数字资产研究（No.8）公链“内卷式”进化史：越高效，越廉价！

2025年7月30日 周浩孙英超+852 2509 7582+8522509 2603Hao.zhou@gtjas.com.hkbilly.sun@gtjas.com.hk公链“内卷式”进化史：越高效，越廉价！ 区块链技术自2009年比特币问世以来，经过多年的快速发展与多次技术迭代，已从单一的点对点电子现金系统演变为一个多元化的公链生态系统，迭代涵盖共识机制的演进、可扩展性优化（如Layer-2、分片）、互操作性协议的引入，以及对可持续性和安全性的持续改进。 目前公链的主要区别在于共识机制、交易处理速度（TPS）、可扩展性解决方案、安全性优先级、去中心化程度以及互操作性等方面，这些差异决定了它们在价值存储、DeFi应用、高频交易或跨链协作等场景中的独特定位与权衡。目前，主 要 公 链 如 比 特 币 、 以 太 坊 、Solana、Cardano、Polkadot、Avalanche、Cosmos和BNB Chain，已形成各自独特的竞争优势，推动DeFi、NFT、Web3游戏和跨链应用的爆发式增长。 比特币是第一个公链，由中本聪于2009年1月3日推出。作为区块链技术的开山之作，它的核心目标是创建一种去中心化的数字货币系统，避免传统金融的中心化风险。比特币采用Proof of Work（PoW）共识机制，矿工通过解决复杂数学难题来验证交易并添加区块。这种机制确保了网络的安全性，但也导致高能耗问题——据市场估计，比特币网络的年能耗相当于一个中等国家。另一方面，比特币的局限在于编程能力弱，无法支持智能合约，这使其在DeFi等领域落后于后辈。 以太坊于2015年7月30日由Vitalik Buterin推出，是公链生态的“操作系统”。它引入了Turing-complete智能合约，允许开发者构建去中心化应用（DApps），催生了DeFi和NFT革命。以太坊最初使用PoW共识，但于2022年9月15日升级为Proof of Stake（PoS），称为Ethereum 2.0，这大大降低了能耗（减少99%）并提升了安全性。以太坊的劣势在于Gas费波动大和高拥堵，但其开发者社区和EVM兼容性使其仍是行业标准。 可以肯定的是，区块链的发展空间是巨大的，公链作为重要的组成部分，其竞争从单一链转向多链共存发展也是大势所趋。短期来看，以太坊仍将占据主导地位，但其他平台的创新也可对以太坊形成不可忽视的挑战，互操作性和可持续性将成为各公链平台竞争的焦点。但不论如何，这些公链都将重塑金融、科技和社会，推动形成一个更加深入的去中心化世界。 区块链技术自2009年比特币问世以来，经过多年的快速发展与多次技术迭代，已从单一的点对点电子现金系统演变为一个多元化的公链生态系统，迭代涵盖共识机制的演进、可扩展性优化（如Layer-2、分片）、互操作性协议的引入，以及对可持续性和安全性的持续改进。目前公链的主要区别在于共识机制、交易处理速度（TPS）、可扩展性解决方案、安全性优先级、去中心化程度以及互操作性等方面，这些差异决定了它们在价值存储、DeFi应用、高频交易或跨链协作等场景中的独特定位与权衡。目前，主要公链如比特币、以太坊、Solana、Cardano、Polkadot、Avalanche、Cosmos和BNB Chain，已形成各自独特的竞争优势，推动DeFi、NFT、Web3游戏和跨链应用的爆发式增长。 公链发行核心指标 共识机制是区块链网络确保所有节点就账本状态达成一致的算法，去中心化环境中替代传统中心化信任。它决定了网络的安全性、去中心化程度和性能。原始共识机制主要有PoW以及PoS。Proof of Work（PoW）通过计算难题确保安全性，但能耗高；Proof of Stake（PoS）通过质押代币降低能耗，依赖经济激励；其他变体如DPoS、NPoS和PoH进一步优化效率与扩展性。