區塊鏈Layer 1與Layer 2擴展解決方案

2023年11月04日 22:26

加密貨幣和區塊鏈的普及程度呈指數級增長，用戶和交易的數量也在快速增長。區塊鏈的開創性顯而易見，而可擴展性（系統在滿足日益增長需求的同時不斷成長的能力）始終是一個挑戰。高度Decentralization及安全的公共區塊鏈網絡往往難以實現高吞吐量。

這通常被描述為區塊鏈三難困境，即一個Decentralization的系統幾乎不可能同時達到同樣高的Decentralization、安全性和可擴展性水平。實際上，區塊鏈網絡僅有三個因素中的兩個。

但幸運的是，成千上萬的愛好者和專家都在努力尋找擴展解決方案。其中一些解決方案旨在調整主要區塊鏈的架構(Layer 1)，而其他解決方案則針對在底層網絡之上運行的Layer 2協議。

導語

可用的區塊鏈和加密貨幣如此繁多，您可能不知道您使用的是Layer 1還是Layer 2鏈。避開區塊鏈的復雜性固然有其好處，但了解您正在投資或使用的系統是值得的。通過本文，您將了解Layer 1和Layer 2區塊鏈之間的區別以及各種可擴展性解決方案。

什么是區塊鏈Layer 1和Layer 2？

Layer 1指的是區塊鏈架構的基礎層。這是區塊鏈網絡的主要結構。Bitcoin、Ethereum和BNB鏈就屬于Layer 1區塊鏈。Layer 2是指建立在其他區塊鏈之上的網絡。因此，如果Bitcoin屬于Layer 1，那么，在Bitcoin之上運行的Lightning Network就是Layer 2的一個范例。

區塊鏈網絡可擴展性改進可分為Layer 1和Layer 2解決方案。Layer 1解決方案將直接改變原始區塊鏈的規則和機制。Layer 2解決方案則利用一個外部的平行網絡，來促進主鏈以外的交易。

為什么區塊鏈可擴展性如此重要？

想象一下，一座大城市和它快速發展的郊區之間新建的一條高速公路。隨著通過高速公路的交通量增加，擁堵變得非常常見，尤其在高峰時段，從A地到B地的平均時間會顯著增加。考慮到道路基礎設施的容量有限，而需求卻在不斷增長，出現這種現象也不足為奇。

現在，有關當局能做些什么，來幫助更多上班族更快地通過這條線路出行呢？其中一種解決方案是改善高速公路本身，在道路兩側增加額外的車道。但這并非總是可行，因為這個解決方案的成本不菲，會給那些通行于這條高速公路的人造成相當大的麻煩。另一種選擇則是發揮創意，考慮各種與改變核心基礎設施無關的方法，比如修建額外的服務道路，甚至沿著高速公路開通一條輕軌交通線。

在區塊鏈技術的世界中，主要高速公路便是Layer 1（主要網絡），而額外的服務道路則是Layer 2解決方案（提高整體容量的次要網絡）。

Bitcoin、Ethereum和Polkadot均被認為是Layer 1區塊鏈。它們是底層區塊鏈，為各自的生態系統處理和記錄交易，并擁有原生加密貨幣——通常用于支付費用和提供更廣泛的效用。Polygon是EthereumLayer 2擴展解決方案的一個示例。Polygon網絡定期向Ethereum主網提交檢查點，以更新其狀態。

吞吐能力是區塊鏈的一個重要元素。它是衡量速度和效率的標準，表示在某個特定的時間范圍內可以處理和記錄多少交易。隨著用戶數量的增加以及同時進行的交易數量的增加，使用Layer 1區塊鏈可能會速度緩慢且成本高昂。對于使用工作證明機制而非權益證明的Layer 1區塊鏈而言，更是如此。

Layer 1當前問題

Bitcoin和Ethereum都是存在可擴展性問題的Layer 1網絡。二者都通過分布式共識模型來保證網絡的安全。這意味著所有交易在驗證之前，都要經過多個Node的驗證。所謂的workNode都爭相解決一個復雜的計算難題，而成功的礦工將獲得這個網絡的原生加密貨幣作為獎勵。

