。这意味着原本由主链执行的大量工作可以转移到第二层。随后，第2层应用程序将交易数据发布到第1层，并在那里的区块链账本和历史记录中获得安全保障。[\[27\]](#cite-id-eja5yx4u01o) 第2层的可访问性各不相同——有些可以被一系列应用程序使用，而另一些仅适用于特定项目。第2层利用的几个关键组件包括[卷叠（rollups）](https://iq.wiki/wiki/rollup)和侧链。[\[27\]](#cite-id-eja5yx4u01o) # ## Rollups Rollup 是一种特定的第 2 层（layer 2）解决方案，它在第 1 层之外执行交易，将这些交易汇总成单条压缩数据，然后将数据发布回[主网](https://iq.wiki/wiki/mainnet)，供任何人审查并在发现可疑情况时提出异议。[\[27\]](#cite-id-eja5yx4u01o)​ ## ## 乐观汇总 (Optimistic rollups)\n\n[乐观汇总](https://iq.wiki/wiki/optimistic-rollup) 是旨在扩展 [以太坊](https://iq.wiki/wiki/ethereum) 基础层吞吐量的 [二层 (L2)](https://iq.wiki/wiki/layer-2) 协议。由于极具竞争力的低廉费用，用户被激励在这些二层网络上进行交易。如果怀疑存在欺诈交易，可以通过欺诈证明进行挑战和评估。在这种情况下，汇总将使用可用的状态数据运行交易计算。乐观汇总的几个示例包括 [Arbitrum](https://iq.wiki/wiki/arbitrum) 和 [Optimism](https://iq.wiki/wiki/optimism)。[\\[27\\]](#cite-id-eja5yx4u01o)​[\\[28\\]](#cite-id-won3e8vqf6l)​\n\n## ## ZK rollups 与乐观汇总（Optimistic rollups）不同，[ZK rollups](https://iq.wiki/wiki/zk-rollup) 生成加密证明来验证交易的真实性。这些发布到第1层（layer 1）的证明被称为有效性证明，或 [SNARK（简洁非交互式知识论证）](https://iq.wiki/wiki/zk-snark)，或 STARKs（可扩展透明知识论证）。[\[28\]](#cite-id-won3e8vqf6l)​ ZK-rollups 可以批量处理数千笔交易，然后仅向 [主网（mainnet）](https://iq.wiki/wiki/mainnet) 发布一些最小化的摘要数据。这些摘要数据定义了区块链应进行的更改，以及证明这些更改正确的加密证明。ZK rollups 的几个示例包括 [dYdX](https://iq.wiki/wiki/dydx) 和 [Loopring](https://iq.wiki/wiki/loopring)。[\[27\]](#cite-id-eja5yx4u01o)​[\[28\]](#cite-id-won3e8vqf6l)​ [YOUTUBE@VID](qV6YbuWhDXM) # ## 侧链 [侧链](https://iq.wiki/wiki/sidechain)是一个独立的、兼容 EVM 的区块链，它与主网并行运行，并通过桥接进行交互。侧链可以拥有独立的区块参数和共识算法，这些通常是为了高效处理交易而设计的。[\[27\]](#cite-id-eja5yx4u01o)​[\[29\]](#cite-id-foa35unqejb)​ 侧链通过双向锚定（two-way peg）连接到其父区块链。双向锚定实现了资产在父区块链和侧链之间以预定汇率进行互换。父链上的用户首先需要将其代币发送到一个输出地址，代币在该地址被锁定，使用户无法在其他地方使用。交易完成后，确认信息会在链间传递，随后是一个为了增加安全性的等待期。等待期结束后，等量的代币会在侧链上释放，允许用户在侧链上访问和使用。从侧链移回主链时，过程则相反。[\[30\]](#cite-id-a2oqbgwvyg9)​ [YOUTUBE@VID](cFRj2-jzm8E) ## 第3层区块链 [第3层](https://iq.wiki/wiki/layer-3)区块链构建在[第2层](https://iq.wiki/wiki/layer-2)解决方案之上，为底层区块链基础设施提供额外的功能、互操作性或性能增强。 ![content\_L3\_Crypto.webp](https://ipfs.everipedia.org/ipfs/QmY2H8LPuXhzqJuC8ugvsHof1BT6ZWpmna2AtfL1HyJw1M "content_L3_Crypto.webp") 多年来，主流社会（尤其是企业界）对[区块链](https://iq.wiki/wiki/blockchain)技术的采用产生了浓厚兴趣。阻碍该技术和加密行业获得更广泛认可的最显著缺点之一是区块链的可扩展性。对更高效、可扩展解决方案的需求促使了各种独特层级的发展，即第2层和第3层。 第3层网络运行在第2层解决方案之上，连接多个第2层网络并允许跨不同区块链进行交易，这是传统第2层解决方案无法实现的。虽然第2层和第3层解决方案都旨在扩展区块链网络，但第3层更多地侧重于连接各种区块链并促进它们之间的无缝通信。[\[60\]](#cite-id-urkst7jvli)​[\[62\]](#cite-id-pl8a190img)​[\[61\]](#cite-id-sgovr8ca0lo)​[\[63\]](#cite-id-gju3k2qaa4u)​[\[64\]](#cite-id-4s0qojstddl)​ [YOUTUBE@VID](ipbNQ_S4128) # ## 第3层扩展解决方案的关键特性 * **专业化功能：** 第3层网络为 [dApps](https://iq.wiki/wiki/decentralized-application) 提供了一个具有前所未有的可扩展性和效率的舞台，每个网络托管一个 dApp，以确保高性能，避免网络拥堵或计算瓶颈。 * **增强的可扩展性和效率：** 第3层网络为区块链系统带来了更大的可扩展性。它们通过优化共识机制和数据结构来实现这一点，从而实现更高的吞吐量和交易处理能力。例如，构建在 [Arbitrum](https://iq.wiki/wiki/arbitrum) 第3层之上的 [Xai](https://iq.wiki/wiki/xai-blockchain) 网络，以更高的效率、可扩展性和更低的成本为 [Web3](https://iq.wiki/wiki/web3) 游戏提供动力。 * **改进的互操作性和可访问性：** 像 Arbitrum Orbit 这样的第3层解决方案允许轻松部署专用区块链，增强了加密生态系统内的可访问性和互操作性。 * **定制化与安全性：** 它们为开发者提供了无与伦比的定制选项，并为每个托管的 DApp 提供了强大的安全特性，为创新和增长创造了一个安全且量身定制的环境。 * **低成本与高性能：** 第3层解决方案旨在实现低成本和高性能，为区块链项目提供更多扩展选择。它们旨在平衡效率和负担能力，使区块链技术更加普及。 * **减轻主链拥堵：** 与第2层解决方案类似，第3层解决方案通过在链下处理某些交易和操作来帮助减轻主区块链的拥堵。这减少了网络拥堵和交易费用，改善了用户体验。 * **增强的分层架构：** 第3层解决方案与第2层协议协同工作。它们可以通过将第2层可扩展性解决方案与第3层协议相结合来增强互操作性，从而解决加密领域的碎片化问题。 * **Rollups：** 一些第3层解决方案（如 [rollups](https://iq.wiki/wiki/rollup)）允许在基础层之外进行交易，然后将其上传到第2层区块链协议。 ## 使用场景 # ## 供应链 应用于供应链金融解决方案的区块链可以提高发票处理效率，并提供更透明、更安全的交易。例如，[智能合约](https://iq.wiki/wiki/smart-contract)可用于在产品交付并签收后立即触发付款。交易可以自主进行验证、记录和协调，无需第三方参与，从而消除了全球供应链中一整层复杂性。[\[38\]](#cite-id-au7ypvqnglo)​[\[39\]](#cite-id-xfb0ktczldl)​ 食品和药品通常具有类似的存储和运输需求。区块链结合产品上的物联网（IoT）传感器可以记录温度、湿度、震动和其他环境指标。数据存储在区块链中，并应用智能合约以确保在任何读数超出范围时自动进行补偿。区块链在食品供应链中的一个早期应用案例是沃尔玛利用该技术追踪来自中国的猪肉产品的来源和状况。[\[38\]](#cite-id-au7ypvqnglo)​[\[39\]](#cite-id-xfb0ktczldl)​ # ## 银行与金融 ## ## 传统金融 通过区块链，银行可以获得诸如转账时的高安全性、全球范围内的快速交易，以及全天候服务而非受限于特定时间的能力。