共识机制直接影响链的交易速度、安全性和去中心化权衡。 TPS（每秒交易数，Transactions Per Second）衡量区块链处理交易的能力，是评估其性能的关键指标。高TPS意味着更快交易确认和更高吞吐量，适合高频应用（如DeFi、游戏），但可能牺牲去中心化或安全性。低TPS链优先安全性，依赖Layer-2等方案提升实际性能。TPS受共识机制、账本模型和网络架构共同影响。 可扩展性（Scalability）在区块链领域是指公链处理大量交易、用户和数据的同时保持高效、低成本和可靠性能的能力。区块链的可扩展性挑战源于去中心化网络的分布式特性，即每个节点需验证和存储所有交易数据，导致性能瓶颈。例如，比特币的区块大小（1MB）和出块时间（10分钟）限制其TPS仅为7，而以太坊主链也因高Gas费和拥堵受限。而可扩展性是解决区块链“三难困境”（去中心化、安全性、可扩展性）中的关键一环，它直接影响公链在高频应用中的表现。目前主要方案包括：链上扩展、链下扩展、侧链和子网以及跨链互操作。这些方案面临“三难困境”时各有优劣，也是不同稳定币发行时的重要考量。 比特币（Bitcoin）：数字黄金的奠基者 比特币是第一个公链，由中本聪于2009年1月3日推出。作为区块链技术的开山之作，它的核心目标是创建一种去中心化的数字货币系统，避免传统金融的中心化风险。比特币采用Proof of Work（PoW）共识机制，矿工通过解决复杂数学难题来验证交易并添加区块。这种机制确保了网络的安全性，但也导致高能耗问题——据市场估计，比特币网络的年能耗相当于一个中等国家。另一方面，比特币的局限在于编程能力弱，无法支持智能合约，这使其在DeFi等领域落后于后辈。 关键特征包括： 账本状态：使用UTXO（未花费交易输出）模型，强调交易的不可篡改性。 TPS：约7 TPS，交易确认时间可达60分钟。可扩展性解决方案：依赖Layer-2协议，用于链下支付通道，提高实际吞吐量。优势：极高的安全性（从未被51%攻击成功）和去中心化（全球数万节点）。比特币的原生代币BTC被视为“数字黄金”，主要用于价值存储而非复杂应用。 以太坊（Ethereum）：智能合约的先锋 以太坊于2015年7月30日由Vitalik Buterin推出，是公链生态的“操作系统”。它引入了Turing-complete智能合约，允许开发者构建去中心化应用（DApps），催生了DeFi和NFT革命。以太坊最初使用PoW共识，但于2022年9月15日升级为Proof of Stake（PoS），称为Ethereum2.0，这大大降低了能耗（减少99%）并提升了安全性。以太坊的劣势在于Gas费波动大和高拥堵，但其开发者社区和EVM兼容性使其仍是行业标准。 关键特征包括： 账本状态：账户余额模型，便于追踪用户资产。TPS：主链约14-30 TPS，但Layer-2解决方案（如Arbitrum、Optimism和Polygon zkEVM）可将实际TPS推至数千。可扩展性解决方案：分片（sharding）和Layer-2 rollups，通过并行处理和链下计算缓解拥堵。2025年的Pectra升级进一步优化了稳定性。优势：庞大的生态系统（超过数千DApps）。ETH代币用于Gas费，支持跨链桥接。 Solana：高性能的“以太坊杀手” Solana于2020年3月16日推出，由Anatoly Yakovenko创立，旨在解决区块链的三难困境（去中心化、安全性、可扩展性）。它结合PoS与独创的Proof of History（PoH）共识，PoH通过时间戳优化区块验证，实现即时最终性。Solana的劣质在于其单链架构，强调速度，但网络曾因拥堵而宕机，引发对去中心化的质疑。 关键特征包括： 账本状态：账户余额模型，支持Rust和C语言编程。TPS：理论上高达65,000 TPS，实际处理约2,000-4,000 TPS，确认时间不到1秒。