深度解讀 Avalanche：從相容 EVM 的 L1到「子網先驅者」

1. 簡介

Avalanche 憑藉其獨特的子網設計為市場提供了一種有趣的價值主張：它既可以被視為 EVM 相容的 L1 , 也可以被視為異構網路互操作平臺（類似 L0），L2 也能構建在 Avalanche 基礎設施之上。自 2020 年創立以來，Avalanche 已經發展成為一個充滿活力的生態系統，目前生態中有超過 500 個 Dapp，總鎖倉量超過 50 億美元。

2022 年對於 Avalanche 來說將是充滿變革的一年，隨著子網獲得更多關注，Avalanche 的身份將逐漸從另一個「以太坊殺手」演變為「子網先驅者」。

「子網將成為加密領域的下一個增長引擎... 在過去五年中，智慧合約為區塊鏈領域的驚人創新奠定了基礎，沒有什麼能比 Subnet 更能繼承這一勢頭的。」——Ava Labs 創始人兼執行長 Emin Gun Sirer

本文將從 Avalanche 的技術架構、應用場景、競爭格局到生態系統進行深度分析，幫助大家進一步瞭解 Avalanche 子網。

2. Avalanche 概述

Avalanche 是由 Ava Labs 開發的開源平臺，為開發人員和企業提供了一個可互操作、高度可擴充套件的生態系統，用於建立以子網為基礎的定製區塊鏈。藉助新穎的 Avalanche 共識，該 Avalanche 可以實現 4500 TPS 和近乎即時的 Finality。

Ava Labs 是 Avalanche 背後的創始團隊，由康奈爾大學電腦科學家兼教授 Emin Gün Sirer 與康奈爾大學的兩名博士生 Ted Yin 和 Kevin Sekniqi 於 2018 年共同創立。該團隊在分散式系統共識協議方面擁有多年的經驗和專業知識。值得注意的是，Ted Yin 設計了 HotStuff，這是一種可擴充套件的經典共識演算法，也是 Facebook Diem (Libra) 專案的共識機制。

（Ava Lab 創始團隊；來源：Ava.Network）

2.1 以太坊的擴容問題

要了解 Avalanche 的架構，我們首先應該理解以太坊擴容的問題。

區塊鏈就像城市，想象一下，你住在一個空間有限的城市。隨著越來越多的人湧入，城市變得擁擠房價也在上漲。同樣的事情也發生在區塊鏈上，只是這時人們爭奪不再是生存空間而是 Block sapce，鏈上的原住民不再是人而是一筆筆的交易。

基於此 Avalanche 提出了兩種擴容的思路：

1. 縱向擴容：Avalanche Consensus。Avalanche consensus 可以將網路效能擴充套件到 4500 TPS 而不會影響去中心化和安全性。使得 Avalanche 成為加密世界中最快和最安全的區塊鏈之一。
2. 橫向擴容：Avalanche Subnet。Avalanche 不應被視為單一的區塊鏈，而應被視為多個子網的集合。開發人員可以在幾個小時內啟動自己的子網， Avalanche 子網解決方案為 區塊鏈提供了無限的擴充套件可能性。

2.2 縱向擴容：Avalanche 共識

2.2.1 Avalanche 共識

接下來讓我們用一個簡單的比喻來說明 Avalanche consensus 的運作機制。

想象一下，你在一個有數千人的體育場，全場觀眾需要就「支援哪個球隊」這項任務達成共識。由於體育場又大又擁擠，想要了解大多數人的偏好，你決定：

1. 隨機詢問附近的 5 個人他們的偏好。
2. 如果 >= 3 人投票給藍隊，那麼你將增加對藍隊的信心，反之亦然。
3. 您重複執行這種取樣過程，以增加置信度。
4. 同時，體育場裡的每個人都會重複做小樣本抽樣，以確定最終的答案事情。
5. 每進行一次隨機抽樣，找到正確的答案人數都會增加，最後大家都會達成一致的共識，就像滾雪球在下山並最終導致雪崩一樣。

Avalanche Consensus 是一種新的無領導 BFT 協議，它通過節點之間的重複二次取樣和 DAG 中的傳遞投票實現的亞穩態而構建。為了達成共識，驗證節點只需要抽查部分節點，而不是與所有節點進行通訊即可完成共識。因此，它可以以閃電般的速度和高精度實現 finality，同時每節點在投票過程中都有發言權，因為驗證節點會隨機選擇抽樣節。

