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导读
今日老雅痞共推送3篇文章。
appchain 最近很热，它主要是为了执行一个单一的功能或应用而设计的，例如，游戏或DeFi应用。这意味着该应用可以使用链的全部资源，例如，吞吐量、状态等，而不会受到来自任何其他应用的竞争。本文就是对appchain的分析评估文章。很硬，很枯燥，但是很有用。
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Mohamed Fouda丨作者
medium丨来源
在过去的一年里，几个高知名度的应用已经推出了自己的特定appchain，或者宣布了未来的appchain计划。Appchain相关的论文预测，每一个流行的Web3应用程序最终都会有自己的区块链。这种趋势使一些创始人认为，正确的做法是从一开始就把他们的产品架构为一个appchain来设计。我们认为，这种方法可能对某些应用程序有效。其他应用如果在早期就投资建设appchain，就会自取灭亡。
这是我们在联盟创始人社区中经常讨论的话题之一。从这些讨论中，我们已经确定了一些appchain可以成为最佳方法的场景。此外，我们还发现了需要解决的差距和巨大的创业机会。
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为什么是appchain？
Appchains主要是为了执行一个单一的功能或应用而设计的，例如，游戏或DeFi应用。这意味着该应用可以使用链的全部资源，例如，吞吐量、状态等，而不会受到来自任何其他应用的竞争。此外，这种设计选择允许优化区块链的技术架构、安全参数、吞吐量等，以配合应用的需要。由于通常不可能将其他应用部署到链上，所以Appchains不一定是供开发者建立的无权限的。它们也可能是只供用户使用的无权限的。Appchains的概念与标准区块链不同，在标准区块链中，链对用户和开发者都是开放的。
城邦概念的appchain
把智能合约链比喻做城市，对于理解这个概念是有帮助的。通用计算链，如Ethereum和Solana，像大都市一样。他们有多样化的基础设施来支持不同种类的业务（应用程序）。这使得通用计算链更受欢迎，更拥挤，通常更昂贵，有时还很紧张。但这种流行为生态系统中的企业创造了大量的流量和机会。从一个业务到另一个业务是很容易的。也可以结合不同的商业活动，创造新的有趣的业务。
另一方面，Appchains就像拥有单一商业活动的农村城镇。该镇可以创建自己的规则和政策。它不太拥挤，也比较便宜，但可能与外部世界联系不紧密。该镇的单一业务被镇上的每个人使用。如果这个特定的业务足够受欢迎和独特，顾客甚至会为了这个特定的业务来到这个小镇。
这个比喻还延伸到描述这两种情况下安全和保障的差异。大城市的人口更多，更富裕，也更强大。所有城市的企业都有一个共同的目标，那就是拥有一个安全和有保障的城市。这些因素使大城市更难受到攻击，也就是说，更安全。另一方面，一个农村小镇的安全与它的单一业务的知名度和成功紧密相连。如果业务做得很好，镇上居民的数量就会增加，镇子就会变得更强大，如果业务处于困境，人们就会离开，使镇子更不安全，更容易受到攻击。
在这两种模式的中间是特定行业的产业链。支持一些但不是所有的业务的链，例如，DeFi或游戏。特定赛道的链相当于郊区的城市，它可能比农村的城镇更受欢迎和安全，但没有大都市那么拥挤。
通用计算链、appchains 和部门链提供了所需的多样性，可以共存并解决不同的需求。重要的是要认识到哪些用例需要哪些appchains，而不是在通用计算链或部门链上构建智能合约。文章的第一部分讨论了appchains的理论以及何时使用appchains。第二部分涉及该领域存在的创业机会。最后一部分比较了不同的appchain实施方法。
何时使用appchain？
正如我们在过去几年中所看到的，Appchain可以出于各种原因启动。在本节中，我们将讨论最常见的场景，在这些场景中，建立一个appchains可能是最好的选择。
