Layer 1 的性能 - 比较 6 个领先的区块链项目

中本聪（Satoshi Nakamoto）开发的比特币和区块链的发展标志着彻底改变全球金融的潜力。然后，以太坊智能合约的引入使分散式应用程序（dApps）的增长超出了中心化公司的控制范围。但比特币和以太坊的性能都有限，导致许多人认为区块链本质上是缓慢、昂贵且难以扩展的。

已经出现了一系列第1层协议，旨在改善不同用例中的这些缺点。尽管由于性能指标和数据的差异，很难比较区块链协议，但交易、可扩展性、节点和能源效率等元素可以帮助评估它们的相对优点。

考虑到这一点，让我们根据这些参数比较六个区块链：

Ethereum ，Cardano ，Solana ，Avalanche，Algorand 和 Internet Computer 。

交易速度

决定区块链网络效率的关键指标之一取决于它处理交易的速度。这涉及两个具体方面：每秒交易量（TPS）和区块确定性或交易确定性。

TPS是指区块链在一秒钟内可以成功处理多少笔交易；区块确定性表示区块启动与其在分布式账本上的最终不可逆结算之间的持续时间。

Cardano：2 TPS / 10-60 分钟确定性

据称，Cardano可以处理 250 TPS，报告的块确定时间为 10 分钟到 1 小时，具体取决于网络拥塞情况。据称，其第 2 层扩展解决方案 Hydra 理论上可实现高达 100 万的 TPS 和瞬时区块确定性。但第三方测量显示，Cardano 目前仅支持大约 2 TPS。

Ethereum: 15-20 TPS / 14 分钟确定性

以太坊通常处理 15-20 TPS，区块确定时间为 14 分钟。在极端网络拥塞期间，这个比率要高得多，完成交易可能需要 14 分钟以上。用户通常必须为每笔交易支付“gas”费用，具体取决于流量，去年达到 1000 美元的峰值。以太坊正试图纠正这一点，即将推出的分片和第 2 层扩展解决方案有望提高交易速度。

Algorand：20 TPS / 4-5 秒确定性

Algorand 理论上报告处理 1,200 TPS，并打算立即将其增加到 3,000 TPS。根据其指标页面，它实际上处理了 20 TPS。 Algorand 拥有 4-5 秒的区块确定时间。

Solana：2,000-3,000 TPS / 21-46 秒确定性

Solana 理论上可以处理 65,000 TPS，但在实践中，它处理大约 2,000-3,000 TPS。当交易在 2021 年 9 月达到 400,000 TPS 的峰值时，它遭遇了中断，引发了对其不稳定性的担忧。 Solana 的理论交易完成时间为 400-500 毫秒，但实际上“乐观确认”需要 21-46 秒。

Avalanche：4,500 TPS / 2-3 秒确定性

Avalanche 报告称其测试网可以处理 4,500 TPS，生产就绪版本最终目标是 20,000 TPS。但目前，对于 EVM 兼容的 C-Chain，它只能处理大约 9 TPS。 Avalanche 报告的交易完成时间不到一秒，但可能需要大约 2-3 秒。

Internet Computer：11,500 TPS / 1 秒确定性

Internet Computer 当前配置为处理高达 51,666 TPS，但最近的性能测试显示 11,500 TPS，dapp 的最终确定率为 1 秒。这种高比率是由于区块链将更新调用（状态增强）与查询调用（状态中立）区分开来。 Internet Computer 可以在几毫秒内处理超过 250,000 个只读查询调用。

可扩展性

当区块链支持高交易吞吐量并且可以增长以适应新用户时，它们是可扩展的。可扩展的区块链是网络流量不会显着影响整体性能的区块链。

Ethereum：不是很可扩展

鉴于以太坊基于工作证明共识运行，以太坊目前的可扩展性不是很高，但它计划通过迁移到权益证明共识来增加容量和可扩展性。它的目标是拥有 64 个带有信标链的分片链，以实现进一步的可扩展性。

