从理论到实践：Alephium分片革命技术创新与市场前景

引言

Alephium是一个采用了分片技术的POW区块链，它创建了独特的分片技术Blockflow，将UTXO模型、DAG和分片技术相结合，创建出第一个支持单步跨分片交易的横向扩展算法。同时又将UTXO模型改进成为sUTXO模型。Alephium旨在创建一个具有高吞吐量和低交易费用的可扩展区块链，同时具备以太坊的高级可编程性以及比特币的可靠性和安全性，从而打造一个“具有可靠智能合约解决方案的可扩展比特币”。自2024年8月矿机厂商比特大陆宣布推出首款Alephium矿机，使Alephium又一次重回市场的视野之中。

项目基本信息

基础信息

网站：https://alephium.org/

推特：https://x.com/alephium，粉丝4.1万

Discord：https://discord.com/invite/XC5JaaDT7z

TG：https://t.me/alephiumgroup

白皮书: https://github.com/alephium/white-paper/blob/master/alephium.pdf

上线时间：代币于2021年上线

项目团队

核心团队

融资情况

Alephium已通过一轮融资筹集约360万美元。

种子轮

2021年9月，Alephium开启了预售，由Alphemy Capital 牵头，White Paper Capital和Archery Blockchain参与，其中一部分为个人购买。

从融资具体情况可以看出，Alephium并没有受到业内头部机构的投资，并且融资金额较小，对其日后发展受到了一定的影响。

开发实力

2019年Alephium立项，由联合创始人Cheng Wang创立。项目发展的关键事件如表所示：

从Alephium的发展路线图来看，Alephium经过数次升级以及新功能开发，Alephium团队均能够做到准时的将项目协议升级或者新功能的开发，可以看出Alephium的技术开发团队的实力还是过关的。

运行模式

由于使用UTXO的去中心化货币系统中通常存在大量的UTXO（未使用的交易输出）。每个UTXO在流图中都没有后继者，这将导致UTXO很容易被攻击者篡改。在区块链技术中，尤其是单链方法中，这种交易流被扁平化为一个单一的交易链，因此每个交易都有输出依赖关系。虽然这样的系统实现起来很简单，也很容易证明其安全性，但它的缺点是在交易中引入了太多不必要的依赖关系。它强制对所有事务进行总体排序，而事实上它们只形成了部分排序。完全排序事务的主要缺点是不鼓励并行事务确认，这会降低吞吐量，增加整个系统的延迟。Alephium采用了创新性的分片技术Blockflow，在Blockflow中，所有用户被分为G个独立的组。对于每个i；j 2 G，存在一个交易分片，其中包含来自组i到组j的所有交易。因此，总共有G × G个交易分片。在Alephium的加密货币系统中，要求每个交易分片应构建为一个区块链，以便同一交易分片中的所有交易都能完全排序。不同交易分片中的交易可以并行提交，只要顺序不违反交易流图中的所有基本依赖关系。Alephium在本文中使用PoW来实现所有分片的最终性，但任何其他最终性算法都可以调整以与BlockFlow一起工作。

Alephium采用的可扩展的UTXO模型（sUTXO），是将传统的UTXO交易模型应用于Alephium的交易分片机制存在一个问题。假设Alice（地址i）有一个100个币的UTXO。她想把90个币发送给Bob（地址j）。这将产生两个新的UTXO：一个给Bob，另一个给Alice，包含剩余的币。如果Alice来自组i，而Bob来自组j，那么有两种方法可以创建交易，如下图所示。Alice可以使用她当前的地址作为新的UTXO，或者在组j中使用一个新地址作为新的UTXO。出于隐私和安全原因，建议使用新地址。通过这种分片的UTXO模型，可以将所有交易分成G×G个分片。因此，在BlockFlow的共识算法中，总共有G×G条链。每条链负责一个交易分片。为了简单起见，用Chaini;j来表示由Gi到Gj的交易组成的链。Chaini;j依赖于Chaink;i中的交易，对于所有k∈G，作为UTXO模型的结果。对于组i中的用户，只需下载Chainj;i中所有j∈G和Chaini;k中所有k∈G的数据，就可以知道所有相关的交易。对于每个用户，这意味着2G−1条链，而不是所有的G×G条链。这有助于BlockFlow算法的可扩展性，因为每个用户只需处理整体网络数据的一部分。不同链中的区块可以并行提交。这也会使挖矿更高效。

来源于Alephium白皮书

综上所述，Alephium独特的分片模型Blockflow采用可扩展的UTXO模型，结合DAG和分片技术，是第一个支持单步跨分片交易的横向扩展算法。这一创新的设计使得Alephium能够在区块链领域取得突破性进展，为用户提供高效、安全的交易体验。通过Blockflow，Alephium有效地解决了传统区块链系统中交易速度慢、吞吐量低的问题。

Alephium的创新技术介绍

1. Blockflow：Blockflow是第一个基于UTXO的分片模型，它将sUTXO、DAG和分片技术相结合，原生单步跨分片交易确保Alephium与单链区块链一样高效，同时在节点之间分散交易负载。在保证了交易快速的同时也提高了链上的扩展性。在2024年6月Alephium进行了Rhône升级之后，Alephium将链上出块时间降低至16秒，理论上链上TPS可达到10000，远超升级之前的400TPS。
2. PoLW共识（Proof of Less Work）：Alephium调整了传统的工作量证明，以通过能源密集度较低的共识机制实现类似的安全级别。Alephium的矿工在使用矿机挖矿的同时需要燃烧ALPH代币来确认区块并解决哈希问题，利用PoLW来降低挖矿过程中能源的消耗，经Alephium团队计算，通过PoLW挖矿能够使POW挖矿的能源消耗降低87%。
3. sUXTO（Stateful UTXO）：sUTXO模型将区块链技术中的可变状态和不可变状态做了一次融合。结合了比特币 UTXO模型的安全性和以太坊账户模型的灵活性，用来达到支持智能合约的可变状态。第一次赋予了比特币UTXO模型高扩展性，使得在其链上的项目真正成为了Dapp。
4. Alphred：Alphred是Alephium基于sUTXO模型的虚拟机，Alphred采用了更先进的堆栈虚拟机设计，使得合约代码体积更小，使用 gas 更少，执行效率更高。这样一来，开发者可以将更多精力投入到业务逻辑的开发中，而不是浪费时间在修补漏洞或者优化性能上。Alphred在安全方面的改进十分突出，从协议层面上杜绝了资产的重入攻击以及禁止了闪电贷。Alphred设计了全新的APS系统，资产使用需即时批准，且简化了用户操作。这些改进提高了合约的安全性和可靠性，为用户和开发者提供了更好的保障。 Alphred引入了Ralph语言，相比传统的智能合约编程语言，Ralph具有更强的表达能力和安全性，使开发者可以更轻松地编写复杂的智能合约，而无需担心常见的安全漏洞。

Alephium通过使用Alphred虚拟机，采用了PoLW共识、Blockflow分片模型和sUTXO模型，将比特币区块链的安全性、不可篡改性和以太坊区块链的灵活性、可扩展性相结合，形成了一个同时具备区块链技术中可变状态和不可变状态的区块链，是对区块链技术进行的一次创新。Alephium再一次去解决了不可能三角的问题，在不牺牲去中心化的前提下，尽量的扩展了安全性和可编程性，使Alephium链上的用户和开发者享受到了高安全性和高扩展性。

与同赛道项目相比的创新

Alephium本质上是一个POW公链，其竞争对手是FLUX、KAS、CKB等公链项目。

1. 可编程Gas费交易：Alephium通过Rhône升级引入了可编程无燃气交易，使用户在不持有ALPH代币的情况下更容易与 dApps进行交互。该功能允许智能合约支付交易的燃气费。该功能通过名为PayForGas的新虚拟机指令实现，为开发者创建多样化的交易费用模式提供了灵活性，例如为特定活动或用户补贴燃气费。这也显著增强了用户体验。无Gas费交易进一步推动了区块链技术在实际应用中的可行性，为用户和开发者提供了更多便利和选择。
2. 低链上存储费用：Alephium通过Rhône升级将合约存储费用减少了90%，存储费用从1美元的ALPH降至0.1美元的ALPH。部署智能合约时需要支付这笔费用，以防止链上无限制的使用存储功能。存储费用的降低将有助于部署更多的智能合约，支持需要大量合约的NFT集合等。现有合约将不受影响。
3. 将分片和UTXO模型结合：Alephium采用了BlockFlow的新型分片算法，通过增强BTC的UTXO模型实现了可扩展性。同时，利用DAG数据结构在不同的分片之间达成共识，从而实现了理论上每秒高达10,000次交易的处理能力，远远超过比特币的7TPS和以太坊的27TPS。同时Alephium使用有状态的sUTXO模型，可确保与以太坊账户模型类似的第1层可扩展性和高可编程性但具有增强的安全性。
4. 采用自己的虚拟机Alphred：Alphred虚拟机是一个基于sUTXO模型的虚拟机，是Alephium根据自己区块链的特性而创造的，Alephium区块链使用Alphred虚拟机能够达到使得合约代码体积更小，使用 gas 更少，执行效率更高的目的，并且使用Ralph语言，对项目开发者更加友好。使Alephium可以大规模地引Defi类项目。是使Alephium具有可编程性的基础。
5. 采用了PoLW共识：Alephium作为一条POW公链，其将传统的POW机制中引入了代币经济学，创造出了PoLW共识机制，实现了通过能源密集度较低的共识机制实现类似的安全级别。在Alephium的挖矿设计当中充分的考虑了环保的因素，优化PoW的计算资源使用，降低网络的能耗，Alephium的矿工将需要燃烧ALPH代币来确认区块并解决哈希问题，将POW挖矿消耗的能源降低87%。
6. 对NFT的支持：Alephium可以支持 NFT的创建，从而增加其可用性。用户可以对资产进行代币化并创建收藏品、游戏内资产、艺术品等。 Alephium用户还可以使用区块链浏览器验证和研究 NFT，无需第三方。

