一文论述应用链的过去、现在和未来

虽然区块链最初的应用是围绕货币和金融，但在过去几年里，在艺术、游戏和音乐等领域的应用也在激增

原文：Application-Specific Blockchains: The Past, Present, and Future

作者：Dmitriy Berenzon

编译：ChinaDeFi

原用标题（译后）：特定于应用程序的区块链：过去、现在和未来

封面：Photo by Pan Yunbo on Unsplash

虽然区块链最初的应用是围绕货币和金融，但在过去几年里，在艺术、游戏和音乐等领域的应用也在激增。与此同时，这些应用程序的总用户数以超线性的速度增长，这使底层基础设施变得紧张，同时也降低了终端用户的用户体验。当这些应用程序进行扩展以满足需求时，它们越来越需要更多的可定制性和更强大的业务模型。

解决这些问题的一种新兴设计模式是特定于应用程序的区块链，或称 “AppChain”。简单地说，AppChain 是一个区块链，它将区块空间给特定的应用程序。构建 AppChain 的应用程序可以自定义它们堆栈的多个层，比如它们的安全模型、费用代币和写入权限等等。

AppChain 并不是一个新概念；比特币可以被认为是数字黄金的特定应用区块链，还有永久存储的 Arweave。也就是说，AppChain 设计不仅包含单片区块链，还包含处理应用程序状态转换的模块化执行层（如 rollup、侧链、plasma），依赖于单独的结算或共识层来实现最终性。

事实上，“层”（例如 L2, L3 等）在大多数情况下只是带有双向信任最小化桥的信任最小化区块链。

L3 仍处于研发阶段，但通过递归零知识证明在概念上是可行的。

在这篇文章中，我将：

• 概述 AppChain 的历史
• 解释 AppChain 的优缺点
• 描述未来的 AppChain 市场结构
• 概述 AppChain 设计空间
• 比较不同的 AppChain 解决方案

AppChain 的过去和现在

区块链花了很多年的时间才为开发者提供 AppChain 基础设施。虽然 Cosmos 和 Polkadot 早在 2016 年就接受并推广了这一概念，但直到 2021 年初他们才全面推出了自己的网络 (分别具有 IBC 和平行链功能)。与此同时，在可扩展性方面，对以太坊区块空间的需求不断增加，到 2020 年底，交易费用变得高得令人沮丧，此时开发人员迫切需要替代解决方案。与此同时，以太坊的可扩展性研究正以 Optimistic rollup 和 ZK-rollup 和侧链 (统称为 “L2”) 的形式慢慢实现。Skale、zkSync (1.0)、StarkWare (StarkEx)、Optimism 和 Arbitrum 都在 2020 年和 2021 年推出。

其他基础层 (“L1”) 也意识到支持 EVM(以太坊虚拟机) 作为其业务开发工作的重要性：Avalanche (C-Chain)、NEAR (Aurora)、Polkadot (Moonbeam) 和 Cosmos (Evmos) 都在 2020 年和 2021 年推出了兼容 EVM 的链。

在特定于应用程序的设计方面，Celestia 于 2019 年 (最初名为 LazyLedger) 推出了一种新颖的模块化设计，将传统单片区块链的执行、结算和数据可用性层进行分离，从而允许特定于应用程序的区块链，而不需要重建堆栈的其他部分。

如今，提供 AppChain 基础设施的平台多种多样。虽然其中一些目前只提供共享区块空间层 (例如 Optimism、zkSync)，但如果有足够的开发需求，它们很可能会推出对专用执行层的支持。

此外，虽然 AppChain 的发布和互操作一直都很困难，但在过去几年里，开发者和用户都在加速体验这一理念；Axie 在 2021 年初推出了他们的以太坊侧链 Ronin，DeFi Kingdoms 在 2021 年底宣布从 Harmony 转移到 Avalanche 子网, dYdX 在 2022 年年中宣布他们的 V4 将使用 Cosmos SDK 在 L1 上构建。今天，有无数应用程序构建在 AppChain 上，跨越着各种平台。

为什么选择 AppChain ?