Cardano：不是很可扩展

Cardano 在扩展和增加容量的能力方面同样受到限制，但它的目标是在今年某个时候实施第 2 层 Hydra 升级，预计将允许在链上和链下处理相同的代码。

Solana：不是很可扩展

Solana 在 2021 年遭受了严重的“资源枯竭”，并在去年 1 月发生了六次中断，这表明其可扩展性有限。 Solana 的历史证明共识协议与 PoS 相结合，每年还会产生大量数据（2 TB）。 Solana 将数据存储在 Arweave 中，从而将敏感的用户数据外包给依赖集中式 Web2 技术的二级来源。

Avalanche：不是很可扩展

Avalanche 拥有三个链：交换链（X-Chain）、平台链（P-Chain）和合约链（C-Chain），每条链都管理着迷你网络。与 Solana 一样，Avalanche 也使用 Arweave 和 Ceramic 通过集中式 Web2 技术在链下存储数据，因为它没有自己的存储设施。

Algorand：更高的可扩展性

Algorand 使用权益证明共识的变体，称为纯权益证明，协议通过该共识选择区块提议者和验证者。利用称为可验证随机函数 (VRF) 的加密过程，Algorand 使用自选算法来选择块创建者。与标准的权益证明协议不同，这种方法可以快速跟踪计算过程并帮助 Algorand 进行扩展。

Internet Computer：无限可扩展性

Internet Computer 的基础设施在基础层具有独立的节点机器，这些节点机器结合起来形成独立的子网区块链。子网托管结合代码和数据的“罐式”智能合约，并将执行分为更新和查询调用。每个子网都可以在不依赖其他子网的情况下处理更新/查询调用，从而允许网络通过添加节点和形成新子网来根据需要进行扩展。

节点数和云服务依赖

区块链节点的数量及其分布是网络相对去中心化的有力指标。由于在链上存储智能合约数据的成本可能非常高，大多数 dApp 通常依赖于集中式服务器和云提供商（如 AWS、谷歌云、微软 Azure 和阿里云）来存储数据并托管其客户端-服务器接口。

Internet Computer：443 个节点 / 每 GB 5 美元

Internet Computer 拥有 443 个在全球独立数据中心运行的节点。没有一个是集中式云提供商。节点运营商有硬件要求，以确保区块链可以响应 HTTP 请求并在没有中介的情况下交付 Web 内容。每年存储 1 GB 数据的链上智能合约数据成本为 5 美元。

Avalanche：1,243 个节点 / 每 GB 988,000 美元

Avalanche 有使用 AWS 设置节点的文档，表明其 1,243 个节点中的很大一部分可能托管在 AWS 上。在链上存储 1 GB 数据的成本为 988,000 美元。

Solana：1,603 个节点 / 每 GB 1,000,000 美元

大多数 Solana 节点都托管在 AWS 等集中式服务器上。它的中断引发了人们的担忧，即如果 33% 的节点离线，Solana 将停止验证新交易。在 Solana 上存储链上数据大约需要 100 万美元。

Algorand：1,997 个节点 / IPFS 链下存储

Algorand 报告有大约 2,000 个节点，但它们托管在集中式服务器上。虽然没有确切的数字，但 Algorand 依靠 AWS 来扩展其网络。 Algorand 没有使用链上存储，而是使用星际文件系统 (IPFS) 来存储数据。

Cardano：3,173 个节点/数据存储不足

Cardano基金会与 IOHK 和 Emurgo 最初建立了运行网络的节点。他们将区块生产过程移交给了网络的权益池运营商，目前数量为 3,173。目前尚不清楚有多少是云服务。 Cardano 是一个仅可附加的分类帐，用于记录资产所有权和转移，对于永久存储文件是不切实际的。

Ethereum：6,000 个节点 / 每 GB 73,000,000 美元

以太坊在全球拥有大约 6,000 个节点，其中大部分在集中式服务器上运行。 2020 年，Decrypt 报告称 70% 的以太坊节点在 AWS 上运行。在以太坊主网上存储 1 GB 数据的成本会波动，但目前成本超过 1 亿美元。