生态系统要求
Cosmos和Polkadot等生态系统上的应用构建者基本上都被要求将其应用构建为appchains。这两个协议都专注于建立一个由多个相互连接的链组成的生态系统。这两个生态系统中的主链都没有实施执行引擎来支持智能合约。因此，要建立任何APP，可能的方法是建立一个appchains或使用一个实现一般计算执行引擎的链。
在Cosmos生态系统中，实现智能合约执行引擎的生态系统链的例子包括Evmos（兼容EVM）和Juno（CosmWasm智能合约）。这些通用的cosmos区都有几个DeFi和NFT应用。其他应用程序选择建立他们优化的appchain。例子包括Osmosis（AMM DEX），Mars hub（借贷），和Secret（隐私）。
在Polkadot的生态系统中，通用计算链包括Moonbeam（EVM兼容）和Astar（WASM智能合约）。Polkadot上的appchain的例子包括Polkadex（订单簿DEX），Phala（隐私）和Nodle（物联网网络）。
应用需求
构建appchain的另一种情况是，当应用的吞吐量要求或费用要求不能被一般的计算链所满足时。在无权限的Web3环境中,需要把appchain作为第一实施方案。游戏应用是这一类别的最好例子。大多数互动游戏需要极高的吞吐量来支持用户的游戏互动。此外，这些交易应该是免费的或花费可以忽略不计的费用。这些要求不能用一般的计算链来满足，需要启动一个专门的appchain。几个例子包括：
Axie Infinity游戏——在Ronin侧链上推出
Sorare ——作为StarkEx L2推出的梦幻足球游戏
在游戏之外，DeFi协议，如订单簿交易所，往往也需要高吞吐量，才能为专业交易者提供卓越的用户体验。一个已知的例子是DeFi衍生品交易所dYdX。dYdX协议目前每秒处理约1000个订单。所需的链吞吐量应超过1000TPS。出于这个原因，该协议的V3版本已经推出，V3版本是基于StarkEx技术的专用以太坊 rollup 。由于该协议计划进一步扩展，需要更高的吞吐量，它正在转向不同的appchain来实现。该协议宣布它将在其V4中使用一个专门的Cosmos链。
增加技术功能
如果应用程序需要一种L1链上没有的特定技术，另一种方法是建立一个实现这种技术的appchain。最好的例子是零知识证明，如zk-Snarks或zk-Starks。注重隐私的应用，如私人支付或私人交易，需要zk证明作为构建块。然而，生成zk证明是计算密集型的，这些计算太昂贵了，无法在链上执行。在这种情况下，最好的方法是在appchain上实现所需的技术。这种方法的例子包括Aztec，一个在以太坊上维护隐私的支付和交易应用程序。Aztec为此在Ethereum上推出了它的L2。一个类似的例子是Cosmos生态系统上的Secret appchain。
改善应用程序的经济性
当一个团队在L1区块链上以智能合约的形式构建他们的应用时，应用用户向应用支付两种费用：原生应用费和GAS费。原生应用费，例如交易所的交易费或借贷协议的利差，本质上是应用的收入流。这种收入通常被用作对应用参与者的激励，用以发展应用的社区和促进应用的采用。另一方面，GAS费是由应用程序用户支付给L1的验证者，以确保他们的交易被纳入。GAS费是应用程序用户的开销，降低了用户体验。GAS费对应用的经济性没有贡献，代表着从应用中提取的经济价值的损失，并以租金的形式支付给托管L1。虽然这种租金对于确保应用程序的安全是必不可少的，但更理想的情况是，把这种经济价值留在应用程序的经济系统中，用来奖励应用程序的参与者。appchain实现了这种情景。appchain的GAS费用及其分配可以被控制，可以用来奖励应用的参与者。Yuga Labs将Bored Ape Yacht Club（BAYC）生态系统分拆为一个独立的链的努力就是这种情景的最好例子。BAYC社区在该项目NFTs资产的铸币过程中向以太坊网络支付了巨额GAS费用。该社区仍然为这些资产的交易向以太坊网络支付了大量费用。转移到他们的ApeChain中，将使这些钱留在BAYC的经济体系中。