综上所述，Alephium相较于其他POW公链项目具备了低Gas费、低存储费用、低能耗、高性能等优势，通过使用PoLW共识机制、BlockFlow和Alphred虚拟机，使得Alephium同时拥有了比特币区块链的安全性、不可篡改性和以太坊区块链的灵活性、可扩展性，为链上用户和项目开发者提供了较多的便利。

项目模型

业务模型

Alephium是一条POW公链，所以Alephium经济模型由三者角色组成：矿工，应用开发者，区块链应用用户。

矿工：Alephium的矿工是网络正常运行安全的维护者。Alephium矿工通过使用专业矿机来遵守PoLW共识机制来起到保护Alephium网络安全的作用。矿工在使用矿机进行挖矿的同时，也需要消耗一定比例的ALPH代币进行挖矿。Alephium通过使用PoLW共识机制使矿工的挖矿成本不变但是降低了能耗的需求量。所以矿工在挖矿的时候不仅需要矿机也需要一定数量的ALPH代币。

应用开发者：因为Alephium归根结底是一个公链项目，所以对于公链项目来说至关重要的是生态中有足够多的项目和用户来参与，根据Alephium的特点可以分析出，Alephium现在更加适合Defi、对交易费用敏感并且需要频繁交互的项目以及NFT项目的广泛使用。

区块链应用用户：用户或者项目方在Alephium网络上支付的Gas费是Alephium的主要收入来源。

从以上分析可以看出Alephium的收入是：

• 应用开发者和存储用户支付的Gas费

代币模型

根据白皮书显示：ALPH总量10亿，其86%预留给矿工进行挖矿，预期在主网开启后的82年内被挖掘完毕。剩余的 14%用于生态系统、销售、团队和财务分配。现在ALPH的流通量为87,610,963枚，总供应量为202,300,884枚，其流通率是20.23%。

其中挖矿过程中并不设置减半机制，但是区块奖励会根据网络哈希率和时间戳动态调整。目前主要是基于时间的奖励在决定发行计划，这意味着奖励数量在逐渐线性减少，随后会保持恒定。

14%的代币分配如下：

代币的赋能

根据白皮书显示，ALPH代币在Alephium中的用途如下：

1. 矿工奖励：网络中的矿工获得用于挖掘新区块的ALPH代币，这要求他们维护Alephium区块链的安全共识。
2. 挖矿消耗：矿工在进行挖矿的时候除了需要贡献算力之外，也需要矿工去消耗一定数量的代币。
3. 合约存储租金：Alephium区块链上每个智能合约需要存储 0.1 个ALPH作为合约存储租金。
4. 交易费用：在区块上进行交易的用户将必须以ALPH代币支付交易费用。

ALPH的价值判定

根据白皮书介绍，在Alephium区块链中，ALPH代币存在通缩效应，在Alephium的设定中有三种：

在Alephium链上的交易费用被全部燃烧不再进入供应；矿工挖矿时需要燃烧部分ALPH代币才能够启动挖矿； Alephium上每个智能合约需要存储0.1个ALPH作为合约存储租金，虽然不是燃烧但是也能够达到减少流通ALPH代币的效果。

Alephium项目对ALPH代币赋能较多是其优点，但是也存在两个缺陷：

一方面，作为融合了POS机制的代币，并没有加入质押机制，这样减少了控制ALPH代币流通量的一个手段，也降低了用户持有ALPH代币的动力；另一方面，Alephium挖矿机制中并不设定减半机制，而是根据根据网络哈希率和时间戳动态进行调整，也就是在全网算力较少的时候分发代币较多，在算力较多时减少代币的供应，这项设定容易让项目陷入正/负循环当中，当项目并不火热的时候，矿工就会获得更多的代币，矿工为了维持挖矿成本就会不断的出手代币来变现成电费，从而进一步打压了币价的上涨。

