區塊鏈的第 1 層與第 2 層解決方案科普及探討

如果您是加密貨幣的投資者，在閱讀加密白皮書時，您可能會看到短語“Layer 1”（第一層）或“Layer 2”（第二層）。您可能會混淆這兩個短語的含義以及與區塊鏈的關系。實際上，Layer 1 和 Layer 2 是區塊鏈可擴展性的解決方案，本文將解釋這兩個概念及其擴展解決方案。

什么是第 1 層區塊鏈？

加密中的“Layer-1”是指基本的主要的區塊鏈架構。這是一個區塊鏈網絡的主要結構。例如，比特幣、以太坊和萊特幣鏈是第 1 層區塊鏈。它們是底層架構。

什么是第 2 層區塊鏈？

第 2 層區塊鏈是指建立在其他底層區塊鏈之上的網絡。它由第三方構建并與Layer 1合作，可以增加節點數量，并提升吞吐量。

第 1 層和第 2 層有什么區別？

舉個最經典的例子，比特幣和閃電網絡，比特幣是第 1 層網絡，而閃電網絡（Lightning Network）是第 2 層網絡，因為它工作在比特幣之上。這是Layer 1和Layer 2的主要區別。但是，我們更關心區塊鏈的可擴展性，所以不得不提Layer 1解決方案和Layer 2 解決方案。它們是提高網絡可擴展性的方法。Layer 1 解決方案嘗試直接修改原始區塊鏈網絡，而Layer 2 解決方案部署另一個并行網絡以方便交易，無需與原始網絡混淆。

第 1 層的問題是什么？

對于第 1 層區塊鏈，明顯的問題是確認時間和高昂的交易費用。以比特幣為例，所有的交易都要經過多個節點的驗證，節點競爭計算一個復雜的數學難題以獲得獎勵。這是驗證區塊鏈數據并剔除不良行為者的有效方法。但是，如果越來越多的用戶涌入網絡，吞吐量需求將成為一個嚴重的問題。確認時間會變慢，gas費會增加。

第 1 層擴展解決方案原理

為了增加吞吐量，有幾種第 1 層解決方案。Layer 1 解決方案的基本規則是改進基礎協議本身，使整個系統更具可擴展性。常見的第 1 層解決方案是：

• 切換共識協議
• 更改塊大小
• 分片

以太坊等項目正在將共識協議從 PoW（Proof of Work）轉換為 POS（Proof of Stake）或其他類型的共識協議。與工作量證明相比，權益證明將顯著增加每秒交易量 (TPS)。另一種方法是增加塊大小，例如將比特幣的塊大小增加到 8MB。近年來，分片也被越來越多的項目采用。分片將事務集劃分為稱為“分片”的小數據集，可以由網絡并行處理，不同于原始網絡按順序處理每個事務。總之，Layer-1 擴展解決方案通過補充區塊鏈協議的基礎層來提高可擴展性，開發人員將需要對網絡進行硬分叉或軟分叉。

第 2 層擴展解決方案原理

與 Layer 1 解決方案不同，Layer 2 解決方案將 Layer 1 交易壓力轉移到另一個獨立于主鏈的網絡層。第 2 層解決方案包括：

• 狀態通道。狀態通道是交易方參與者之間的雙向通信通道。通過智能合約或多重簽名，各方連接到鏈下通道而不是底層區塊鏈。因此參與者可以直接相互交互，而無需向礦工提交任何內容。一旦整個交易集結束，通道的最終狀態就會被添加到區塊鏈中。該解決方案將提高交易速度和網絡容量。比特幣的比特幣閃電網絡和以太坊的雷電網絡是兩種最常見的狀態通道解決方案。
• 嵌套區塊鏈。著名的應用是OMG Network的 Plasma 項目。在主鏈之上有幾個多層級的區塊鏈，稱為嵌套區塊鏈。這些區塊鏈相互連接，形成父子鏈連接。父鏈將工作委托給其子鏈。然后子鏈執行這些操作并將結果發送回父鏈。至于主鏈，它不參與任何執行交易，僅限于爭議解決。在這種情況下，該解決方案將減少工作量并顯著增加主鏈的可擴展性。
• 匯總。Rollups 是第 2 層擴展解決方案之一。有兩種主要類型的匯總：樂觀匯總和零知識匯總。樂觀匯總假設所有數據都是有效的，沒有人隱藏虛假交易。它允許人們對鋪位交易進行競爭，以防止欺詐交易。樂觀匯總不計算交易，因此需要有一種機制來確保交易是合法的而不是欺詐性的。這就是欺詐證明的用武之地。如果有人注意到欺詐交易，匯總將執行欺詐證明并使用可用的狀態數據運行交易的計算。參與者因進行欺詐而受到處罰，并因證明欺詐而受到補償。這些應用程序是 Arbitrum One、Optimism 和 Boba Network。零知識匯總的工作方式不同，他們捆綁了鏈下第 2 層交易，并將它們作為一個交易提交到主鏈上。零知識證明允許某人在數學上證明一個陳述是真實的，而無需披露關于該陳述的額外信息。它可以用來檢查交易的完整性，保持原有的網絡安全。零知識匯總示例是 Loopring、Immutable X 和 ZKSync。
• 側鏈。這是一種互操作性解決方案，使兩個區塊鏈能夠通過輕量級證明來驗證有關彼此進度的信息。

第 1 層和第 2 層解決方案的常見問題是什么？

第 1 層和第 2 層解決方案各有利弊。對于 Layer 1 解決方案，無需在主鏈之上添加任何架構。然而，開發者或社區應該說服驗證者接受硬分叉。Layer 2 解決方案更容易實現，但缺點也很明顯，在某種程度上，與原始區塊鏈相比，它可能會失去安全性。Vitalik Buterin 提到了可擴展性三難困境。指的是一個區塊鏈項目如何優化平衡去中心化、安全性和可擴展性的架構。一些項目，例如比特幣，已經優化了安全性和去中心化，但是它們在可擴展性上妥協了。總之，無論是使用 Layer 1 Solutions 還是 Layer 2 Solutions，都無法完美解決可擴展性的三難困境，

第 1 層和第 2 層之后的解決方案是什么？

第 1 層和第 2 層之后的完美解決方案應該解決可擴展性的三難困境。一些項目正在努力解決這些難題。有很多項目試圖基于第 1 層（作為安全層）并為用例（應用層）構建第 2 層。一些人正在構建一個具有新共識協議的新區塊鏈，該協議更具可擴展性，并且還解決了去中心化和安全問題。盡管如此，要保持足夠快的交易速度并確保安全性和去中心化并不是一件容易的事，因此前路漫漫。更值得一提的是，重新建立一個龐大的用戶群和開發者社區也是一項艱巨的任務。

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