深度解读 Avalanche：从兼容 EVM 的 L1到「子网先驱者」

1. 简介

Avalanche 凭借其独特的子网设计为市场提供了一种有趣的价值主张：它既可以被视为 EVM 兼容的 L1 , 也可以被视为异构网络互操作平台（类似 L0），L2 也能构建在 Avalanche 基础设施之上。自 2020 年创立以来，Avalanche 已经发展成为一个充满活力的生态系统，目前生态中有超过 500 个 Dapp，总锁仓量超过 50 亿美元。

2022 年对于 Avalanche 来说将是充满变革的一年，随着子网获得更多关注，Avalanche 的身份将逐渐从另一个「以太坊杀手」演变为「子网先驱者」。

「子网将成为加密领域的下一个增长引擎... 在过去五年中，智能合约为区块链领域的惊人创新奠定了基础，没有什么能比 Subnet 更能继承这一势头的。」——Ava Labs 创始人兼首席执行官 Emin Gun Sirer

本文将从 Avalanche 的技术架构、应用场景、竞争格局到生态系统进行深度分析，帮助大家进一步了解 Avalanche 子网。

2. Avalanche 概述

Avalanche 是由 Ava Labs 开发的开源平台，为开发人员和企业提供了一个可互操作、高度可扩展的生态系统，用于创建以子网为基础的定制区块链。借助新颖的 Avalanche 共识，该 Avalanche 可以实现 4500 TPS 和近乎即时的 Finality。

Ava Labs 是 Avalanche 背后的创始团队，由康奈尔大学计算机科学家兼教授 Emin Gün Sirer 与康奈尔大学的两名博士生 Ted Yin 和 Kevin Sekniqi 于 2018 年共同创立。该团队在分布式系统共识协议方面拥有多年的经验和专业知识。值得注意的是，Ted Yin 设计了 HotStuff，这是一种可扩展的经典共识算法，也是 Facebook Diem (Libra) 项目的共识机制。

（Ava Lab 创始团队；来源：Ava.Network）

2.1 以太坊的扩容问题

要了解 Avalanche 的架构，我们首先应该理解以太坊扩容的问题。

区块链就像城市，想象一下，你住在一个空间有限的城市。随着越来越多的人涌入，城市变得拥挤房价也在上涨。同样的事情也发生在区块链上，只是这时人们争夺不再是生存空间而是 Block sapce，链上的原住民不再是人而是一笔笔的交易。

基于此 Avalanche 提出了两种扩容的思路：

1. 纵向扩容：Avalanche Consensus。Avalanche consensus 可以将网络性能扩展到 4500 TPS 而不会影响去中心化和安全性。使得 Avalanche 成为加密世界中最快和最安全的区块链之一。
2. 横向扩容：Avalanche Subnet。Avalanche 不应被视为单一的区块链，而应被视为多个子网的集合。开发人员可以在几个小时内启动自己的子网， Avalanche 子网解决方案为 区块链提供了无限的扩展可能性。

2.2 纵向扩容：Avalanche 共识

2.2.1 Avalanche 共识

接下来让我们用一个简单的比喻来说明 Avalanche consensus 的运作机制。

想象一下，你在一个有数千人的体育场，全场观众需要就「支持哪个球队」这项任务达成共识。由于体育场又大又拥挤，想要了解大多数人的偏好，你决定：

1. 随机询问附近的 5 个人他们的偏好。
2. 如果 >= 3 人投票给蓝队，那么你将增加对蓝队的信心，反之亦然。
3. 您重复运行这种采样过程，以增加置信度。
4. 同时，体育场里的每个人都会重复做小样本抽样，以确定最终的答案事情。
5. 每进行一次随机抽样，找到正确的答案人数都会增加，最后大家都会达成一致的共识，就像滚雪球在下山并最终导致雪崩一样。

Avalanche Consensus 是一种新的无领导 BFT 协议，它通过节点之间的重复二次采样和 DAG 中的传递投票实现的亚稳态而构建。为了达成共识，验证节点只需要抽查部分节点，而不是与所有节点进行通信即可完成共识。因此，它可以以闪电般的速度和高精度实现 finality，同时每节点在投票过程中都有发言权，因为验证节点会随机选择抽样节。

