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layer 0 是什么？
layer 0（第 0 层区块链）是构建在 layer 1 之下且更加底层的基础设施。 layer 0 的目标是提高不同区块链之间的可扩展性、互操作性以及专业化程度。
目前已有一些多链应用尝试采用不同的架构来达成这个layer 0 的目标，本文将会介绍三个layer 0 的实际例子，以及两个实际建构在layer 0 上，享受layer 0 生态系统好处的项目。
回顾 layer 1 - layer 3
第一层：layer 1 是可以交互和分布数据的基础区块链，比如 bitcoin, ethereum, bnb chain 等等。
第2层：layer 2 是建立在 layer 1 之上的协议，旨在提高区块链的性能和输出。 layer 1 的交易可以交由附加的 layer 2 处理，处理完成后的结果会被发送回 layer 1 的基础层，以便永久记录。 layer 2 的扩容方案旨在减轻基础层区块链的负载、提高处理速度，并解决可扩展性问题。通过 layer 1 和 layer 2 之间的互动，区块链可以在不影响安全性的情况下实现可扩展性。想要了解更多有关 layer 2 的内容可以参考在 gate learn 之前发布的文章。
第三层：layer 3 建立在layer 2 之上，能提供更强的可扩展性和可定制性，目前较常被需要频繁链上交互的项目采用，让开发人员根据需求在layer 3上部署游戏链，来运行特定的dapp 游戏项目，以适应高频繁的链上交互或提升用户的钱包体验。想要了解更多有关 layer 3 的内容可以参考在gate learn之前发布的文章。
layer 0 的应用：以 polkadot 为例
我们以 polkadot 为例子来检视 layer 0 的基础设施是怎么运作的、有哪些优势。 polkadot 的layer 0 是这样运作的：以一个中继链（relay-chain）作为主链，来负责平行链（parachain）上的安全性；中继链上运行着许多平行链，它们是用于特定应用的layer 1 侧链；此外，还有一种网路层协议，允许传输跨共识消息（xcm），让共识系统之间通信，有更强的互操作性。
来源：波卡博客
polkadot 平行链设计的优势
根据 polkadot 官方文档，平行链设计的主要优势是：
1.可扩展性（scalability）：
polkadot 上的中继链专注于消息传递和安全性，这让平行链只作为可扩展的解决方案，不需要为智能合约的执行负责；这种结构也为平行链提供了更大的灵活性和可扩展性，因为它们可以根据特定的应用程序或使用情况进行定制和优化，而不会受到智能合约的限制。
2.专业化（specialization）：
polkadot 本身只关注其作为 layer 0 的基础工作。其他 l1 区块链必须兼顾其安全性并使用 dapp 进行扩展，但 polkadot 及其专用区块链（平行链）可以协同工作。
3.互操作性（interoperability）：
由于所有平行链都建立在一个名为 substrate 的框架上，并连接到 polkadot 的架构，因此它们可以原生通信、交易资产并形成丰富的跨链交互和连接。上面也提到的 polkadot xcm 讯息格式允许平行链不需通过中继链就能相互交互，比如共用资产等。
polkadot 生态上的 layer 1 项目
polkadot 生态中比较有代表性的layer 1 平行链项目都是早期在第一轮插槽拍卖中取胜的项目，发展的较久，在社区内的共识也比较强，以下按照目前tvl 大小为顺序，介绍三个layer 1 项目。
astar
astar network （原 plasm）是在日本最受欢迎的智能合约平台。 polkadot 作为 l0，中继链并不支持智能合约的开发和部署，而 astar 正好填补了这个位置。 astar 支持 wasm（webassembly ）和 evm 两种智能合约方案，是 polkadot 生态中第一个支持以太坊生态的平行链，并包括了 layer 2 扩展解决方案，比如 ovm（optimistic vitual machine）等。
为了吸引开发者在 astar 生态建设，astar 网路还推行了一个 dapp 质押计画。在 astar 网路中，对于每个产生的区块，都会有一部分通膨的代币被分配给 dapp 质押；这些质押所产生的奖励会被分配给 dapp 开发者和质押者。
astar 是这样建构在polkadot 上的：使用polkadot 的中继链负责跨链的互操作性、数据储存和交易验证；而evm 层则负责执行智能合约并与以太坊兼容，允许开发者构建并部署dapp 。
