为AI而生！0G Chain：如何突破以太坊扩容瓶颈，实现无限可扩展的 Layer1

2025-11-11 · 11min · Paxon Qiao

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为AI而生！0G Chain：如何突破以太坊扩容瓶颈，实现无限可扩展的 Layer1

为AI而生！0G Chain：如何突破以太坊扩容瓶颈，实现无限可扩展的 Layer1

在区块链迈向 AI 原生时代的今天，数据处理和计算吞吐量成为衡量基础设施的关键指标。传统 Layer1 如以太坊面临着出块慢、确认时间长、交易费浮动大等扩容挑战，难以支撑大规模 AI 工作负载。

0G Infinite Scalable Chain 正是针对这一挑战而生的解决方案。它作为一条专为人工智能优化的 EVM 兼容公链，正在重新定义高性能区块链的架构范式。本文将带您系统了解区块链扩容的核心难题，并深入解析 0G Chain 如何基于 CometBFT 共识与 Reth 执行层构建出高吞吐、低延迟的链上系统。

0G Chain 是一条面向 AI 定制化的高性能 EVM 兼容 Layer1 区块链。它旨在解决传统区块链的扩容难题，采用 CometBFT 共识和基于 Reth 的执行客户端。0G Chain 通过模块化、流水线和状态数据分片等架构创新，实现了单区块快速最终确认和高吞吐量，为大规模 AI 应用提供了高性能、低延迟的底层基础设施。

0G Infinite Scalable Chain

0G 是一条 AI 定制化的 EVM 兼容高性能 Layer1。

0G 的共识客户端基于 CometBFT。

0G 的执行客户端基于 Reth。

0G Chain 是一条专为人工智能应用而构建的区块链。您可以将其理解为以太坊，但针对人工智能工作负载进行了优化，吞吐量显著更高。

区块链扩容难题
CometBFT
0G Chain 架构

为什么区块链扩容很难？

以太坊扩容问题

出块速度慢
交易确认时间长
交易费浮动

区块链扩容方案全景图（Layer1 & Layer2）

mindmap
  root((扩容方案))
    Layer1
      区块数据 Blockdata
        SegWit
      共识算法 Consensus
        Algorand / Avalanche
      分片 Sharding
        ChainSpace
      并行 Parallel
        Aptos / Sui / Monad
    Layer2
      通道 Channel
        状态通道 State Channel
          Lightning Network
      侧链 Side Chain
        Matic
      Rollup
        ZK Rollup
          Starknet / ZKSync / Scroll
        Optimism Rollup
          Optimism / Base
      混合方案 Hybrid
        Teechain

Web3 扩容架构图：Layer1 与 Layer2 技术路线

graph LR
  A[扩容方案] --> B[Layer 1]
  A --> C[Layer 2]

  %% Layer 1 部分
  subgraph B1[Layer 1 扩容方式]
    B --> B2[区块数据 Blockdata<br/>SegWit]
    B --> B3[共识算法 Consensus<br/>Algorand / Avalanche]
    B --> B4[分片 Sharding<br/>ChainSpace]
    B --> B5[并行 Parallel<br/>Aptos / Sui / Monad]
  end

  %% Layer 2 部分
  subgraph C1[Layer 2 扩容方式]
    C --> C2[通道 Channel]
    C2 --> C3[状态通道 State Channel<br/>Lightning Network]

    C --> C4[侧链 Side Chain<br/>Matic]

    C --> C5[Rollup]
    C5 --> C6[ZK Rollup<br/>Starknet / ZKSync / Scroll]
    C5 --> C7[Optimism Rollup<br/>Optimism / Base]

    C --> C8[混合方案 Hybrid<br/>Teechain]
  end

共识

单区块共识慢
最终确认慢

计算

区块间串行
区块内交易间串行（并行执行交易）

存储

读写放大问题

如何解决这些问题？优化方向

CometBFT 共识

基于 CometBFT 的 POS，确保在每台机器上以相同的顺序记录相同的交易，并且在一个区块达到最终确认性。

模块化

基于 ABCI（Application Blockchain Interface）通过一个标准的接口连接共识层和应用层，允许开发者用任何编程语言构建应用层，无需修改共识引擎本身。