可扩展性解决方案：并行处理和Sealevel运行时，无需分片即可处理海量交易。2025年，其生态扩展至DeFi、NFT和游戏。 优势：低费用（每笔交易不到0.01美元）和高速，使其适合高频应用。 其他重要公链 Cardano以学术严谨性著称，采用经过同行评审的Ouroboros DPoS共识，强调可持续发展。其分层架构和Hydra Layer-2方案可扩展至百万级TPS，但缓慢的开发节奏影响了生态增长。 Polkadot通过中继链连接多条平行链的独特设计，实现了异构区块链的互操作性。其NPoS共识机制支持约1,500TPS的全网吞吐量，适合企业级跨链应用。 Avalanche的三链架构和子网设计提供了高度灵活性，兼容EVM的特性使其成为以太坊项目迁移的热门选择，4,500+TPS和2秒内的确认时间展现了强大性能。 Cosmos致力于构建“区块链互联网”，其IBC协议和Hub模型实现了不同区块链间的无缝通信，理论TPS可达10,000以上。 BNB Chain凭借与币安生态的深度整合和EVM兼容性，提供了低gas费的交易环境，但其相对中心化的验证机制也引发争议。 可以肯定的是，区块链的发展空间是巨大的，公链作为重要的组成部分，其竞争从单一链转向多链共存发展也是大势所趋。短期来看，以太坊仍将占据主导地位，但其他平台的创新也可对以太坊形成不可忽视的挑战，互操作性和可持续性将成为各公链平台竞争的焦点。但不论如何，这些公链都将重塑金融、科技和社会，推动形成一个更加深入的去中心化世界。 个股评级标准 参考基准:香港恒生指数/纳斯达克综合指数 评级区间:6至18个月 行业评级标准 参考基准:香港恒生指数/纳斯达克综合指数 评级区间:6至18个月 利益披露事项 (1)分析员或其有联系者并未担任本研究报告所评论的发行人的高级人员。(2)分析员或其有联系者并未持有本研究报告所评论的发行人的任何财务权益。(3)国泰君安国际控股有限公司及/或其附属公司并未持有本研究报告所评论的发行人的市场资本值的1%或以上。(4)国泰君安国际控股有限公司及/或其附属公司在过去12个月内没有与本研究报告所评论的发行人存在投资银行业务的关系。(5)国泰君安国际控股有限公司及/或其附属公司没有为本研究报告所评论的发行人进行庄家活动。(6)没有任何受聘于国泰君安国际控股有限公司及/或其附属公司的个人担任本研究报告所评论的发行人的高级人员。没有任何国泰君安国际控股有限公司及/或其附属公司有联系的个人为本研究报告所评论的发行人的高级人员。 免责声明 本研究报告并不构成国泰君安证券(香港)有限公司(“国泰君安”)对购入、购买或认购证券的邀请或要约。国泰君安与其集团公司有可能会与本报告涉及的公司进行投资银行业务或投资服务等其他业务(例如:配售代理、牵头经办人、保荐人、承销商或自营投资)。 国泰君安的销售人员，交易员和其他专业人员可能会口头或书面提供与本研究报告中的观点不一致或截然相反的观点或投资策略。国泰君安的资产管理和投资银行业务团队亦可能会做出与本报告的观点不一致或截然相反的投资决策。 本研究报告中的资料力求准确可靠，但国泰君安不会对该等资料的准确性和完整性做出任何承诺。本研究报告中可能存在一些基于对未来政治和经济状况的某些主观假定和判断而做出的前瞻性估计和预测，而政治和经济状况具有不可预测性和可变性，因此可能具有不确定性。投资者应明白及理解投资之目的和当中的风险，如有需要，投资者在决定投资前务必向其个人财务顾问咨询并谨慎抉择。 本研究报告并非针对且无意向任何隶属于或位于某些司法辖区内之人士或实体发布或供其使用，如果此等发布、公布、可用性或使用会违反该司法辖区内适用的法律或规例、或者会令国泰君安与其集团公司因而必须在此等司法辖区范围内遵守相关注册或牌照规定。 © 2025国泰君安证券(香港)有限公司版权所有，不得翻印香港中环皇后大道中181号新纪元广场低座27楼电话:(852)2509-9118传真:(852)2509-7793网址: