一文梳理比特币二层（Layer2）建设的基础知识体系

发布时间：2024-03-16 05:55:09来源：小浣熊下载站作者：

作者：付少庆，SatoshiLab 出品，来源：万物岛 BTC 工作室

1. 比特币 Layer 2 的使命与挑战

比特币铭文热潮的兴起，犹如为比特币生态开启了一扇新的大门，吸引了众多目光回流。Layer 2 技术建设在比特币生态中扮演着至关重要的角色，旨在解决区块链世界中的基础问题，如公开透明性、去中心化、安全性、计算能力、性能（TPS）、存储和隐私等，并通过降低成本、增加容量和定制特性这三个维度来提升整个系统的效率和用户体验。

1.1 区块链的基础需求与 Layer 2 的作用

要理解 Layer 2 需要解决的问题，首先要深入剖析区块链系统的基本特性。区块链被视为一台“世界计算机”，其内部需求与外部使用者需求交织，形成一个复杂的平衡体系。Layer 2 构建的目的在于弥补一层网络的不足，将不适合直接在一层上处理的任务转至二层完成，以实现性能优化和技术拓展。

1.2 分层设计的重要性

分层设计是人类应对复杂系统的一种高效方法论，它有助于模块化开发、易于维护及扩展。就如同计算机网络的 OSI 七层模型或 TCP/IP 四层模型，比特币的 Layer 2 建设也遵循这一原则，通过不同层次的技术创新来提升整体性能和适应多样化应用需求。

2. 比特币 Layer 2 的三种主要构建思路

比特币 Layer 2 的发展路径主要包括基于链式结构、分布式系统以及中心化系统三种类型。其中，基于链的扩展路线类似 EVM 结构，已有的案例如 Polygon、Arbitrum 等；分布式系统则以闪电网络为代表，采用 Channel 结构并探索图灵完备方案如 RGB；而基于中心化索引结构的建设方式虽存争议，但项目如 Ordinals 也展示了另一种可能性。

2.1 基于链式结构的优缺点

基于链式结构的 Layer 2 扩展能较好地保持区块链特性，降低交易成本且实现一定的功能扩展，但受限于区块链本身的限制，可能导致性能提升有限，甚至牺牲部分去中心化程度和安全性，从而催生了更上层的 Layer 3 或 Layer 4 构想。

2.2 基于分布式系统的优缺点

分布式的 Layer 2 方案如闪电网络具有高度去中心化、无限扩展性和潜在卓越性能的优点，但在技术实现和价值传递方面存在较大挑战。RGB 协议尝试在分布式环境中实现图灵完备，其未来发展值得关注。

2.3 基于中心化系统的优缺点

虽然中心化结构的二层建设因其成熟度高和高性能而受到关注，但极度中心化的特性使其对一层网络的扩展十分有限，更多作为临时补充解决方案。

2.4 更广义的二层概念与上层应用

随着不同结构类型的二层建设逐步完善，它们将在满足特定场景需求的基础上，支撑起更为丰富多元的 Web3 应用，推动“Mass Adoption”成为现实。

3. 一层与二层间的连接技术

一层与二层网络间的技术关联，如跨链技术、隔离验证技术、侧链技术、State Channel 技术和 Plasma 技术等，都是实现二者有效衔接的关键。这些连接技术的选择和实施效果直接影响到二层建设的质量和上层应用的发展潜力。

3.1 参照冯诺依曼结构看区块链发展

从宏观角度看，区块链“世界计算机”的发展历程可类比传统冯诺依曼架构计算机，都在经历从底层算力、存储能力的扩展，到上层应用软件生态的丰富和完善。当前区块链尚处于早期发展阶段，未来有望在更多领域展现其巨大潜力。

4. 当前比特币 Layer 2 建设概况

4.1 已运行的比特币二层项目

文章详细介绍了已经成功运行的比特币二层项目，如 Lightning Network（闪电网络）、Liquid、Rootstock（RSK）、RGB、Stacks 等，以及较新的项目如 B² Network、BEVM、Dovi、Map Protocol、Merlin 和 Bison。这些项目的成功运行，不仅体现了比特币二层建设的多元化趋势，也为比特币生态带来了更丰富的应用场景和更高的性能表现。