流水线

将区块执行流程切分为若干个流水线阶段，各个阶段之间可并行执行，最终效果是单个区块执行时间约等于最长阶段。

状态数据分片

将状态树拆解为若干小树，这些小树按照硬件配置聚合为若干数据库，这些数据库可独享磁盘，充分利用多盘IOPS。

CometBFT

20 世纪 80 年代 拜占庭共识 以学术研究为主，缺少落地的场景
2014年Tendermint 将学术 BFT 与区块链融合，成为POS先驱
2016年 Ethermint 将 Tendermint 共识协议的特性引入以太坊和EVM应用
2023年 CometBFT 长期愿景是成为可靠、安全、大规模、特定应用区块链复制引擎的首选（区块链构建工具）
2024年 0G Chain 选择基于 CometBFT 开发

CometBFT - 共识引擎

CometBFT 共识决定节点如何提议、投票和最终确定新交易区块的底层规则集。该引擎类似于严格的规则手册，迫使所有诚实的节点做同样的事情并得出相同的结论。

CometBFT 共识是一个单区块就能达成的共识。

CometBFT 共识流程（类似 Tendermint） 的状态流转图

flowchart LR
  %% 节点定义
  A([New Height]):::diamond --> B[Propose]:::green

  %% Proposal 阶段
  B -->|Invalid block or not received in time| C[Prevote Nil]:::yellow
  B -->|Valid block| D[Prevote Block]:::green

  %% Prevote 阶段
  C --> E{{Wait for prevotes from +2/3}}:::red
  D --> E

  %% Precommit 阶段
  E -->|no +2/3 prevote for block| F[Precommit Nil]:::yellow
  E -->|+2/3 prevote for block| G[Precommit Block]:::green

  F --> H{{Wait for precommits from +2/3}}:::red
  G --> H

  %% Commit 阶段
  H -->|+2/3 precommit for block| I[Commit]:::green
  H -->|no +2/3 precommit for block| J[New Round]:::yellow
  J --> A

  %% 样式定义
  classDef green fill:#A7E3A7,stroke:#3B873E,stroke-width:2px,color:#000;
  classDef yellow fill:#F8E39A,stroke:#B8860B,stroke-width:2px,color:#000;
  classDef red fill:#F5A6A6,stroke:#C00,stroke-width:2px,color:#000;
  classDef diamond fill:#9DD4F5,stroke:#2980B9,stroke-width:2px,color:#000;

CometBFT - ABCI

ABCI 是连接应用程序和 CometBFT 共识引擎的接口，在 CometBFT 框架下，应用程序是特定于应用程序的区块链的逻辑程序。开发者不是在主流区块链上编写 dApp，而是使用 CometBFT 和 ABCI 构建一个完整的区块链，该区块链针对其特定应用程序（例如 AI）进行了定制。

ABCI（Application Blockchain Interface）在 CometBFT 架构中的工作流程 的图

flowchart LR
  %% 节点定义
  subgraph CometBFT["CometBFT 共识引擎"]
    Mempool[Mempool]:::yellow
    Proposer[Proposer]:::yellow
    Consensus[Consensus Logic]:::yellow
    NewBlock[New Block]:::yellow
  end

  subgraph ABCI["ABCI 接口"]
    CheckTx[CheckTx]:::blue
    TxResult[TxResult]:::blue
    Process[BeginBlock<br>DeliverTx<br>...<br>EndBlock<br>Commit]:::blue
  end

  subgraph App["Application Logic 应用逻辑"]
    AppLogic[Application Logic]:::yellow
  end

  %% 流程连线
  Mempool -- Proposal Txs --> Proposer
  Proposer --> Consensus
  Consensus --> NewBlock
  Mempool -. Reap .-> Proposer

  %% 与 ABCI 的交互
  Mempool --> CheckTx
  CheckTx --> AppLogic
  AppLogic --> TxResult
  TxResult --> Mempool

  NewBlock --> Process
  Process --> AppLogic
  AppLogic --> TxResult
  TxResult --> Consensus

  %% 样式定义
  classDef yellow fill:#FDE68A,stroke:#B8860B,stroke-width:2px,color:#000;
  classDef blue fill:#A7C7E7,stroke:#003366,stroke-width:2px,color:#000;

🧩 图解逻辑说明

左侧黄色方框 表示 CometBFT 的核心组件：
- Mempool：交易池
- Proposer：提出区块的节点
- Consensus Logic：共识逻辑
- New Block：新区块生成
右侧黄色方框 表示用户定义的 Application Logic（应用逻辑）。
中间蓝色部分（ABCI） 是连接二者的接口层，负责交易验证和状态更新。

CometBFT 优势

为什么选择 CometBFT

安全性
可扩展性
快速确认性
模块化

0G Chain 的架构

Ethereum node 架构图

flowchart LR
    %% 子图：Web3 Library
    subgraph Client["Web3 Library"]
        beacon[web3.beacon]
        eth[web3.eth]
    end

    %% 子图：Ethereum Node
    subgraph Node["Ethereum node"]
        direction TB
        Consensus[Consensus client]:::orange
        Execution[Execution client]:::orange

        Consensus -- "Engine API" --> Execution
    end

    %% 连接
    beacon --> Consensus
    eth --> Execution
    Consensus -- "p2p" --> Out1((...))
    Execution -- "p2p" --> Out2((...))
    Out1 -.-> Out3((...))
    Out2 -.-> Out4((...))
    Out3 -.-> Out5((...))
    Out4 -.-> Out6((...))

    %% 样式定义
    classDef orange fill:#FBD5A7,stroke:#D2691E,stroke-width:2px,color:#000;

💡 图解说明

Web3 Library 是应用层访问入口，包括：
- web3.beacon → 连接 Consensus Client（共识层）
- web3.eth → 连接 Execution Client（执行层）
Ethereum node 内部结构：
- Consensus client：负责区块验证、共识与 p2p 网络
- Execution client：负责交易执行、状态管理与 p2p 网络
- 两者之间通过 Engine API 通信
外部的箭头表示与其他节点的 p2p 网络交互

0G Chain 的架构

flowchart LR
    %% 子图：0G Library
    subgraph Client["0G Library"]
        chain[0g-chain]
        reth[0g-reth]
    end

    %% 子图：0G Node
    subgraph Node["Node"]
        direction TB
        Consensus[Consensus client<br/>based on CometBFT]:::orange
        Execution[Execution client]:::orange

        Consensus -- "Engine API" --> Execution
    end

    %% 连接关系
    chain --> Consensus
    reth --> Execution
    Consensus -- "p2p" --> Out1((...))
    Execution -- "p2p" --> Out2((...))
    Out1 -.-> Out3((...))
    Out2 -.-> Out4((...))
    Out3 -.-> Out5((...))
    Out4 -.-> Out6((...))

    %% 样式定义
    classDef orange fill:#FBD5A7,stroke:#D2691E,stroke-width:2px,color:#000;

💡 图解说明

0G Library：提供访问接口（0g-chain 与 0g-reth）
Node（0g Chain 节点）：
- Consensus client：基于 CometBFT 共识
- Execution client：执行交易逻辑
- 通过 Engine API 进行协调
p2p 通信：每个客户端都与网络中其他节点通信

0g Chain Block Proposal Flow（区块提议流程）

0g Chain 中 CL（共识层）与 EL（执行层） 之间通过 Engine API 交互的过程

sequenceDiagram
    participant CL
    participant EL

    CL->>CL: Block Building, Success
    CL->>CL: Validator is assigned to propose
    CL->>CL: Fill BeaconBlock up to execution_payload

    CL->>EL: engine_forkchoiceUpdatedV2(ForkchoiceState, PayloadAttributes)
    EL-->>CL: {payloadStatus: {status: VALID, ...}, payloadId: buildProcessId}

    CL->>EL: engine_getPayloadV2(PayloadId)
    EL-->>CL: {executionPayload, blockValue}

    CL->>CL: Put the ExecutionPayload on the BeaconBlock
    CL->>CL: Compute state_root
    CL->>CL: Propagate block

💡 图解说明

CL (Consensus Layer)：执行区块提议与组装。
EL (Execution Layer)：根据 Engine API 请求，构建并返回 execution payload。
流程：
1. 验证者被分配到提议区块。
2. 通过 engine_forkchoiceUpdatedV2 通知执行层构建 block payload （Build execution_payload）。
3. 执行层返回 payloadId。
4. 共识层调用 engine_getPayloadV2 获取最终的 executionPayload。
5. 将其放入 BeaconBlock，计算 state_root，最后广播区块。

0g Chain Block Validation Flow（区块验证流程）

区块验证（Block Validation）阶段

sequenceDiagram
    participant CL
    participant EL

    CL->>CL: Block Validation, VALID
    CL->>CL: Receive new beacon block
    CL->>CL: Extract ExecutionPayload from block
    CL->>EL: engine_newPayloadV2(ExecutionPayload)
    EL-->>EL: All requirements are met and payload is considered valid
    EL-->>CL: {status: VALID, ...}

💡 图解说明

阶段：这是区块验证阶段（Validation Phase）。
流程描述：
1. CL 收到新的 Beacon Block；
2. 从中提取 ExecutionPayload；
3. 通过 engine_newPayloadV2 向 EL 提交该 Payload；
4. EL 验证 Payload，若符合要求则返回 {status: VALID, ...}；
5. 最终确认该区块在执行层和共识层都被视为有效。

以太坊分为两类客户端：

以太坊的执行客户端

⚙️ 执行层（Execution Layer, EL）客户端

负责执行 EVM 交易、状态更新。常见的有：

Reth
Geth
Nethermind
Besu
Erigon

Reth 为什么性能更好

Rust 语言
状态压缩技术
分阶段同步区块

以太坊的共识客户端

🧠 共识层（Consensus Layer, CL）客户端

负责区块提议、验证、出块与共识。常见的有：

Prysm
Teku
Lighthouse
Nimbus
Lodestar

📝 总结

0G Chain 成功将传统区块链架构的瓶颈作为主要优化方向。它通过结合 CometBFT 的单区块快速确认特性与 Reth 客户端的高性能执行，实现了 CL（共识层）和 EL（执行层）的解耦与高效协作。其引入的模块化、流水线处理和状态数据分片等创新架构，显著提升了系统的吞吐量和处理效率。

0G Chain 的出现，不仅是一条新公链的诞生，更是一次面向 AI 计算时代的底层系统革新。它以模块化、可扩展的设计理念，为未来 AI 与区块链融合的基础设施提供了强有力的支撑，标志着高性能 EVM Layer1 架构进入了一个新的阶段。

为AI而生！0G Chain：如何突破以太坊扩容瓶颈，实现无限可扩展的 Layer1

0G Infinite Scalable Chain

为什么区块链扩容很难？

以太坊扩容问题

共识

计算

存储

如何解决这些问题？优化方向

CometBFT 共识

模块化

流水线

状态数据分片

CometBFT

CometBFT - 共识引擎

CometBFT - ABCI

🧩 图解逻辑说明

CometBFT 优势

0G Chain 的架构

Ethereum node 架构图

💡 图解说明

0G Chain 的架构

💡 图解说明

0g Chain Block Proposal Flow（区块提议流程）

💡 图解说明

0g Chain Block Validation Flow（区块验证流程）

💡 图解说明

以太坊的执行客户端

⚙️ 执行层（Execution Layer, EL）客户端

Reth 为什么性能更好

以太坊的共识客户端

🧠 共识层（Consensus Layer, CL）客户端

📝 总结

参考