「Avalanche 共识里的参数是灵活可以调整的。我们可以使得出错误结论情况发生的概率接近无限小，< .0000000001% 。」 — Connor Daly，Pangolin 创始人

除了高性能之外，Avalanche 还具备以下两个特点：

1. 去中心化。验证节点数量理论上可以无限大，节点数量增加不会影响信息传输效率，因为达成共识时每个节点所需要传输的信息量总能保持恒定；
2. 轻量、易于部署。任何拥有普通硬件设备的人都可以通过质押 2000 AVAX 成为验证者来加入主网。

2.3 横向扩容：Avalanche 子网

2.3.1 Avalanche 架构

Avalanche 具有 3 个内置区块链： X-Chain，P-Chain，C-Chain。

• X-chain 负责对数字资产的创建、管理和交易链。它基于「DAG」模型，这是共识模型的另一种独特形式。
• C-chain 致力于智能合约。它是支持基于 Avalanche 协议的 dApp 开发的 EVM 副本。
• P-chain 负责协调验证者并创建 Subnet 和质押机制。

子网（subnet) 是一组对网络状态达成共识的验证节点。子网可以被认为是堆栈的底层，每个区块链都需要有一个子网负责验证交易，同时一个子网可以验证多条区块链。

主网是一个特殊的子网：X-Chain，P-Chain，C-Chain 均属于主网。所有自定义的子网的成员也必须质押至少 2,000 AVAX 加入主网，并共同验证主网上的交易。

2.3.2 为什么子网（Subnet）很重要？

理论上，Avalanche 允许创建无限的 Subnet，这是它实现网络扩展的秘诀。每个 Subnet 可以是私有的（permissioned），或公共的（permisionless）。对于跨链互操作性，使用同一子网（即拥有同样验证者集）的区块链将默认兼容。使用 Avalanche Subnet 运行定制区块链有四个主要优势：

1、成本控制

在子网上部署应用意味着你可以定制自己的 gas 代币，并定制交易费用结构 —— 可以将代币分配给验证者、直接销毁或作为空投等。

2、用户体验

开发子网意味着你不需要和其他应用程序共享区块链网络，消除了因为网络堵塞而导致应用程序变得过于昂贵的风险，从而确保为开发者能为用户提供流畅且价格合理的用户体验。

3、定制化

不同的区块链、去中心化应用程序可能要求验证节点具有某些属性。比如，Gamefi 应需要较高 RAM、CPU 能力，Subnet 开发者可以设置验证节点的硬件门槛，保证 Dapps 不会因节点速度慢而导致性能低下。

4、合规性

子网也可以对验证节点设置一些合规方面的要求，以促进主流机构对区块链技术的采用。一些合规要求的例子包括：

1. 验证者必须位于特定国家
2. 验证者必须通过 KYC/AML 检查
3. 验证者必须持有一定的许可证

3. Subnet 应用场景

3.1 GameFi 用例

a. DeFi Kingdom：DFK Chain

DeFi Kingdom 是一款融合了 P2E 游戏和 DeFi 的游戏。它始于 Harmony 区块链，在用户数量爆发后开始扩展到其他链。Defi Kingdom 于 4 月 1 日宣布在 Avalanche 上运行子网 DFK Chain。游戏的代币 JEWEL 将用于子网链上的所有交易。

（DFK 链统计；来源：@AVAXholic）

数据表现： 截至 4 月 14 日，DFK chain 总交易额达到 250 万美元，TVL 为 2.15 亿美元。从发布之日起，Avalanche 整体的日交易量增长了近 30%，活跃用户增长了 10%，整体网络表现相当平稳。