能源效率

区块链技术必须减少其碳足迹才能变得可持续。能源密集型工作证明共识对气候产生不利影响，因为矿工需要大量能源来为其设备供电。

估计显示，每笔基于以太坊的交易消耗 238 kWh（千瓦时）的能源。 （作为参考，100,000 笔 VISA 交易消耗 149 kWh 的能源。）以太坊矿工每年消耗约 45 TWh（太瓦时）的能源。以太坊向权益证明的过渡预计将大大降低其能源消耗。

Internet Computer 在链上运行的每笔交易消耗 1.3 千瓦时的能源，而不是外包给集中式云提供商。

现有的权益证明区块链为单个交易消耗少量能量。 Cardano 单次交易仅消耗 0.5 kWh，而 Solana 上的交易消耗 0.00051 kWh 能量。 Crypto Carbon Ratings Institute 的一份报告显示，Avalanche 每笔交易消耗 0.00476 kWh，Algorand 每笔交易消耗 0.0027 kWh。然而，这些区块链中的每一个都将存储和托管外包给集中式服务器，这其中含有隐藏的碳足迹无法被直观计算。

跨链桥

区块链网桥支持在两条独立链之间传输数据包和数字资产。 Cardano 依靠 Force Bridge 与 Nervos 区块链进行交易，并与 Bondly 合作连接以太坊和 Cardano NFT。 Avalanche 使用 Avalanche Bridge 与以太坊执行资产转移。

Algorand 最终将使用伦敦桥与以太坊连接。同样，Swingby 正在开发 Skybridge 以将比特币与 Algorand 连接起来，而 Solana 使用 Wormhole 与以太坊连接。黑客最近从 Wormhole 窃取了价值 3.2 亿美元的加密货币，各种漏洞利用表明桥梁如何容易受到恶意行为者的黑客攻击。根据 Chainalysis 的研究，在过去一年中，黑客在七起事件中窃取了超过 10 亿美元的加密货币。

Internet Computer 具有连接以太坊的 Terabethia 桥接器。它还支持无桥的链间集成，仅依赖于区块链的去信任属性。现在它正在与比特币网络集成，为开发人员提供一个 API 来构建比特币智能合约。与以太坊和狗狗币的集成将随之而来。

最终用户密钥管理

区块链的采用仍然相当缓慢，因为用户对需要安全存储选项的安全密钥管理持谨慎态度。 Facebook 和 Google 等 Web2 应用程序依赖于简单的单点登录 (SSO) 解决方案。而对于大多数 Web3 dApp，用户必须使用复杂的私钥并设置加密钱包才能访问平台。

在Internet Computer上，用户可以使用移动设备的指纹传感器、面部识别、安全密码、锁定图案等在本地设置 Internet 身份。互联网身份帮助用户匿名验证自己，而不用担心私钥。它还适用于“反向gas”模型，开发人员按周期向智能合约收费，因此用户无需持有代币来支付gas。

以太坊依靠 AWS 等中心化公司来存储密钥和管理账户，而 Solana 依靠 Torus 等利用 Facebook 或 Google 账户提供平台访问权限的解决方案。不幸的是，这损害了区块链技术的去中心化精神。

Avalanche 用户需要管理自己的密钥，类似于 Cardano 用户和 Algorand 用户，这可能涉及复杂的密钥和代币钱包。

区块链性能

总的来说，性能最佳的区块链是在各种用例（即 DeFi、NFT、游戏和各种 dApp 等）中为开发人员和用户提供最大价值的区块链。为此，需要了解给定的 Layer 1 协议在开发人员和用户体验方面提供了什么，以及其生态系统和相关能力的承诺。

超越性能指标，看看上面讨论的每个区块链网络在不久的将来会发生什么，这将会很有趣。

原文链接：https://coincodex.com/article/14198/layer-1-performance-comparing-6-leading-blockchains/

翻译：千帆

审编：XL

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