例如，澳大利亚的西太平洋银行（Westpac）和爱沙尼亚的LHV银行已将区块链技术整合到其业务流程中。摩根大通（JPMorgan Chase）、摩根士丹利（Morgan Stanley）和高盛（Goldman Sachs）等公司都设有专门研究加密货币及其底层区块链技术的团队。摩根大通拥有规模最大的加密团队之一，其 Onyx 部门拥有 200 多名员工。JPM Coin 数字货币正被用于全球范围内的商业支付。[\[39\]](#cite-id-xfb0ktczldl)​[\[40\]](#cite-id-bxh6dr3y40s)​[\[50\]](#cite-id-6gwnl7heiyy)​ ## ## 去中心化金融 区块链技术有助于点对点传输应用的去中心化，并允许在全球范围内进行点对点传输。一些知名的 [DeFi](https://iq.wiki/wiki/defi) 平台包括 [Compound](https://iq.wiki/wiki/compound) 和 [PoolTogether](https://iq.wiki/wiki/pooltogether)，它们允许资产的借贷。[\\[40\\]](#cite-id-bxh6dr3y40s)​[\\[51\\]](#cite-id-v1r5xkac20r)​ 银行业中的区块链技术也可用于改进银行支持的借贷业务。该技术提供的强大验证能力可能会降低贷款违约风险。区块链还可以验证潜在客户是否诚实，从而加强银行的[了解您的客户 (KYC)](https://iq.wiki/wiki/know-your-customer-kyc) 和 [反洗钱 (AML)](https://iq.wiki/wiki/anti-money-laundering-aml) 防御。[\\[40\\]](#cite-id-bxh6dr3y40s)​ # ## 知识产权 区块链在知识产权领域的应用有助于确认创作者身份、登记和清算知识产权；进行数字版权管理；通过智能合约建立并执行知识产权协议、许可或独家分销网络；以及向知识产权所有者实时支付费用。[\[41\]](#cite-id-b0e70yr6aqp)​[\[39\]](#cite-id-xfb0ktczldl)​ 在欧洲，包括欧盟知识产权局（EUIPO）在内的多个政府机构和知识产权登记机构正致力于研究和推广行业内的区块链功能。在印度，印度专利局（IPO）正致力于利用区块链以及人工智能（AI）和物联网（IOT）等其他创新技术，以实现更顺畅的专利流程。[\[41\]](#cite-id-b0e70yr6aqp)​[\[39\]](#cite-id-xfb0ktczldl)​ 区块链技术提供的安全性是一种防篡改的数据存储和共享方法，所有者在整个区块高度内均可追溯。因此，所有权可以在区块链中被记录和保存。[非同质化代币 (NFTs)](https://iq.wiki/wiki/non-fungible-token-nft) 作为数字唯一、不可交易的资产，结合[分布式账本技术](https://iq.wiki/wiki/distributed-ledger-technology-dlt)充当了名副其实的版权证明。[\[39\]](#cite-id-xfb0ktczldl)​ ## 医疗保健 区块链网络可用于医疗保健领域，通过医院、诊断实验室、药房、医生和护士来保存和交换患者数据。医疗保健区块链应用可以准确识别严重错误，并提高医疗行业共享医疗数据的性能、安全性和透明度。一个例子是爱沙尼亚的 X-Road 解决方案，它连接了用于各种服务的不同信息系统。[\[42\]](#cite-id-iyfxo5phrr)​ [YOUTUBE@VID](dwLCCKXa8qY) # ## 零售与电子商务 在零售业中使用区块链应用有助于降低成本、改进业务流程并加快交易速度。电子商务中最常用的区块链技术是 [以太坊](https://iq.wiki/wiki/ethereum) 虚拟机。[比特币](https://iq.wiki/wiki/bitcoin) 也允许客户在接受比特币支付的网站和应用程序上进行购买。雀巢公司通过采用 IBM Food Trust 的区块链技术平台，提供了更多关于其生产细节的信息。通过这一合作伙伴关系，雀巢为客户提供了一种追踪其咖啡品牌 Zoégas 特定版本所用咖啡豆来源的方法。