虚拟机： DFK Subnet 应用的是定制 EVM，在 EVM 中结合了有向无环图 (DAG) 模型，允许区块链以较低的成本进行高效扩容。

互操作性： 因为 Avalanche 尚未宣布原生的子网间互操作的方式，AVAX 主网和 DFK 链之间的资产转移目前由第三方桥 Synapse 处理。

b. Crabada：Swimmer Network

Crabada 是 Avalanche 生态系统中一款类 Axie 的 Play-to-earn 游戏，是一款非常受欢迎的游戏，此前占用 Avalanche C 链总交易费用的 15% - 40%。

• 5 月 14 日，Crabada 宣布了社区期待已久的 Subnet - Swimmer Network 。Swimmer Network 上线后显著降低了 Avalanche C 链的交易费用，该子网也将帮助 Crabada 社区更有效地执行繁殖和挖矿任务，让玩家获得更低的交易费用和出色用户体验。

• Crabada 的原生通胀代币 $TUS，类似于 Axi 的 SLP，未来可能会给社区带来更多价值。Crabada 正在寻找将小型游戏引入子网的可能性，比如 Snake City。如果越来越多的游戏在他们的市场上使用 $TUS 进行游戏，那么代币和网络本身将产生附加价值。

3.2 具有原生 KYC 功能的子网

Avalanche 近期还上线了带有原生 KYC（Know Your Customer）功能的子网。这类功能称为 precomplie，即一个可选功能选项，开发人员可以在创建自己的 evm-subnet 时决定是否打开它。

这种特殊的预编译允许子网开发者控制谁可以向子网提交交易。默认情况下，来自未知地址的交易将被禁止，只允许列入白名单的地址。特定的管理员可以在创世后更新白名单。

这是构建 KYC / 私有子网的第一步。将 KYC 提供者设置为 allow list 管理员后，他们可以让通过验证的人进入子网。

此功能在 social-gated 社区（例如 FWB）中也有很大的潜力。子网创建者可以将他的子网视为私有可写、公开可读的数据库。一小部分用户可以使用公共指标和集成以众所周知的格式广泛分发一些数据。

3.3 企业用例 —— 超越 GameFi，超越 Web 3.0

Ava Labs 的目标之一是将 web3 领域创新应用于传统的 web 2 公司。通过融合这两个世界，Ava Labs 认为它可以让人们日常的交易变得更便宜、更便捷。

「与 Master Card 的合作让我们有机会将区块链的好处带给普通消费者」 ——Ava Labs 总裁 John Wu 当下一些企业正在 Avalanche 平台上构建，比如 Avalanche 和德勤的合作伙伴关系，目前这些子网功能仍在部署中。

3.4 其他潜在的子网用例

• 有分割和出售资产需求的行业，比如房地产行业，在这类场景中验证节点需要将资产的档案记录存储在链外。（可能采用 Avalanche 子网解决方案的 Dapp：Retok Finance）
• 对于非常高性能的应用程序，子网可能需要高性能的验证节点为需要 10,000+ TPS 的应用程序提供大量 RAM 或 CPU 能力。
• 类似于企业区块链的私有子网，例如 JP Morgan 的 Quorum、R3 的 Corda 和超级账本，其区块链的内容仅对某些参与者可见。
• 其他公链可以将其状态转移到 avalanche 并使用其共识机制来获得更快的性能、Finality 和更高的安全性。因此，BCH、以太坊经典等区块链可以拥有子网并用自己的代币实现 POS 质押。

4. 竞争格局分析

4.1 与 L1s 的比较：Cosmos、BNB、Avalanche

实际上，L1 之间的 Subnet 扩容方案的竞争已经开始变得白热化：

• BSC 于 3 月 29 日宣布推出 BSC Application Sidechain（BAS) 测试网
• Avalanche 于 4 月 1 日启动其首个 Subnet —DFK 链，5 月 14 日启动 Swimmer Network
• Polygon 推出新型专用区块链网络 Supernets，并将投资 1 亿美元资助该网络应用 为了更好地了解 Avalanche Subnet，我们接下来将把 Avalanche 与一些 L1 竞争者们进行对比分析图片。

（Avalanche 与 BSC ,Cosmos 对比分析；参考：异构区块链网络的比较。）

如图所示，上述三个横向扩容网络都有自己的设计选择和权衡：

网络运行成本 vs. 安全性 vs. 可扩展性

首先，经典共识协议（例如，PBFT、Tendermint/Cosmos）往往需要全体节点进行投票，通信成本通常会呈二次方增加（比如，10 个节点需要传输 1010=100 条消息 ，1,000 个节点需要传输 10001000=1,000,000 条消息]）。为了获得更快的性能和更低的消息传递成本，区块链通常会限制验证器数量，即为了高性能而牺牲了去中心化。例如，BSC 只有于 21 个验证节点；Cosmos 有 150 + 验证节点。

节点要求 vs 可扩展性

为了使系统尽可能 permisionless，运行节点的硬件要求应该相对较低。然而随着节点要求的降低，网络可用的总计算能力也会降低。因此一些区块链会提高节点要求以获得更高的性能。对于 Solana 的验证节点，硬件成本往往高达数千美元，因为验证者需要具有 12 个核心 CPU、至少 128 GB RAM 和大量存储的设备；BSC 验证节点也至少需要 48 GB 的 RAM 和 12 个 CPU 内核。

Avalanche 的优势

Avalanche 为以上两个困境提供了解决方案：

1. 关于去中心化的困境，Avalanche 的验证节点数量在理论上可以达到无限大，因为在 Avalanche 共识中每次达成共识所传输的信息量都保持恒定， 因此不论验证网络中有多少参与者都不会影响到共识达成的速度。
2. 在节点要求方面，Avalanche 验证节点也只需要适度的硬件要求（2 个内核，4 GB 内存）即可，在普通的硬件条件下也能保证 4500 TPS 的高性能。

除了以上两点优势之外，Avalanche 还具有以下优势：

• 极强的兼容性。Avalanche 支持 EVM、AVM 和 WASM，子网开发人员可以不费力地将大部分现有代码库移植到新项目中。Subnet 还可以使用 Avalanche 虚拟机构建自己的 VM。尽管开发人员可以创建新的 VM，但他们可能仍会选择创建子网而不是做一条单独的 L1，因为 Avalanche 可以帮助解决启动新区块链的最困难的方面：共识引擎、安全性和网络效应，提供一种类似「领包入住协议」。
• Avalanche Subnet 是当前唯一实现落地应用的子网。其他公链如 BSC, Polygon 也推出了侧链解决方案，但 Avalanche 是唯一实现了落地应用且经过实战检验的，其他网络仍在测试阶段。
• 子网验证节点的重叠架构。目前，大多数 L1 如 Avalanche、Solana 和 Cosmos 都通过提供质押奖励来吸引 validator。问题是，在 50 年后质押奖励会逐步降低，我们又该如何保证仍有人会愿意来维护这条链？一个可能的答案是，使用网络交易费用来激励验证节点。对于 Avalanche，它的独特的设计方式使得主网将长期得到子网验证节点的维护 --- 因为任何子网的验证者都必须加入主网。这种独特的架构也赋予了 Avalanche 未来更大的设计空间和互操作潜力，这是其他 L1 网络所不具备的。
• 通货紧缩的货币模型。Avalanche 有很多利好因素比如 Avalanche Multiverse、 Avalanche Rush 激励计划、暴雪生态基金、Avalanhce 子网启动等。这些因素将促进 Avalanche 网络的大规模应用并创造对 AVAX 的强劲需求。在供给方面，Subnet 的启动将锁定 AVAX 的流动性，同时更高的链上交易量使得更多的 AVAX 作为 gas 费用被消耗，进一步减少了流通供应。

未来的挑战

当然 Avalanche 也有自己的不足之处：

• Avalanche 的开发工具不如 Cosmos（Cosmos SDKs）和 BSC（Modular SDKs）方便。基本上所有的 web 3.0 公链玩家都在争夺有限的开发人才库，提供现成的模块化和 SDK 将是对开发人员很有吸引力的 value-add。
• 原生互操作的桥接方法尚未公布。相比之下，Cosmos 和 BSC 都有自己的用于链间通信的通用协议。虽然说市面上的桥接解决方案还跑出明显的赢家，但跨链互操作性仍然是制约 Avalanche Subnet 扩展和发展的一个重要问题。