「Avalanche 共識裡的引數是靈活可以調整的。我們可以使得出錯誤結論情況發生的概率接近無限小，< .0000000001% 。」 — Connor Daly，Pangolin 創始人

除了高效能之外，Avalanche 還具備以下兩個特點：

1. 去中心化。驗證節點數量理論上可以無限大，節點數量增加不會影響資訊傳輸效率，因為達成共識時每個節點所需要傳輸的資訊量總能保持恆定；
2. 輕量、易於部署。任何擁有普通硬體裝置的人都可以通過質押 2000 AVAX 成為驗證者來加入主網。

2.3 橫向擴容：Avalanche 子網

2.3.1 Avalanche 架構

Avalanche 具有 3 個內建區塊鏈： X-Chain，P-Chain，C-Chain。

• X-chain 負責對數字資產的建立、管理和交易鏈。它基於「DAG」模型，這是共識模型的另一種獨特形式。
• C-chain 致力於智慧合約。它是支援基於 Avalanche 協議的 dApp 開發的 EVM 副本。
• P-chain 負責協調驗證者並建立 Subnet 和質押機制。

子網（subnet) 是一組對網路狀態達成共識的驗證節點。子網可以被認為是堆疊的底層，每個區塊鏈都需要有一個子網負責驗證交易，同時一個子網可以驗證多條區塊鏈。

主網是一個特殊的子網：X-Chain，P-Chain，C-Chain 均屬於主網。所有自定義的子網的成員也必須質押至少 2,000 AVAX 加入主網，並共同驗證主網上的交易。

2.3.2 為什麼子網（Subnet）很重要？

理論上，Avalanche 允許建立無限的 Subnet，這是它實現網路擴充套件的祕訣。每個 Subnet 可以是私有的（permissioned），或公共的（permisionless）。對於跨鏈互操作性，使用同一子網（即擁有同樣驗證者集）的區塊鏈將預設相容。使用 Avalanche Subnet 執行定製區塊鏈有四個主要優勢：

1、成本控制

在子網上部署應用意味著你可以定製自己的 gas 代幣，並定製交易費用結構 —— 可以將代幣分配給驗證者、直接銷燬或作為空投等。

2、使用者體驗

開發子網意味著你不需要和其他應用程式共享區塊鏈網路，消除了因為網路堵塞而導致應用程式變得過於昂貴的風險，從而確保為開發者能為使用者提供流暢且價格合理的使用者體驗。

3、定製化

不同的區塊鏈、去中心化應用程式可能要求驗證節點具有某些屬性。比如，Gamefi 應需要較高 RAM、CPU 能力，Subnet 開發者可以設定驗證節點的硬體門檻，保證 Dapps 不會因節點速度慢而導致效能低下。

4、合規性

子網也可以對驗證節點設定一些合規方面的要求，以促進主流機構對區塊鏈技術的採用。一些合規要求的例子包括：

1. 驗證者必須位於特定國家
2. 驗證者必須通過 KYC/AML 檢查
3. 驗證者必須持有一定的許可證

3. Subnet 應用場景

3.1 GameFi 用例

a. DeFi Kingdom：DFK Chain

DeFi Kingdom 是一款融合了 P2E 遊戲和 DeFi 的遊戲。它始於 Harmony 區塊鏈，在使用者數量爆發後開始擴充套件到其他鏈。Defi Kingdom 於 4 月 1 日宣佈在 Avalanche 上執行子網 DFK Chain。遊戲的代幣 JEWEL 將用於子網鏈上的所有交易。

（DFK 鏈統計；來源：@AVAXholic）

資料表現：截至 4 月 14 日，DFK chain 總交易額達到 250 萬美元，TVL 為 2.15 億美元。從釋出之日起，Avalanche 整體的日交易量增長了近 30%，活躍使用者增長了 10%，整體網路表現相當平穩。

虛擬機器：DFK Subnet 應用的是定製 EVM，在 EVM 中結合了有向無環圖 (DAG) 模型，允許區塊鏈以較低的成本進行高效擴容。

互操作性：因為 Avalanche 尚未宣佈原生的子網間互操作的方式，AVAX 主網和 DFK 鏈之間的資產轉移目前由第三方橋 Synapse 處理。

b. Crabada：Swimmer Network

Crabada 是 Avalanche 生態系統中一款類 Axie 的 Play-to-earn 遊戲，是一款非常受歡迎的遊戲，此前佔用 Avalanche C 鏈總交易費用的 15% - 40%。

• 5 月 14 日，Crabada 宣佈了社群期待已久的 Subnet - Swimmer Network 。Swimmer Network 上線後顯著降低了 Avalanche C 鏈的交易費用，該子網也將幫助 Crabada 社群更有效地執行繁殖和挖礦任務，讓玩家獲得更低的交易費用和出色使用者體驗。

• Crabada 的原生通脹代幣 $TUS，類似於 Axi 的 SLP，未來可能會給社群帶來更多價值。Crabada 正在尋找將小型遊戲引入子網的可能性，比如 Snake City。如果越來越多的遊戲在他們的市場上使用 $TUS 進行遊戲，那麼代幣和網路本身將產生附加價值。

3.2 具有原生 KYC 功能的子網

Avalanche 近期還上線了帶有原生 KYC（Know Your Customer）功能的子網。這類功能稱為 precomplie，即一個可選功能選項，開發人員可以在建立自己的 evm-subnet 時決定是否開啟它。

這種特殊的預編譯允許子網開發者控制誰可以向子網提交交易。預設情況下，來自未知地址的交易將被禁止，只允許列入白名單的地址。特定的管理員可以在創世後更新白名單。

這是構建 KYC / 私有子網的第一步。將 KYC 提供者設定為 allow list 管理員後，他們可以讓通過驗證的人進入子網。

此功能在 social-gated 社群（例如 FWB）中也有很大的潛力。子網建立者可以將他的子網視為私有可寫、公開可讀的資料庫。一小部分使用者可以使用公共指標和整合以眾所周知的格式廣泛分發一些資料。

3.3 企業用例 —— 超越 GameFi，超越 Web 3.0

Ava Labs 的目標之一是將 web3 領域創新應用於傳統的 web 2 公司。通過融合這兩個世界，Ava Labs 認為它可以讓人們日常的交易變得更便宜、更便捷。

「與 Master Card 的合作讓我們有機會將區塊鏈的好處帶給普通消費者」 ——Ava Labs 總裁 John Wu 當下一些企業正在 Avalanche 平臺上構建，比如 Avalanche 和德勤的合作伙伴關係，目前這些子網功能仍在部署中。

3.4 其他潛在的子網用例

• 有分割和出售資產需求的行業，比如房地產行業，在這類場景中驗證節點需要將資產的檔案記錄儲存在鏈外。（可能採用 Avalanche 子網解決方案的 Dapp：Retok Finance）
• 對於非常高效能的應用程式，子網可能需要高效能的驗證節點為需要 10,000+ TPS 的應用程式提供大量 RAM 或 CPU 能力。
• 類似於企業區塊鏈的私有子網，例如 JP Morgan 的 Quorum、R3 的 Corda 和超級賬本，其區塊鏈的內容僅對某些參與者可見。
• 其他公鏈可以將其狀態轉移到 avalanche 並使用其共識機制來獲得更快的效能、Finality 和更高的安全性。因此，BCH、以太坊經典等區塊鏈可以擁有子網並用自己的代幣實現 POS 質押。

4. 競爭格局分析

4.1 與 L1s 的比較：Cosmos、BNB、Avalanche

實際上，L1 之間的 Subnet 擴容方案的競爭已經開始變得白熱化：

• BSC 於 3 月 29 日宣佈推出 BSC Application Sidechain（BAS) 測試網
• Avalanche 於 4 月 1 日啟動其首個 Subnet —DFK 鏈，5 月 14 日啟動 Swimmer Network
• Polygon 推出新型專用區塊鏈網路 Supernets，並將投資 1 億美元資助該網路應用 為了更好地瞭解 Avalanche Subnet，我們接下來將把 Avalanche 與一些 L1 競爭者們進行對比分析圖片。

（Avalanche 與 BSC ,Cosmos 對比分析；參考：異構區塊鏈網路的比較。）

如圖所示，上述三個橫向擴容網路都有自己的設計選擇和權衡：

網路執行成本 vs. 安全性 vs. 可擴充套件性 

首先，經典共識協議（例如，PBFT、Tendermint/Cosmos）往往需要全體節點進行投票，通訊成本通常會呈二次方增加（比如，10 個節點需要傳輸 1010=100 條訊息 ，1,000 個節點需要傳輸 10001000=1,000,000 條訊息]）。為了獲得更快的效能和更低的訊息傳遞成本，區塊鏈通常會限制驗證器數量，即為了高效能而犧牲了去中心化。例如，BSC 只有於 21 個驗證節點；Cosmos 有 150 + 驗證節點。

節點要求 vs 可擴充套件性

為了使系統儘可能 permisionless，執行節點的硬體要求應該相對較低。然而隨著節點要求的降低，網路可用的總計算能力也會降低。因此一些區塊鏈會提高節點要求以獲得更高的效能。對於 Solana 的驗證節點，硬體成本往往高達數千美元，因為驗證者需要具有 12 個核心 CPU、至少 128 GB RAM 和大量儲存的裝置；BSC 驗證節點也至少需要 48 GB 的 RAM 和 12 個 CPU 核心。

Avalanche 的優勢 

Avalanche 為以上兩個困境提供瞭解決方案：

1. 關於去中心化的困境，Avalanche 的驗證節點數量在理論上可以達到無限大，因為在 Avalanche 共識中每次達成共識所傳輸的資訊量都保持恆定， 因此不論驗證網路中有多少參與者都不會影響到共識達成的速度。
2. 在節點要求方面，Avalanche 驗證節點也只需要適度的硬體要求（2 個核心，4 GB 記憶體）即可，在普通的硬體條件下也能保證 4500 TPS 的高效能。

除了以上兩點優勢之外，Avalanche 還具有以下優勢：

• 極強的相容性。Avalanche 支援 EVM、AVM 和 WASM，子網開發人員可以不費力地將大部分現有程式碼庫移植到新專案中。Subnet 還可以使用 Avalanche 虛擬機器構建自己的 VM。儘管開發人員可以建立新的 VM，但他們可能仍會選擇建立子網而不是做一條單獨的 L1，因為 Avalanche 可以幫助解決啟動新區塊鏈的最困難的方面：共識引擎、安全性和網路效應，提供一種類似「領包入住協議」。
• Avalanche Subnet 是當前唯一實現落地應用的子網。其他公鏈如 BSC, Polygon 也推出了側鏈解決方案，但 Avalanche 是唯一實現了落地應用且經過實戰檢驗的，其他網路仍在測試階段。
• 子網驗證節點的重疊架構。目前，大多數 L1 如 Avalanche、Solana 和 Cosmos 都通過提供質押獎勵來吸引 validator。問題是，在 50 年後質押獎勵會逐步降低，我們又該如何保證仍有人會願意來維護這條鏈？一個可能的答案是，使用網路交易費用來激勵驗證節點。對於 Avalanche，它的獨特的設計方式使得主網將長期得到子網驗證節點的維護 --- 因為任何子網的驗證者都必須加入主網。這種獨特的架構也賦予了 Avalanche 未來更大的設計空間和互操作潛力，這是其他 L1 網路所不具備的。
• 通貨緊縮的貨幣模型。Avalanche 有很多利好因素比如 Avalanche Multiverse、 Avalanche Rush 激勵計劃、暴雪生態基金、Avalanhce 子網啟動等。這些因素將促進 Avalanche 網路的大規模應用並創造對 AVAX 的強勁需求。在供給方面，Subnet 的啟動將鎖定 AVAX 的流動性，同時更高的鏈上交易量使得更多的 AVAX 作為 gas 費用被消耗，進一步減少了流通供應。

未來的挑戰

當然 Avalanche 也有自己的不足之處：

• Avalanche 的開發工具不如 Cosmos（Cosmos SDKs）和 BSC（Modular SDKs）方便。基本上所有的 web 3.0 公鏈玩家都在爭奪有限的開發人才庫，提供現成的模組化和 SDK 將是對開發人員很有吸引力的 value-add。
• 原生互操作的橋接方法尚未公佈。相比之下，Cosmos 和 BSC 都有自己的用於鏈間通訊的通用協議。雖然說市面上的橋接解決方案還跑出明顯的贏家，但跨鏈互操作性仍然是制約 Avalanche Subnet 擴充套件和發展的一個重要問題。

4.2 與 L2 Rollups 的比較

除了 L1 之間的競爭外，擴容問題也涉及到不同層之間的競爭。L2 擴容解決方案受到了非常多的關注：L2 Rollups 將交易計算移至鏈外，將交易資料儲存到 Ethereum 鏈，這意味著 Rollups 的安全性可以由 L1 保護。

（ Avalanche 與 L2 對比分析，reference：Ava. Network，Arbitrum.Network；@StarkWareLtd|Twitter，@zkSync|Twitter)

Avalanche 子網和 L2 最大的區別是開發人員的學習成本。

Avalanche 支援所有虛擬機器，包括 EVM、AVM、WASM 或自定義虛擬機器，因此開發人員可以毫不費力地從其他鏈移植程式碼。

Optimistic Rollup 與 EVM 相容，因為 OVM 可以實現任意智慧合約邏輯。

對於 ZK Rollup 事情就更復雜一些。由於在 EVM 在設計時沒有考慮到後面會使用 ZK，因此 ZK 的 EVM 相容性尚沒有直接的解決方案。人們多年來一直在努力解決這個問題。ZK Rollup 中有兩個主要玩家：StarkWare 和 zkSync。StarkWare 目前部署了 CairoVM，它要求開發人員用一種新的語言 (Cairo) 編寫程式碼，並推出了轉譯器 (Warp) 幫助開發人員將 Solidity 翻譯成 Cairo。ZkSync 則已經啟動其 2.0 測試網，該測試網部署了對 ZK Rollups 友好的 zkEVM，並有望與 EVM 相容。zkSync 2.0 的效能和易用性有待進一步檢驗。

Avalanche 的另一個優點是易於部署。開發人員可以使用 Avalanche 在幾個小時內建立一條鏈，目前 Avalanche 主網上有 19 條區塊鏈，Fuji 測試網有 300+ 條鏈。相比之下，ZK rollups 具有更高的部署成本。因為零知識密碼證明需要大量的計算資源。即使有節點服務提供商，開發人員也需要學習新語言（或使用轉譯器）以在 ZK 中構建 Dapp。

和 Avalanche 子網相比，L2 沒有犧牲主鏈的安全性，因為它仍然依賴於主鏈作為 backup 來驗證交易執行。

Avalanche 沒有這樣的共享安全模型，但是在許多情況下， 共享安全並不是一個理想的特性 。如果您不希望鏈條每天都有停止執行的風險，那麼將自己的信仰與其他人交織在一起並不是一件可取的事情。L2 不應該這樣做，具有獨立的 finality 的側鏈也不應該這麼做。

Avalanche Subnet 和 EVM L2 之間的另一個關鍵區別是流動性是統一的還是分散的。

L2s 不再是一條完整的鏈而是將鏈上的流動性分散到多個不同的系統中。使用者現在必須與這些鏈中的每一個進行不同的互動。在這種情況下，某些組合是無法實現的，例如 dYdX 無法與其他地方的閃電貸進行互動。

L2 不僅流動性斷裂，而且協議本身也不同，你不能自動從一個協議轉到另一個協議中去。

與之相比，Avalanche Subnet 有著的統一的流動性，資金不會停留在一個 Subnet 中可以在子網之間進行互操作，且每次跨鏈轉賬都會使用 C 鏈並燃燒 AVAX，比如從 Swimmer Net > DFK Net 轉移資金需要 AVAX，這對於 AVAX 代幣模型來說也是一個健康的用例。

隨著 Avalanche Subnet 的增長，新的 validator 經濟將會出現。

在 Avalanche 中，你可以擁有一個由少量驗證器組成的 Subnet，你也可以擁有包含大量驗證器的 Subnet。隨著 Avalanche Subnet 的增長，繁榮的 validator 經濟將會出現，人們會將開始給予額外的激勵來吸引他們需要的多樣化的驗證者集，這樣一來會有更多人願意提供定製化的驗證節點服務。

子網開發者可以將自行決定自己需要使用哪些服務。每個區塊鏈的需求可能都不一樣，有些人需要數百萬個驗證節點，有些人可能只需要幾個的驗證節就可以執行一條鏈，在 Avalanche 這些都是可以實現的。

