區塊鏈擴展性：理解第1層與第2層以最大化交易

真正的挑戰：為什麼區塊鏈需要擴展

區塊鏈技術正在革新產業，增強安全性、擴大追蹤能力並降低運營成本。然而，它面臨一個關鍵問題：速度。比特幣每秒處理約7筆交易，而以太坊約30 TPS。相比之下，Visa每秒處理65,000 TPS。這個瓶頸才是真正讓加密社群分裂的問題：一方主張改善基礎鏈 (第一層)，另一方則押注於替代網路 (第二層)。

不可能的三角：安全性、去中心化與速度

Vitalik Buterin 推廣了這個概念：幾乎不可能同時優化這三個特質。加密項目必須犧牲其中至少一個。以太坊選擇了安全性與去中心化。比特幣則優先考量去中心化與安全，速度較次。找到平衡點是大規模採用的關鍵，這裡就出現第一層與第二層的二分法。

第一層：修改樹根

第一層解決方案 (被稱為「鏈上擴展」)，直接改進底層網路的協議。就像擴建高速公路，而不是建平行的高速公路。

第一層主要方法

分片（Sharding）：分而治之
受分散式資料庫啟發，分片將區塊鏈拆分成獨立的片段。Zilliqa 實現了「交易分片」，允許不同的分片並行處理資料。結果：同時處理更多交易。

共識機制轉換
從工作量證明 (PoW)轉向權益證明 (PoS)，是一個典範。比特幣仍使用PoW；以太坊在2022年的「合併」中轉向PoS。PoS能耗降低99.95%，驗證速度提升。Cardano (Ouroboros)、Algorand (純PoS)與Fantom (aBFT)都已成功實現。

SegWit：智能資料優化
比特幣引入Segregated Witness (SegWit)，將數位簽名與交易資料分離。問題：簽名佔每筆交易約65%的空間。解決方案：將大小縮減到原來的25%。結果：區塊能容納更多交易，且不增加名義大小。向後相容，遷移無摩擦。

以太坊2.0：量子飛躍
以太坊2.0承諾達到100,000 TPS (對比目前的30)。整合純PoS、分片與連結到Beacon Chain的新鏈。雖仍在開發中，但預期將帶來巨大轉變。

第一層優點

• ✓ 無需獨立鏈：不需橋接或額外基礎設施
• ✓ 永久性變更：直接修改協議，效果持久
• ✓ 降低擁堵：減少區塊空間競爭，降低手續費
• ✓ 維持去中心化：避免權力集中於專門驗證者
• ✓ 原生整合：新工具可無摩擦連接

專家未忽視的限制

• ✗ 激勵衝突：礦工可能失去收入；抗拒變革
• ✗ 節點限制：存儲與頻寬限制成長
• ✗ 分片間交易：仍需較多頻寬與較慢確認
• ✗ 持續擁堵：雖改善，但最大TPS仍有限

第二層：建立在基礎之上

第二層方案在底層區塊鏈 (第一層)之上運作，將交易委託鏈外處理，但仍由底層網路保障安全。

第二層主要技術

Rollups：贏家策略
在鏈外執行交易，然後將所有資訊驗證提交到底層網路。主要優勢：只需一個誠實的驗證者。Arbitrum與Optimism採用樂觀型Rollups；其他則實驗零知識Rollups。結果：交易量提升100-1000倍。

狀態通道：點對點交易
Lightning Network是最佳範例。允許比特幣的微支付，無需每次都寫入區塊鏈。用戶與另一方開啟通道，鏈外多次交易，最後在底層結算餘額。手續費幾乎為零，速度瞬間。

側鏈（Sidechains）：姊妹鏈
獨立的鏈，擁有自己共識機制，通過橋接連結到主鏈。Polygon PoS、Skale與Rootstock都很受歡迎。彈性較高，但需信任側鏈的安全性，不能繼承底層的保障。

第二層方案實例 (真實數據)

Arbitrum

• ARB價格：$0.19 (24h: -0.57%)
• 總鎖倉價值：超過$1.08B
• 使用Optimistic Rollups提供高速與低手續費
• 去中心化DAO治理

Lightning Network

• 比特幣的即時交易
• 應用：Nostr (社交微支付)、Strike (跨境匯款)、OpenNode (商家支付)
• 降低能源消耗，相較底層區塊鏈

Optimism

• TVL：超過 $500 數百萬
• 支援97個協議：Synthetix、Uniswap、Velodrome
• 目前ETH價格：$2.92K

Polygon

• DeFi TVL：約13億美元 (2023年6月)
• 平台：Compound、Aave、Uniswap
• Polygon Studios促進Web2向Web3轉型，特別在遊戲領域
• 降低區塊鏈應用的延遲摩擦

第二層優點

• ✓ 性能倍增：比底層高出100-1000倍TPS
• ✓ 手續費大幅降低：幾美分即可
• ✓ 流暢體驗：結算時間幾乎瞬間
• ✓ 創新加速：測試新功能無風險
• ✓ 可持續性：能源消耗較低

第二層的真實限制

• ✗ 流動性碎片化：TVL分散於多方案
• ✗ 組合有限：不同第二層的dApps無法直接互動
• ✗ 橋接風險：跨鏈轉移增加摩擦與複雜性
• ✗ 多錢包管理：用戶需管理多個協議的資金
• ✗ 依賴第一層：底層失效，整個系統崩潰

第一層 vs 第二層：比較表格

現實應用：各自的優勢

金融 (DeFi)

MakerDAO在以太坊 (第一層)產生DAI ($1.00穩定幣)，透過智能合約。但每天100次交易成本高昂。在Polygon (第二層)，同樣操作只需幾分錢。

NFT

OpenSea在以太坊上運作，但用戶大量轉向Polygon以避開手續費。結果：Polygon在NFT交易量中佔據主導，手續費最低。

遊戲與元宇宙

Polygon Studios (2021年7月推出)，吸引Web3開發者。以太坊的強大與Polygon的速度結合，讓遊戲流暢無卡頓。

微支付與匯款

Strike利用比特幣的Lightning Network (第二層)，實現即時且低成本的跨境匯款。比特幣 (第一層)太慢/太貴，不適用於此。

未來：策略性共存，不是競爭

以太坊2.0將第一層提升至約100,000 TPS，但不會使第二層過時。相反，第二層仍然至關重要，因為：

1. 可組合性提升：如Polygon等方案正努力整合多個第二層，無摩擦
2. 專業化：每個第二層針對特定應用優化 (DeFi、遊戲、支付)
3. 資源效率：即使以太坊速度提升，第二層仍較便宜

像LayerZero這樣的專案正在探索混合架構，結合兩者的優點。

結論：不是「一個或另一個」，而是「兩者皆有」

第一層與第二層的二分法是錯誤的。比特幣 (BTC：$87.05K，24小時變動-1.56%)，以太坊 (ETH：$2.92K，24小時變動-1.58%)，都證明底層網路永遠是安全的錨點。但Lightning Network與Polygon證明，真正的擴展性發生在較高層。

對交易者來說：操作大額資金，使用第一層以獲得最大安全。頻繁微支付，則用第二層享受幾美分的手續費。進行複雜的DeFi操作，則考慮結合兩者的混合策略。

區塊鏈不需要在安全與速度中做出選擇。有了第一層 + 第二層，兩者皆可擁有。這就是未來。