4.2 与 L2 Rollups 的比较

除了 L1 之间的竞争外，扩容问题也涉及到不同层之间的竞争。L2 扩容解决方案受到了非常多的关注：L2 Rollups 将交易计算移至链外，将交易数据存储到 Ethereum 链，这意味着 Rollups 的安全性可以由 L1 保护。

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

Avalanche 子网和 L2 最大的区别是开发人员的学习成本。

Avalanche 支持所有虚拟机，包括 EVM、AVM、WASM 或自定义虚拟机，因此开发人员可以毫不费力地从其他链移植代码。

Optimistic Rollup 与 EVM 兼容，因为 OVM 可以实现任意智能合约逻辑。

对于 ZK Rollup 事情就更复杂一些。由于在 EVM 在设计时没有考虑到后面会使用 ZK，因此 ZK 的 EVM 兼容性尚没有直接的解决方案。人们多年来一直在努力解决这个问题。ZK Rollup 中有两个主要玩家：StarkWare 和 zkSync。StarkWare 目前部署了 CairoVM，它要求开发人员用一种新的语言 (Cairo) 编写代码，并推出了转译器 (Warp) 帮助开发人员将 Solidity 翻译成 Cairo。ZkSync 则已经启动其 2.0 测试网，该测试网部署了对 ZK Rollups 友好的 zkEVM，并有望与 EVM 兼容。zkSync 2.0 的性能和易用性有待进一步检验。

Avalanche 的另一个优点是易于部署。开发人员可以使用 Avalanche 在几个小时内创建一条链，目前 Avalanche 主网上有 19 条区块链，Fuji 测试网有 300+ 条链。相比之下，ZK rollups 具有更高的部署成本。因为零知识密码证明需要大量的计算资源。即使有节点服务提供商，开发人员也需要学习新语言（或使用转译器）以在 ZK 中构建 Dapp。

和 Avalanche 子网相比，L2 没有牺牲主链的安全性，因为它仍然依赖于主链作为 backup 来验证交易执行。

Avalanche 没有这样的共享安全模型，但是在许多情况下， 共享安全并不是一个理想的特性 。如果您不希望链条每天都有停止运行的风险，那么将自己的信仰与其他人交织在一起并不是一件可取的事情。L2 不应该这样做，具有独立的 finality 的侧链也不应该这么做。

Avalanche Subnet 和 EVM L2 之间的另一个关键区别是流动性是统一的还是分散的。

L2s 不再是一条完整的链而是将链上的流动性分散到多个不同的系统中。用户现在必须与这些链中的每一个进行不同的交互。在这种情况下，某些组合是无法实现的，例如 dYdX 无法与其他地方的闪电贷进行交互。

L2 不仅流动性断裂，而且协议本身也不同，你不能自动从一个协议转到另一个协议中去。

与之相比，Avalanche Subnet 有着的统一的流动性，资金不会停留在一个 Subnet 中可以在子网之间进行互操作，且每次跨链转账都会使用 C 链并燃烧 AVAX，比如从 Swimmer Net > DFK Net 转移资金需要 AVAX，这对于 AVAX 代币模型来说也是一个健康的用例。

随着 Avalanche Subnet 的增长，新的 validator 经济将会出现。

在 Avalanche 中，你可以拥有一个由少量验证器组成的 Subnet，你也可以拥有包含大量验证器的 Subnet。随着 Avalanche Subnet 的增长，繁荣的 validator 经济将会出现，人们会将开始给予额外的激励来吸引他们需要的多样化的验证者集，这样一来会有更多人愿意提供定制化的验证节点服务。

子网开发者可以将自行决定自己需要使用哪些服务。每个区块链的需求可能都不一样，有些人需要数百万个验证节点，有些人可能只需要几个的验证节就可以运行一条链，在 Avalanche 这些都是可以实现的。