5. Avalanche 生態系統

接下來是 Avalanche 生態中新專案的一些簡單介紹。

5.1 Shrapnel

Shrapnel 是世界上第一個支援區塊鏈的可修改 AAA extraction-based first-person 射擊遊戲，由經驗豐富的專家開發，他們曾參與過遊戲行業中最大的遊戲 —— 光環、使命召喚、星球大戰等。Shrapnel 還提供了一套強大的建立工具，玩家可以使用這些工具來建立自定義地圖和面板。

這款 FPS 遊戲已決定 執行 Avalanche Subnet，完全獨立於主鏈執行 。Subnet 允許專案定義自己的引數和費用結構，為 Shrapnel 提供高度的定製和靈活性，以捕捉多樣化的需求。 還有可能允許其他遊戲開發者在他們的 Subnet 之上構建遊戲 —— 類似於為 L1-as-a-Service。

5.2 Arrow Market

Arrow Markets 是建立在 Avalanche 之上的去中心化期權協議。Arrow 的期權建立和結算機制基於雙池結構。有兩個池：交易池和做市池。系統中嵌入了動態對衝引擎，以對衝交易池中期權合約的淨增量。期權以穩定幣為單位進行現金結算。

Avalanche 是 Arrow 的理想基礎層，因為它具有快速的吞吐量、近乎即時的 finality、近乎零的交易成本和領先的抗審查能力。可以在 Avalanchez 子網中建立滿足 DeFi 協議的 Subnet，以滿足 MEV resistance 和速度方面的需求，也可以對子網進行定製允許機構使用者以符合監管的方式參與協議。

5.3 Dexalot

Dexalot 希望為 Avalanche 社群帶來透明、使用者友好和現代的交易。他們希望通過 Avalanche 上的去中心化應用程式為使用者帶來媲美傳統的中心化交易所的使用體驗。

Dexalot 如果不是第一個建立子網的 DeFi 專案，它也將是最早的專案之一。建立子網的目的是將交易速度提高至少 10 倍，將交易費用降低到可以忽略不計的水平，同時改善使用者體驗、社群參與度和資本效率。

The House of Chimeria 按照他們的設想將 Dexalot 子網與當前的 AVAX C-Chain Dexalot 交易所進行了比較。以下這些功能對社群來說是個好兆頭。

• 更快的結算時間，讓使用者輕鬆交易資產
• 更低的交易成本，甚至可以可忽略不計，以提高金融的包容性
• 子網將使用 $ALOT 作為 gas，給原生代幣增加了 utility

6. AVAX 估值分析

回到文章一開始的比喻，我們認為區塊鏈就像城市或國家。區塊鏈網路的核心價值是整個系統的生態創新能力，這種能力反應在資料指標上，可以用活躍地址數、日交易量、開發者生態和 TVL 等來衡量。

按照上圖的測算，不同顏色的指標反映了不同的估值倍數。深紅色表示人們比較 fomo，願意為網路捕獲的每個單位價值支付更高的溢價，深藍色則反之，表示市場情緒低落，每單位的價值捕獲對應價格較低。

我們可以看到，自 2021 年第四季度以來，估值倍數相對較低，出現這一現象的首要原因是近期市場由於 Luna 崩盤情緒持續走低，除比特幣以太坊外的所有幣都出現了快速下跌；另一個原因是，Avalanche 從 2021 Q3 開始經歷了總交易量，使用者數和 TVL 和收入的快速增長，因此 Q3,Q4 的估值倍數會比 Q1 更為合理。

7. 結束語

總體而言，我們在即將到來的擴容方案競賽中對 Avalanche 充滿信心，因為 Avalanche 是目前所有解決方案中可以最好平衡了可擴充套件性、部署成本、安全性的問題，並且已經實際落地的 EVM 擴容解決方案。它有新穎 Avalanche 共識、周到技術架構設計和優秀的領導團隊。

隨著 DFK 鏈的成功推出以及與 Crabada、傳統 web2 公司等合作的深化， 我們充分的理由相信 Avalanche 有朝一日會成為創始團隊所設想的那樣 ---a platform of interoperable blockchains which digitize all assets in the world。