appchain的风险
尽管appchain有几个优点，但也需要考虑到一些风险。主要的风险是，建立一个appchain 比开发一个智能合约要复杂得多。它需要开发与应用程序的核心业务无关的基础设施。此外，appchain的安全和可组合性风险也有所增加。
安全保证
智能合约应用程序从底层的L1中汲取其安全性。正如前面在城邦的比喻中所讨论的，由于L1支持多个应用程序，保持L1安全的动机是由大量的L1参与者共享的。这使得L1更安全，更难被攻击。此外，L1的安全保证与特定应用的采用无关。
在appchain中，安全性在很大程度上取决于应用程序的采用情况和应用程序的原生代币的价格。根据实施细节，appchain可以是L2排序器或独立的PoS验证器。在这两种情况下，验证者的奖励往往以原生应用代币为单位。验证者必须以原生代币为质押，并操作具有高正常运行时间的复杂基础设施来参与网络。验证奖励需要高于验证者所承担的运营成本和代币风险。这种模式的一些问题包括：
质押暴露风险会使吸引专业验证者加入网络变得复杂，反而会吸引业余验证者，这可能会影响网络的安全性和正常运行时间。
验证者的奖励对代币价格的依赖增加了应用开发者的压力，要么使用高额的代币膨胀，要么使用不可持续的游戏化代币经济。
如果应用的采用率很低，代币价格也很低，那么网络安全就会变得很弱，有可能出现恶意的低成本攻击。
成本和团队时间
启动appchain需要建立一长串额外的基础设施，还需要与验证者协调。在基础设施方面，需要公共RPC节点，以允许钱包和用户与链进行互动。还需要包括区块资源管理器和档案节点在内的数据分析基础设施，以便用户能够查看他们的活动。还需要诸如网络监控和验证器信息等服务。所需基础设施的清单很长，需要大量的成本和工程时间。工程团队的相当一部分将处理与应用逻辑无关的任务。此外，维护一个链需要大量的计划和与验证者的沟通，以安排网络升级或应对错误和网络停机。治理和社区管理也需要应用团队提供大量的资源。
一般来说，建立appchain需要更大的团队和更多的成本，尤其是在早期阶段，初创企业无法负担。偏离核心逻辑会成为应用快速适应和实现产品市场适应的障碍。
缺乏可组合性
将应用程序构建为智能合约的主要优势之一是原子级别的可组合性。应用程序可以相互建立，用户可以在同一交易中与多个协议无缝互动。这方面的例子包括智能DEX路由器，它可以通过不同的AMM路由一个单一的交易，以实现最佳的定价。另一个例子是闪电贷款，交易可以从贷款协议中借入资金，并在偿还贷款前在AMM上执行交易或套利。这些互动可以在同一个交易中原子化地发生。原子可组合性是Web3应用程序的一个独特功能，它可以实现有趣的行为和商业机会。appchain缺乏这种原子级别的可组合性，因为每个应用程序都是与其他应用程序隔离的。应用程序之间的互动需要跨链桥接或消息传递，这需要几个区块。然而，这种缺乏可组合性的情况可以催生一些有趣的创业公司来解决这个问题。例子包括：
桥接风险
appchain的另一个问题是增加了桥接资产的风险。DeFi应用具体需要桥接几种资产，如BTC、ETH和，稳定币。资产的桥接会降低用户体验，并带来更大的风险。桥接是被攻击的常见目标，如果桥接被破坏，使用桥接资产的DeFi应用就会留下坏账。对于那些可能无法吸引信誉良好、资金充足的桥接的appchain来说，风险甚至更高。在这些情况下，appchain可能会求助于使用集中式桥接，如集中式交易所，或开发自己的桥接。
Appchain创业机会
appchain生态系统的挑战为初创企业创造了若干机会。在此，我们讨论其中的一些机会。
1.高性能的DeFi协议
旨在与Web2竞争的DeFi协议需要appchain来实现。dYdX衍生品交易所开始了这一趋势，我们希望看到商品交易所被构建为appchain，以便从低费用和低延迟中获益。这里的关键促成因素是与可定制的技术栈合作，这种技术栈可以根据DeFi协议的需要进行调整。
2. Appchain游戏引擎
限制appchain在性能受限的应用（如游戏）中的采用的差距之一是有限的实施选项。在这方面，StarkEx是一个受欢迎的选择。我们希望看到那些建立新的高效架构的初创公司，能够为链上游戏支持100K以上的TPS。
3. 定制、部署和维护侧链和L2的开发者工具
推出具有适当架构的侧链或卷轴以支持特定应用是一项复杂的任务。一个促进这项任务的开发者平台可以成为一个非常有价值的业务，想想appchain的炼金术。
4. 人工智能驱动的appchain
与zk证明类似，人工智能是变革性技术，也是计算密集型技术。因此，支持AI的应用程序不能建立在链上。有许多成功的web 2 AI产品需要用户支付大量的订阅费用。使用appchain可以向公众开放AI应用的访问。考虑建立运行训练有素的人工智能模型的应用程序，例如Dall-E或GPT3，开放给公众使用。
5. 可组合性解决方案，抽象的跨链通信
appchain中缺乏原子级别的可组合性，这也为初创公司创造了机会，可以抽象出跨链的信息传递，并创造一个可感知的可组合性。这里的想法包括：
用户前端在后台执行跨链功能，例如 IBC 传输或 LayerZero 消息传递，并创建多个应用程序以可组合方式工作的错觉。想象一下cross-chain zapper。
通过多方计算（MPC）实现安全的多链账户的钱包，并通过在多个链上同时进行交易来自然地处理跨链活动。一个例子是跨链套利。
6. 跨链DeFi协议
尽管appchain在吞吐量方面有一些优势，但它们也会导致零散的流动性，从而导致滑点的增加和用户体验的降低。跨链DeFi协议在不同的链之间自动分割交易以获得更好的定价，将有更好的用户体验和更大的客户群。
7. EVM和非EVM链之间的无信任跨链信息传递
Appchain的实现在Cosmos、Polkadot和EVM L2s之间分割。提高可组合性的一个可能方法是建立通用的无信任跨链信息传递协议，可以连接EVM L2s、Cosmos区、Polkadot parachains等。这样的产品可以取代现有的桥梁，每年促进数十亿美元的交易量。
8. 启用跨链安全共享
使用能够实现跨链安全的产品，可以缓解appchain的安全挑战。类似于PoW链的合并挖矿，我们设想的方法可以允许不相关的PoS链之间共享安全，例如，验证者用ETH而不是原生的appchain代币来确保appchain的安全。抵押协议可能会在这个制度中发挥重要作用。
appchain的实施
appchain可以通过多种方式实施，其复杂性和安全性各不相同。本节简要地比较了几种有利于appchain实施的方案。
Cosmsos区
Cosmos是第一个设想多个互连区块链世界的生态系统。基于这一愿景，Cosmos开发的重点是标准化和简化启动可相互连接的专用链的过程。这项工作产生了Cosmos SDK，这是一个定制和开发区块链的模块化框架。cosmos SDK的建立是为了默认支持Tendermint共识机制，但也允许使用其他共识机制。后来，Cosmos SDK通过添加IBC模块进行了改进，该模块允许基于Tendermint的链之间进行无信任通信。这些链中的每一个都被称为一个区。Cosmos生态系统已经发展到超过45个区，并由700多个IBC中继器相互连接。这些Cosmos区中有许多是服务于单一目的的appchain。最大的Cosmos区之一，Osmosis，是一个实现AMM DEX的appchain。
Cosmos最初采用了隔离安全的理念，即每个区负责自己的安全。每个区都需要招募一个验证者组来操作网络，并以区的原生代币来奖励这个验证者组。尽管这种方法很灵活，但它增加了appchain建设者的准入门槛，并剥夺了他们参与和招募验证者的重点。因此，Cosmos正在实施一项变革，允许较小的Zones通过链间安全模块从Cosmos中心招募安全。
Polkadot Parachians