代币价格表现

ALPH代币价格走势（数据来源：https://www.coingecko.com/en/coins/alephium）

根据Coingecko统计数据，ALPH自2023年9月近一年以来，价格已经上涨超过27倍（最低点0.14美元，最高点3.87美元），主要交易场所为Bitget，Gate，Uniswap等交易所。ALPH并没有上线一线交易所也是其缺点之一。

市值

ALPH现币价为1.69美元，现流通量为87,610,963枚，市值为：1.4851亿美元。

FDV

ALPH现币价为1.69美元，总流通量为10亿枚，市值为：16.9亿美元。

日均交易量

ALPH日均交易量大概在161万美元上下。

ALPH每日交易量（数据来自：https://www.coingecko.com/en/coins/alephium/historical_data）

ALPH的日交易量161万美元，其流通市值约为1.4851亿美元，虽然换手率只有1.08%，属于偏低水平，主要是因为Altcoin市场近期交易情绪低迷，并且ALPH在市场上并没有引起市场的关注。

Alephium算力

Alephium哈希率（数据来自：https://explorer.alephium.org/）

由图可以看出，Alephium的算力一直是处于上升态势，由此可以得出，有越来越多的矿工加入，并且预计在比特大陆的ASIC矿机投入使用之后，Alephium的算力还会进一步的提升。

链上交易量

Alephium链上每日交易量（数据来自：https://explorer.alephium.org/）

由图可以看出Alephium链上交易量并不稳定，上下波动幅度较大。从而我们可以得出Alephium链上活动并不频繁，受到市场走势影响较大。

新用户增量

Alephium新用户每日增量（数据来自：https://dune.com/kov0x/alephium-alphbridge）

可以看出新用户数量在近半年的增速一直较低。

生态项目

Alephium生态项目（数据来源：https://www.alph.land/）

从图中我们可以看出Alephium生态项目一共有77个项目，其中基础设施建设类别的最多是19个，Defi类的是15个。但是其中最能反映整个生态是否繁荣的指标 — Defi类项目TVL只有1510万美元，数量非常少，可以看出整个Alephium生态发展仍处于初创阶段，并没有较为知名的项目，其整个生态项目总量也过少。

项目风险

1. Alephium的代币机制存在一些问题。一方面，尽管其代币融合了POS机制，但缺乏质押机制，这使得控制ALPH代币流通量的手段减少，用户持有代币的动力也随之降低。另一方面，Alephium的挖矿机制没有设定减半机制，而是根据网络哈希率和时间戳进行动态调整。这意味着在全网算力较低时，代币的分发量会增加，而在算力较高时则会减少供应。这种设计可能导致项目陷入正/负循环。
2. Alephium作为一个在2019年成立的老项目，在2021年主网上线后就一直发展其生态环境建设，但是近3年来并没有较大的发展，虽然其生态内各种类别的项目都被开发，但是链上用户较少，生态内缺乏用户。而对于公链项目来说，生态建设的繁荣程度直接影响了该公链是否成功。
3. Alephium项目缺乏有深厚背景的机构投资，并且融资金额较少。会直接影响其后续项目和生态的发展，并没有很多的优秀资源进行对接。

总结

Alephium独特的分片模型Blockflow采用可扩展的UTXO模型，结合DAG和分片技术，是第一个支持单步跨分片交易的横向扩展算法。这一创新的设计使得Alephium能够在区块链领域取得突破性进展，为用户提供高效、安全的交易体验。通过Blockflow，Alephium有效地解决了传统区块链系统中交易速度慢、吞吐量低的问题。所以Alephium具有相当的创新意义。并且Alephium制定的代币模型中给ALPH相比其他项目代币更多的赋能，在给ALPH代币创造通缩环境上创造了非常大的优势。

但是Alephium的代币机制存在一些问题，缺少质押机制的同时在控制代币分发量的机制上存在可能出现负循环的风险。并且作为一个公链项目最主要的生态环境上来看，Alephium的链上生态环境并不繁荣，并且Alephium项目缺乏有深厚背景的机构投资，并且融资金额较少，这对Alephium项目的后续发展存在非常大的限制。

总而言之，Alephium项目本身采用分片模型Blockflow，同时使用了PoLW共识机制，使Alephium的项目技术在POW赛道项目中占据了一定的优势。但是其最重要的项目生态发展并不理想，并且缺少大资金和机构的支持，所以对Alephium项目今后的发展并不十分看好。