moonbeam
moonbeam 是一座以太坊网桥，主要用来将以太坊上用 solidity 撰写的智能合约在少许更改后接入 moonbeam 链，从而得以通过中继链和整个 polkadot 生态中的项目跨链互操作。 2020 年知名的 defi 服务 sushiswap 在 moonbeam 上部署了分支；2022 年 polkadot 原生 usdt 在 moonbeam 中上线。
polkadot 网络的测试网是kusama，一般开发者的使用流程是这样：先在kusama 测试网上使用moonriver （moonriver 的功能大致和moonbeam 一样，是在kusama 上的先行项目）测试、验证智能合约，然后将代码发送到polkadot 上的moonbeam；moonbeam 能够在polkadot 链上执行evm 实例，也支持erc-20 标准和dot 协议。
acala
acala 是建立在polkadot 网络上的金融服务平台，提供三个主要的服务：acalaswap （是一个用来换币amm，lps 也可以开池注入流动性收取手续费）、honzon（是一个稳定币协议） 、homa（是一个流动性质押协议）。 acala 被视为 polkadot 的 defi 中心，兼容以太坊，使开发者能轻松将 defi 项目从以太坊转移到 acala 网络。它有着双代币系统，包括本地去中心化稳定币（ausd）和aca（acala 网络的治理代币），上述的三个主要服务能够满足平行链抵押、跨链流动性创建、多链资产抵押、算法稳定币ausd 发行等需求。
polkadot 的交付进度和限制
随着 2023 年 7 月 polkadot 1.0 的最终版本发布，标志着 polkadot 中继链的功能已经交付。长期来讲，polkadot 想成为的，是一个更通用的生态系统，生成、利用、销售区块空间（即 polkadot 的 coretime）。
以下为一些polkadot 生态系统当前的数据： 1.580+ 个生态系统专案：包含90+ 条平行链、300+ 个dapp，190+ 个基于substrate 的区块链； 2.目前平行链中最重要的专案有关中心化稳定币tether （usdt） 和circle （usdc） 的推出和部署，在polkadot 的asset hub 中就有高达2.5 亿美元的usdc； 3.整个生态系统中有近2,000 名月活跃开发者和83,000 名月活跃使用者。
此外，在互操作性和跨链桥的应用上，bridge hub 和 identity 链、asset hub 和 collectives 链都是polkadot 生态系统中值得注意的基础设施。 2023 年 12 月，无信任网桥 snowbridge，已经在安全审计后被部署到了 asset hub 和 bridge hub 的生产环境，预计将在新年的不久后开始启用。无信任跨链桥的底层加密方式，是采用 web3 foundation 研究团队内部开发的特殊用途加密协定，它们与 xcm 集成并允许任意合约交互，将来可以用于和以太坊、moonbeam 网路的各种解决方案。无信任提供了更好的可扩展性和效率，限制是底层网路安全性较弱。
拥有类似目标的 layer 0 项目：cosmos
和 polkadot 类似，cosmos 也是最早提出打造跨链生态系统、有着类似的 layer 0 愿景的项目之一。根据 cosmos 官方白皮书，cosmos 生态系统可以实现区块链之间的互操作性，资产可以由不同的验证者发行和控制，但可以在区块链之间无缝移动和交换，而无需依赖受信任的第三方。
cosmos 生态系统的优势
tendermint 核心：cosmos 上有许多区域（zone），所有的区域由 tendermint core 提供支援，这是一个高性能又安全的共识引擎，可以扼制恶意行为。 tendermint core 的 bft 共识演算法非常适合扩展公共权益证明区块链。具有其他共识模型的区块链，包括以太坊和比特币等工作量证明区块链，可以使用适配器区域（adapter zones）连接到 cosmos 网路。 tendermint 后更名为 ignite，因为创始人 jae kwon 的理念不同而分开成两个实体，由 kwon 担任另一个实体 newtendermint 的 ceo。
cosmos hub：cosmos 上的第一个区域称为 cosmos hub。cosmos hub 是一种多资产权益证明（pos）区块链网路，并受到简单的机制治理，使网路本身能够适应和升级。此外，cosmos hub 可以通过连接其他区域进行扩展。 cosmos hub 负责所有区域间的代币转移，并会跟踪所有代币总量；各个hub 将各个区域的风险隔离；任何人都可以将新区域连接到cosmos hub，因此区域允许未来与新的区块链技术方案相容。