开发者越来越多地转向构建 AppChain，而不是在共享区块空间上发布智能合约，主要有三个原因。

性能

• 由于 dApp 之间在同一网络上争夺区块空间，通常情况下，一个流行的 dApp 会消耗不成比例的资源，这增加了其他 dApp(如 Polygon 和 Arbitrum) 用户的交易成本和滞后性。
• AppChain 为项目提供了保持交易成本、延迟少且可预测的能力，这为终端用户提供了更好的用户体验。

可定制性

• 随着 dApp 越来越流行，开发人员需要继续为最终用户优化他们的应用程序。
• 较大的应用程序将需要进行某些设计选择的权衡，例如吞吐量、终端性、安全级别、许可、可组合性和生态系统一致性等。例如，验证者可能有高性能的硬件需求（例如运行 SGX 或 FPGA 以生成零知识证明）。
• 对于传统组织来说，AppChain 提供了一种涉足 Web3 的方式，而无需从一开始就完全无需许可；例如，公司可以要求经过了 KYC 的验证者，预先筛选想要在其网络上构建的开发者，并选择他们想要连接资产的链。

价值捕获

• 虽然通用可扩展性解决方案降低了交易成本，同时保留了安全性和开发人员体验，但它们为开发人员提供的盈利机会很少。
• 另一方面，AppChain 有很强的商业价值，因为应用程序能够分叉现有的协议，并在自己的生态系统内将其货币化 (例如，从 AMM 或 NFT 市场获得交易费用)。
• 他们的代币受益于被用作安全模型（即质押代币和 gas 代币）的额外代币 sink，以及该代币的市场重新定价，使其接近 L2 或 L1 型代币。
• 此外，应用程序可以通过运行自己的排序器或验证者来捕获 MEV，这可以为新的加密业务模型创造机会；例如，dYdX 验证者可能是做市商，他们可以向用户提供较低费用或直接不收取费用，但给他们稍差的执行价格，类似于 Robinhood 使用的订单流支付模型。
• 另一个例子是，许多成功的游戏都拥有大量的模组，扩展，皮肤等内容，并积极尝试尽可能多的模组化。但大多数情况下，模组是由那些努力赚钱的业余玩家完成的；如果这款游戏是 AppChain 的，那么模组便能够扩展该 IP 并通过使用区块空间进行盈利。

AppChain 的问题

然而，这些好处并非没有问题：

有限的可组合性和原子性

• AppChain 为其他生态系统中的基础设施和用户增加了一定程度的距离感。虽然这不会破坏可组合性，但它会破坏原子性 (一个 “全或无” 的属性，即单个交易中的所有子操作要么被执行，要么一个都不执行)。
• 也就是说，虽然原子性是所有应用程序位于同一结算层的一种特殊属性，但它对许多应用程序来说并不重要（例如，P2E 游戏不依赖闪贷来维持经济运行）。

重建围墙花园

• 作为一个思想实验，如果所有 AppChain 都有读/写权限，那么由此产生的市场结构将限制开发者的无权限和可组合创新，限制用户自由交易和选择退出系统的能力。

流动性的割裂

• 使用 AppChain，需要将来自其他层或链的流动性或资产桥接到该应用程序，反之亦然。虽然这可以通过桥接基础设施实现，但它为最终用户增加了额外的摩擦层。

自反安全模型

• 如果将应用程序代币用作安全模型，则存在一个边缘情况，即如果代币的价值降至 0，则应用程序将不再具有经济安全性。

浪费资源

• 如果应用程序没有获得足够的使用率，AppChain 可能会浪费资源（物理或经济）。如果 AppChain 有专门的验证者，那么这些验证者就可以更有效地将资源部署到其他地方。

额外的开发人员提升

• 因为它不像部署智能合约那么简单，所以在管理其他基础设施 (如排序器或验证者) 时会有额外的复杂性。

有限的生态系统工具和支持

• 可能没有 “开箱即用” 的资源，如区块浏览器、RPC 提供程序、索引器、预言机、指令开/关坡道和生态系统资金。

新兴的 AppChain 市场结构

由于在一个更孤立的生态系统中构建会有许多缺点，AppChain 最适合以下应用：

• 达成了一些规模概念 (如用户数、协议收益、TVL) 和产品与市场的契合度；
• 专用区块空间带来的显著产品/性能好处；
• 对安全性和原子性的要求更少 (例如 P2E 游戏、NFT 集合、加密社交)。

因此，理所当然地，大多数应用程序将继续在具有共享区块空间的 L1 和 L2 上启动。此外，由于 L2 领域仍然相当分散，我们将看到团队，特别是 DeFi 协议，会继续在 L2 上发布，因为它们的安全性、流动性和原子性属性，后者尤其重要，闪贷提供了有效的无限资本效率，资产负债表风险为零。此外，如果非 DeFi 应用开发出足够大的生态系统和网络效应，它们可能会在通用 L2 上启动，并转移到应用特定的 L3 或应用特定的 L1。我们大致可以把这个操作顺序想象成如下:

还有一个显而易见的原因是，大多数启动 AppChain 的应用程序将选择模块化的执行层 (特别是 rollup) 而不是单片链，因为它们没有启动大型验证者集所需的资金。此外，高质量的验证者不太可能选择将他们的资源导向一个代币市场价格低且不稳定的 AppChain。

也就是说，随着加密行业的成熟和普及，更多的应用程序仍将继续推出自己的 AppChain，未来的 AppChain 市场结构将有多种风格：

• 通过各种桥连接的特定于应用程序的整体区块链；
• 连接到单片链的特定于应用程序的侧链；
• 应用程序特定的 rollup，固定在一个单片链上；
• 不使用结算层的专用应用程序特定 rollup。

AppChain 的设计空间

在决定基于哪个 AppChain 基础架构时，需要考虑以下几个设计权衡：

安全类型：攻击链改变状态有多难?

• 共享：由多个异构验证者保护的状态，可能由不同方运行（例如 Polkadot parachains, Skale）；
• 隔离：由应用程序本身提供的安全性；可能使用应用程序拥有的验证者或排序器，并使用应用程序的代币来获得经济利益 (例如 Cosmos 链，Axie Ronin）；
• 继承：底层结算/共识层提供的安全性（例如 zkSync、Optimism）。

安全来源：安全从何而来，结算在何处发生?

• 以太坊：使用以太坊作为结算层，用于欺诈证明、有效性证明和一般的双花保护（例如 Arbitrum、zkSync）；
• 非以太坊 L：: 使用非以太坊安全性，并可能具有完全不同的共识模型 (例如 NEAR Aurora、Tezos rollup)；
• 应用代币：应用代币被用作加密经济安全（例如 Avalanche 子网、Cosmos 链）。

权限：如何选择节点，谁可以读/写状态?

• 无需许可：任何人都可以读/写合约并验证状态转换（例如 Optimism、StarkNet）；
• 可选择权限：只有在白名单中的验证者/开发人员可以读/写/验证链（例如 Polygon Supernets、Avalanche Subnets）。

可组合性：流动性和状态在同一生态系统中的其他应用程序之间移动的容易程度和安全性

• Full：移动到任何延迟最小、安全性最高的应用程序 (例如 Polkadot XCMP、Cosmos IBC)；
• Limited：在连续性、延迟和/或安全性方面有限制 (例如 Avalanche Subnets, Polygon Supernets)。

最终性：什么时候交易被认为是最终的？(假设概率上最终被认为是最终)

• 即时：通常使用 BFT 共识机制 (例如 NEAR Aurora, Evmos)；
• 最终：通常使用 rollup，一旦区块被发布到 L1(并假设数据可用)，就可以认为交易是最终的 (例如 Arbitrum, zkSync)。

Gas 货币：用户用哪种代币支付交易?

• 非应用程序代币：通常是构建应用程序的 L1 或 L2 的基础资产 (如以太坊、Evmos)；
• 应用程序代币：通常应用程序代币本身运行在特定于应用程序的 L1 或 L2 上 (例如 Avalanche Subnets、Osmosis)；
• 无：L1 或 L2 验证者或应用程序为用户补贴硬件成本。(例如 AltLayer、Skale)。

还有其他几个更直接的因素：

• 所需的质押：应用程序拥有验证者以保护其链所需的质押数量；
• 每秒交易数 (TPS)：对吞吐量的主观度量，因为交易的大小可能不同 (例如，较大的交易将导致较低的 TPS，反之亦然)；
• 支持 EVM：无需开发人员修改其代码库即可同时支持 Solidity 和 EVM 操作码的能力。

我们可以根据以下因素映射现有的 AppChain 解决方案：

结论

尽管 AppChain 存在一些问题，但开发者对其的需求仍在持续增长。正如苹果所证明的那样，垂直整合通常会带来更好的用户体验，同样，区块链开发人员将寻求提供 AppChain 支持的完全优化的 Web3 应用程序。也就是说，AppChain 并不适合所有人，开发者应该在投入资源启动一个应用程序之前，深入思考他们的应用程序的需求和内在的权衡。

安全模型经济学、货币化策略、平台防御、整个堆栈的整体价值积累以及加密市场结构的二级效应在未来几年将是令人兴奋的。

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