5. Avalanche 生态系统

接下来是 Avalanche 生态中新项目的一些简单介绍。

5.1 Shrapnel

Shrapnel 是世界上第一个支持区块链的可修改 AAA extraction-based first-person 射击游戏，由经验丰富的专家开发，他们曾参与过游戏行业中最大的游戏 —— 光环、使命召唤、星球大战等。Shrapnel 还提供了一套强大的创建工具，玩家可以使用这些工具来创建自定义地图和皮肤。

这款 FPS 游戏已决定 运行 Avalanche Subnet，完全独立于主链运行 。Subnet 允许项目定义自己的参数和费用结构，为 Shrapnel 提供高度的定制和灵活性，以捕捉多样化的需求。 还有可能允许其他游戏开发者在他们的 Subnet 之上构建游戏 —— 类似于为 L1-as-a-Service。

5.2 Arrow Market

Arrow Markets 是建立在 Avalanche 之上的去中心化期权协议。Arrow 的期权创建和结算机制基于双池结构。有两个池：交易池和做市池。系统中嵌入了动态对冲引擎，以对冲交易池中期权合约的净增量。期权以稳定币为单位进行现金结算。

Avalanche 是 Arrow 的理想基础层，因为它具有快速的吞吐量、近乎即时的 finality、近乎零的交易成本和领先的抗审查能力。可以在 Avalanchez 子网中创建满足 DeFi 协议的 Subnet，以满足 MEV resistance 和速度方面的需求，也可以对子网进行定制允许机构用户以符合监管的方式参与协议。

5.3 Dexalot

Dexalot 希望为 Avalanche 社区带来透明、用户友好和现代的交易。他们希望通过 Avalanche 上的去中心化应用程序为用户带来媲美传统的中心化交易所的使用体验。

Dexalot 如果不是第一个建立子网的 DeFi 项目，它也将是最早的项目之一。创建子网的目的是将交易速度提高至少 10 倍，将交易费用降低到可以忽略不计的水平，同时改善用户体验、社区参与度和资本效率。

The House of Chimeria 按照他们的设想将 Dexalot 子网与当前的 AVAX C-Chain Dexalot 交易所进行了比较。以下这些功能对社区来说是个好兆头。

• 更快的结算时间，让用户轻松交易资产
• 更低的交易成本，甚至可以可忽略不计，以提高金融的包容性
• 子网将使用 $ALOT 作为 gas，给原生代币增加了 utility

6. AVAX 估值分析

回到文章一开始的比喻，我们认为区块链就像城市或国家。区块链网络的核心价值是整个系统的生态创新能力，这种能力反应在数据指标上，可以用活跃地址数、日交易量、开发者生态和 TVL 等来衡量。

按照上图的测算，不同颜色的指标反映了不同的估值倍数。深红色表示人们比较 fomo，愿意为网络捕获的每个单位价值支付更高的溢价，深蓝色则反之，表示市场情绪低落，每单位的价值捕获对应价格较低。

我们可以看到，自 2021 年第四季度以来，估值倍数相对较低，出现这一现象的首要原因是近期市场由于 Luna 崩盘情绪持续走低，除比特币以太坊外的所有币都出现了快速下跌；另一个原因是，Avalanche 从 2021 Q3 开始经历了总交易量，用户数和 TVL 和收入的快速增长，因此 Q3,Q4 的估值倍数会比 Q1 更为合理。

7. 结束语

总体而言，我们在即将到来的扩容方案竞赛中对 Avalanche 充满信心，因为 Avalanche 是目前所有解决方案中可以最好平衡了可扩展性、部署成本、安全性的问题，并且已经实际落地的 EVM 扩容解决方案。它有新颖 Avalanche 共识、周到技术架构设计和优秀的领导团队。

随着 DFK 链的成功推出以及与 Crabada、传统 web2 公司等合作的深化， 我们充分的理由相信 Avalanche 有朝一日会成为创始团队所设想的那样 ---a platform of interoperable blockchains which digitize all assets in the world。