与Cosmos类似，Polkadot培养了一个多链的生态系统。Polkadot生态系统中的链被称为Parachains，它们可以使用Substrate SDK启动。Polkadot和Cosmos的主要区别在于，Polkadot从一开始就赞同共享安全愿景。所有的parachains与Polkadot的主链共享安全，称为中继链。中继链的主要功能是为Parachains提供共识和安全。因此，中继链并不实现智能合约的功能。由于共享的安全保证，Polkadot生态系统不能允许parachains未经许可就启动。相反，parachain的插槽被拍卖给那些想要建立自定义链的开发者。竞争的竞标者必须锁定DOT，以确保一个parachain插槽。到目前为止，已经有27个拍卖的parachain。
Polkadot上的不同parachain可以通过交叉共识信息（XCM）格式进行通信。XCM通信的实施正在进行中，目前已经发挥作用，但需要将消息传递数据存储到中继链。
Avalanche子网
Avalanche对子网的实现与Cosmos的方法非常相似。开发者可以启动自己的子网，每个子网可以支持多个链。子网需要招募自己的验证者。然而，这些验证者除了验证专用子网外，还需要同时验证雪崩的主网络。尽管这一要求增加了主网的安全性，但与Cosmos相比，它增加了专用子网的准入门槛。
目前，子网生态系统不支持本地子网间的通信，子网必须开发自己的桥梁。然而，Avalanche团队正在努力增加这一功能，以增加子网的采用。
以太坊L2s
在以太坊中，"appchain "一词可能并不总是准确描述需要专用环境的应用程序。在以太坊中，这样的应用程序可以作为一个专门的L2实现，也可以作为一个侧链实现。L2的实现不能被称为appchain，因为它没有实现完整的链栈。L2要么是rollups，要么是validiums，只是执行交易的执行和排序。对于rollups，共识和数据可用性由Ethereum L1提供。对于validiums，L1只是提供共识，数据被存储在链外。使用这种架构的应用实例包括Sorare和Immutable X。
另一种方法，即侧链，需要启动一个独立的appchain，由少数验证者进行验证，以实现高吞吐量。侧链与以太坊桥接，该桥通常由同一组验证者验证。这方面已知的例子是支持Axie Infinity游戏的Ronin侧链。
与所有其他方法相比，L2实现方法的主要优势在于其卓越的安全保障。L2通过zk证明或欺诈证明继承了Ethereum L1的安全性。尽管如此，他们仍然可以实现非常高的吞吐量和可忽略不计的费用。这些要求很符合游戏应用的需求。L2方法的主要缺点是，L2之间或L2和L1之间的可组合性更难。在不同的rollup之间快速转移资产往往需要第三方供应商，如LayerZero。虽然有一些技术可以在不通过L1的情况下在rollup之间无信任地转移资产，但这些技术需要大量的延迟，例如DeFi应用不能容忍的延迟。这就是为什么DeFi协议使用通用的L2，如Optimism和Arbitrum作为扩展机制，而不是特定应用的L2。
使用L2方法的另一个挑战是实现的复杂性，与使用Cosmos SDk启动Cosmos appchain的相对简单性相比，在Ethereum上启动特定应用的L2没有标准的游戏规则。然而，随着以太坊在其以rollup为中心的路线图上的进一步发展，这种情况在未来可能会改变。
总结
appchain 的理论正在获得牵引力，但发展的方向与最初的设想可能不同。Cosmos、Polkadot、Avalanche和Ethereum上的appchain的用例正在向共享安全的方法靠拢，但也有细微的差别。有了共享安全，应用程序链并不真正需要一个共识机制。相反，应用程序可以只使用一个专门的执行环境，同时使用L1进行共识和保证数据的可用性。这个执行环境可以是一个rollup，也可以是一个独立的执行层，遵循模块化的区块链方法。
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