ibc 跨链协议：cosmos 网路中的 hub (s) 和区域通过 ibc 协议相互通信，ibc 协议是用来传递区块链资料的虚拟协议，类似 web2 网路中的 udp 或 tcp 协议。
除了上面提到的共识引擎 tendermint core、cosmos 上第一个区域 cosmos hub 以及 ibc 跨链协议以外，还有 cosmos sdk 这个开发框架，这些基础设施构成了 cosmos 生态系统。
cosmos 生态上的 layer 1 项目
截止目前coingecko 的数据显示，cosmos 生态中市值排名前 100 的项目有 10 个；搭建在 cosmos 生态系统中的项目超过 260 个。可以看到，cosmos 技术还是诞生出了许多很强的项目，这可能是因为polkadot 与cosmos 选择了不同的技术发展路径；polkadot 是通过中继链和平行链的设计来共享安全的；而cosmos hub本身并不负责链上讯息交换和安全，根据gate learn 之前发布的这篇文章，cosmos 生态更像是放射性的网状结构，各个应用链需自己负责安全性，而这种设计使得 cosmos 生态下的 defi 项目具有更大的灵活性和自主性。
injective
injective 是一个模组化的、开箱即用的互操作性区块链，可以用于建立完全去中心化的订单簿、预测市场或提供其它链上金融服务的 dapp。 injective 使用 cosmos sdk 构建，能够使用 tendermint 权益证明共识框架实现即时交易。
在互操作性方面，injective 支持在以太坊、moonbeam、cosmoshub 等支援 ibc 的链以及 solana、avalanche 等 wormhole 整合链之间的无缝跨链交易。由于 injective 支援与以太坊和所有支援 ibc 的链进行跨链交易，这意味着在 injective 上创建的代币预设可以出现在多个网路中。
在跨链生态的兼容方面，injective 支援 cosmwasm，这是一个为 cosmos 生态系统构建的新型智能合约平台。这意味着开发者可以轻松地在 injective 上启动自己的智能合约驱动的 dapp。在支援 cosmwasm 的其他链上运行的智能合约，也可以无缝迁移到 injective。
cronos
cronos 是以太坊相容的 layer 1 区块链，建立在 cosmos sdk 之上。原本 加密网 使用的是 cronos.org 这个开源公链来提供金融服务，后来项目方为了扩大 defi、nft 和 gamefi 在垂直领域的采用，创建了 cronos 这个并行运行的区块链。创建这个新链还为了让 dapp 和智能合约的部署更便宜，并降低碳排量。
cronos 与 evm 兼容，solidity 和所有 evm 工具开箱即用，并有 cronos play，一套面向web，unity，unreal和c++游戏开发人员的开发人员工具，能方便地开发 gamefi 项目。
cronos 最大的特点是受到crypto.com 的直接支持：cronos 生态系统资助计画，这是一个透过引导初始产品开发和提供技术支援来支持 cronos 的早期计画；此外还有 cronos accelerator，一个针对有潜力的 dapp 开发者的计画。
celestia
celestia 是数据可用性（data availability）赛道中脱颖而出的项目，它是一个模组化的网络，专注于排序交易并验证已发布的数据的可用性。
celestia 使用一种名为数据可用性采样（das） 的方法，不同的区块段上随机采样多次，每次成功采样都会提升数据可用性信心和区块的有效性，而且这个方法还是可扩展的，随着更多的轻节点加入网路来采样数据，区块大小会增加，从而允许更高的吞吐量。它在技术上的创新为它在 2022 年吸引了 5500 万的融资。以太坊曾经表示未来想专注在数据可用性与安全性，而与以太坊的 da 层相比，celestia 大幅降低了数据成本，因此被认为对以太坊产生了威胁。
cosmos 的限制与未来走向
和 polkadot 最重要的专案资产为稳定币（2.5 亿美元的 usdc）类似，cosmos 2022 年取得的成功也是由于 terra 链生态的稳定币 ust 部署在 cosmos 上，当时市值在稳定币生态中排行第四。可想而知，2022 年 5 月 terra 脱钩的死亡螺旋给 cosmos 带来了严峻的考验，带动 atom 代币大幅下跌。