扫描包装上的二维码，客户即可访问区块链数据，从而追踪咖啡豆并了解雀巢产品所使用的收获方法。[\[42\]](#cite-id-iyfxo5phrr)​[\[52\]](#cite-id-ein9c7xyx4i)​ # ## 财产与房地产 区块链可以提高整个财产和房地产行业的透明度、监管合规性和消费者保护。它允许买卖双方进行直接交易，而无需监管机构来验证这些交易的有效性。通过实施智能合约，这一过程可以得到进一步改进，智能合约确保只有在满足某些条件的情况下，买卖双方的交易才会发生。此外，房地产市场还可以从代币化趋势中受益。代币化是指发行代币，作为资产或资产份额的数字代表。将房产代币化可以为该行业带来更大的流动性，增加透明度，并使房地产投资更加便捷。[\[43\]](#cite-id-0p6hd2fu8uxq)​ 例如，RealT 是一个碎片化房地产投资平台，允许用户通过完全基于代币的区块链网络投资美国房地产市场。该平台允许投资者在 [以太坊](https://iq.wiki/wiki/ethereum) 上购买代币化的房产，并通过 RealTokens 获得现金流和低维护成本的所有权。它让所有者能够通过 [美元稳定币](https://iq.wiki/wiki/usdc)、xDai 或 [以太坊](https://iq.wiki/wiki/ethereum) 每周收取租金。[\[53\]](#cite-id-9ucfi4yillw)​ ## 重工业与制造业 制造业区块链应用可以提高从原材料采购到成品供应整个工业价值链各阶段的透明度和信任度。此外，制造业区块链应用还可以消除假冒产品、设计高复杂度产品、进行身份管理、资产跟踪、质量保证和合规性管理。[\[42\]](#cite-id-iyfxo5phrr)​ 2020年，通用汽车申请了一项基于区块链的导航地图专利。该系统利用区块链整合车辆传感器数据，为自动驾驶汽车构建可靠的地图。通用汽车的解决方案是将这一过程分配给多辆汽车，这些车辆在行驶过程中通过传感器收集周围环境数据。实时数据将与差异检测器进行对比，由后者对现有地图进行分析。[\[54\]](#cite-id-9jco94rdoli)​ # ## 游戏 玩家和游戏行业开发者通常面临高额费用、数据不安全、中心化控制、欺诈活动以及隐藏成本等挑战。然而，区块链解决了其中的许多问题。区块链平台使用私钥-公钥等数据加密技术来确保加密代币交易的安全。凭借这项技术，几乎不可能破解这些数据加密技术。[\[44\]](#cite-id-hyvwub384db)​[\[42\]](#cite-id-iyfxo5phrr)​ 在典型的网络游戏中，玩家必须支付费用才能使用在线游戏。此外，尽管玩家可以使用[法定货币](https://iq.wiki/wiki/fiat-money)，但交易并不划算。在这种情况下，区块链能够实现全球范围内的即时支付，且不受任何限制。[\[44\]](#cite-id-hyvwub384db)​ # ## 投票与政府 政府区块链应用可以提高地方政治参与度，提升官僚机构的效率和问责制，并减轻财政负担。与伊利诺伊州一样，美国的一些州政府已经在使用该技术来保护政府文件。基于区块链的投票还可以通过允许在移动设备上进行投票来提高公民参与度。[\[42\]](#cite-id-iyfxo5phrr)​[\[44\]](#cite-id-hyvwub384db)​ # ## 交易所交易基金 (ETFs) 区块链技术的影响力已扩展到[加密货币](https://iq.wiki/wiki/cryptocurrency)之外。区块链 ETF 有潜力从区块链技术日益增长的采用和利用中获益。区块链 ETF 是指至少符合以下两个标准之一的基金：[\[55\]](#cite-id-bbhrjydcrrm) * 投资于通过开发和使用区块链技术参与商业应用转型的公司的基金。 * 投资于挂钩[比特币](https://iq.wiki/wiki/bitcoin)、[以太坊](https://iq.wiki/wiki/ethereum)及其他加密货币表现的期货和期权，或投资于由 [Grayscale](https://iq.wiki/wiki/grayscale) 或 Bitwise 等资产管理公司提供的加密货币投资产品的基金。 [YOUTUBE@VID](4Yxz09MG1bg) ## ## 比特币 ETFs [比特币 ETFs](https://iq.wiki/wiki/bitcoin-etfs) 是跟踪 [比特币](https://iq.wiki/wiki/bitcoin) 价值的交易所交易基金，为交易者提供了通过传统股票交易所获得 [加密货币](https://iq.wiki/wiki/cryptocurrency) 敞口的机会。这些 ETF 旨在通过提供受监管且透明的投资工具，简化 [比特币](https://iq.wiki/wiki/bitcoin) 的交易流程。目前，美国有两种类型的加密货币 ETF：现货市场 ETF 和期货市场 ETF。 截至 2024 年，美国证券交易委员会 (SEC) 已批准了比特币和以太坊的期货市场 ETF，并于 2024 年 1 月批准了 11 只现货比特币 ETF。截至 2024 年 4 月中旬，SEC 进一步推迟了对 Hashdex 和 ARK 21Shares 以太坊 ETF 的决定，将决定期限延长至 2024 年 5 月。 ## ## 以太坊 ETFs [以太坊 ETFs](https://iq.wiki/wiki/ethereum-etfs) 允许交易者在不直接拥有以太坊（ETH）的情况下，获得[以太坊](https://iq.wiki/wiki/ethereum)或包含以太坊的一篮子加密货币的价格波动敞口。它们的结构类似于传统的 ETF，交易者可以在整个交易日内通过证券交易所买卖份额。这是一种便捷的交易以太坊的方式，无需处理直接购买、存储和管理以太坊的技术复杂性。 一些以太坊 ETF 是受监管的金融产品，并在获得监管机构批准的特定司法管辖区内提供。然而，它们的可用性可能因国家而异。[\[56\]](#cite-id-3z2xim7g7y) [YOUTUBE@VID](mFTtxlpNr-0) ## 能源 比特币和其他[工作量证明](https://iq.wiki/wiki/proof-of-work-pow)区块链需要大量能源来执行与加密货币[挖矿](https://iq.wiki/wiki/mining)相关的工作。据估计，比特币在2022年的年化耗电量为127太瓦时（TWh），截至2023年12月20日已达到141.2太瓦时。这一用电量超过了挪威全年的总耗电量。由于挖矿硬件很快就会过时，加密货币挖矿还会产生大量的电子垃圾。根据Digiconomist的数据，比特币网络每年产生约3.8万吨电子垃圾。[\[46\]](#cite-id-dp0om3xpk3q)​[\[48\]](#cite-id-3wv9v27nuye)​[\[58\]](#cite-id-4l9fqoryrya)​ 根据比特币挖矿委员会（Bitcoin Mining Council）2022年的报告，全球比特币[挖矿](https://iq.wiki/wiki/mining)总能源中有59.5%来自可再生能源，这一比例在2023年上半年增加到63.1%。[\[59\]](#cite-id-k9paazyplun)​ 越来越多的挖矿公司致力于让比特币变得更环保。新兴比特币挖矿公司Aspen Creek Digital Corp.开始在科罗拉多州西部的一家太阳能发电厂进行挖矿。此外，风能和太阳能在德克萨斯州得到了显著利用，该州是比特币挖矿的重要地区。意大利初创公司Alps Blockchain已在博尔戈达瑙尼亚（Borgo d’Anaunia）部署水力发电用于比特币挖矿。[\[49\]](#cite-id-yuc252zypr8)​ 根据截至2022年7月9日的能源消耗数据，以太坊预计每年消耗62.77太瓦时的电力。平均每笔以太坊交易需要163千瓦时的电力。从一开始，以太坊就计划实施基于[权益证明](https://iq.wiki/wiki/proof-of-stake)的[共识机制](https://iq.wiki/wiki/consensus-mechanism)，但在不损失安全性和去中心化的情况下实现这一目标经历了多年的研发。因此，最初使用[工作量证明](https://iq.wiki/wiki/proof-of-work-pow)机制来启动网络。在切换到权益证明之前，其能源消耗接近78太瓦时/年，与乌兹别克斯坦相当，碳排放量与阿塞拜疆相当（3300万吨/年）。然而，自从以太坊升级到权益证明共识机制，使用ETH而非能源来保护网络后，电力需求已降至每年0.01太瓦时。[\[46\]](#cite-id-dp0om3xpk3q)​[\[47\]](#cite-id-zgx83x32pdp)​ [YOUTUBE@VID](D7n3wRtiR54)