cosmos 生态系统后续开始在模组化上发力。目前其发展近况是，cosmos hub 的分叉网络 atomone 将在 2024 年 2 月 27 日上线主网。这一事件的背景是去年 atom 代币通胀率提案以微幅比例通过后，创始人 jae kwon 对结果表示不满，愤而提出分叉。从这个事件可以观察到 cosmos 目前至少存在三大问题：
1.中心化问题：除了创始人能通过分叉来反制社区提案，监控节点运营商的（比如 chainflow 等个体验证器运营商）和 lido 等权益池的中本聪系数显示（截止文章撰写时间），cosmos 生态得分为 7，以太坊为 2，solana 为 20，polkadot 为 92，这个数据也可以反映出 cosmos 生态系统是比较中心化的。
2.高通胀率和网路安全成本：最早在blockworks research 的研究中显示，cosmos 的$atom 代币有着高通胀率，这不但意味着在代币经济学上的不可持续性，也连带影响了cosmos 在网路安全上所支付的成本，促使团队推出相关提案；
3.生态项目治理、代币流动性都很分散：前者的例证是 tendermint 的改名和分开，容易引起生态系统的混乱；后者则影响用户体验、进而影响 cosmos 的采用。
cosmos 生态的未来走向是什么？根据 cosmos hub 负责人 billy rennekamp 在 ama 中的分享，cosmos hub 即将推出的功能包括 vega 升级、新模组 authz 和 feegrant、以及更新的网路稳定性和安全性。此外，还有ibs封包路由功能。 gravity dex 和 emeris 标志着 cosmos 生态系统的发展，但这也引起了一些关于生态系统可信度和平衡性的讨论。链间安全和 atom 功能的实施将进一步提升 cosmos hub 的价值和安全性。另外，cosmos 上的 nft 和 irisnet 专案也在进行，将为生态系统带来更多应用和价值。这些升级和功能将改善用户体验，并有望促进 cosmos 生态系统的发展和采用。
结论与未来展望
layer 0 一词最早期为人所知，是因为 gavin wood 的传道和 polkadot 平行链 blog 中使用了这个词汇。然而，在 polkadot 2023 年的年终总结中，已经不再把 polkadot 和 layer 0 相提并论。这可能是因为 polkadot 和 cosmos 在生态系统发展中都遇到了相似的问题：
除了以太坊愿意将 polkadot 整合进协议以外，其它 layer 1 似乎不太可能这么做。同样的，cosmos 的网路安全性也被原生代币 atom 保护着，大家最终还是希望累积 layer 1 的代币去实现更多链上交互。网路安全仰赖排序器的分配，如何重新定义这些角色（比如xai 通过sentry 节点来解决验证诱因问题），以及跨链生态下，模块化、可组合性的基础设施该如何发展，这些都是2024 layer 0 赛道会遇到的切实问题。如果 polkadot 和 cosmos 无法交付出让社区满意的解决方案，那么对应这些问题的路径或许不会叫作 layer 0，而会是别的名词。
通用跨链协议的未来
还有一些其它项目也在跨链赛道中竞争。 wormhole 是一个跨链协议，用于在区块链之间的通用消息传递，它本身既不是区块链也不是代币桥（token bridge）。它提供一些工具用来打造跨链的交易所、实现 nft 治理或构建跨链游戏。
另一个类似跨链协议是采用超级轻节点（uln）的 layerzero，它和 wormhole 的设计有些类似。layerzero 的 ceo 认为，wormhole 等系统的运作方式是让控制元件位于「系统」中，只有被信任的管理者才能升级它们（需要13/19 的多签）；而layerzero 同样用外部金钥管理dapp 的参数，并依赖于金钥管理者不会作恶。不同之处在于，wormhole 的 dapp 没有任何控制权，并且无法阻止「系统」强制升级，并更改底层的消息传递协议；而 layerzero 让每个 dapp 可以选择一组无法更改的安全参数。这意味着 layerzero 作为关键基础设施是不可变的、开源的，永远由用户所有。
除了 polkadot 发展的轻节点协议、cosmos 的 ibc 跨链协议，未来这一赛道内还会有更多类似 wormhole 和 layerzero 这样的通用跨链协议，提供更高效、更灵活和更安全的解决方案。
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