換句話說，所有交易在得到確認之前，都需要幾個Node的獨立驗證。這種有效方法可將正確且經過驗證的數據記錄到區塊鏈，同時降低了不良行為者攻擊的風險。然而，一旦您的網絡像Ethereum或Bitcoin那樣流行，吞吐量需求就會成為一個日益嚴峻的問題。在網絡擁堵的時候，用戶將面臨更慢的確認時間以及更高的交易手續費。

Layer 1擴展解決方案如何運作？

對于Layer 1區塊鏈，有幾個選項可以提高吞吐量和整體網絡容量。如果區塊鏈使用工作量證明，轉向權益證明可能是一種選擇，這樣可以增加每秒交易量(TPS)，同時降低處理手續費。盡管如此，加密社區對權益證明的好處和長期影響存在不同的看法。

Layer 1網絡上的可擴展性解決方案通常由項目的開發團隊引入。根據解決方案的不同，社區將需要對網絡進行硬分叉或軟分叉。一些小的變化是向后兼容的，例如Bitcoin的SegWit更新。

更大的變化，如將Bitcoin的區塊大小增加至8MB，則需要硬分叉。這將創建兩個版本的區塊鏈，一個進行了更新，一個沒有更新。提高網絡吞吐量的另一個選擇是分片。它會將一個區塊鏈的操作拆分到多個更小的部分，可以同時而不是按順序處理數據。

Layer 2擴展解決方案如何運作？

正如上文中所討論的，Layer 2解決方案依賴于平行或獨立于主鏈運行的次要網絡。

匯總

零知識匯總（最常見的一種）將鏈下Layer 2交易捆綁起來，作為一個交易提交到主鏈。這些系統使用有效性證明來檢查交易的完整性。資產通過橋接智能合約保存在原始鏈上，智能合約確認匯總功能按預期運行。這樣既保證了原始網絡的安全性，又減少了匯總的資源消耗。

側鏈

側鏈是獨立的區塊鏈網絡，有自己的一組驗證者。這意味著，主鏈上的橋接智能合約并不會驗證側鏈網絡的有效性。因此，您需要相信側鏈的操作是正確的，因為它能夠控制原始鏈上的資產。

狀態通道

狀態通道是交易各方之間的雙向通信環境。各方將底層區塊鏈的一部分封存起來，并將其連接到鏈下交易通道。這通常通過事先約定的智能合約或多重簽名來完成。隨后，各方在鏈下執行一筆交易或一批交易，而不立即向底層分布式賬本（即主鏈）提交交易數據。一旦該集合中的所有交易完成，通道的最終“狀態”將被廣播到區塊鏈上進行驗證。這種機制提高了交易的處理速度，并增加了網絡的總體容量。諸如Bitcoin閃電網絡和Ethereum的Raiden之類的解決方案，都是基于狀態通道運作的。

嵌套區塊鏈

這種解決方案依賴于一組位于主要“父”區塊鏈之上的二級鏈。嵌套區塊鏈根據父鏈設置的規則和參數運行。主鏈不參與執行交易，它的作用僅限于在必要時解決爭議。日常工作被委托給“子”鏈，這些子鏈在主鏈下完成處理，并將已處理的交易返回主鏈。OmiseGO的Plasma項目就是Layer 2嵌套區塊鏈解決方案的一個實例。

Layer 1和Layer 2擴展解決方案的局限性

Layer 1和Layer 2解決方案都有獨特的優勢和劣勢。圍繞Layer 1可以為大規模協議改進提供最有效的解決方案。然而，這也意味著必須說服驗證者通過硬分叉來接受變化。

驗證者可能不想這樣做，比如從工作量證明轉變為權益證明時。轉向更高效的系統將導致礦工失去收入，從而讓他們失去提高可擴展性的動力。

Layer 2提供了一種更快速的方法來提高可擴展性。然而，根據所使用的方法，原始區塊鏈的安全性很可能大打折扣。用戶之所以信任Ethereum和Bitcoin之類的網絡，是因為它們的復原力和安全記錄。如果摒棄Layer 1的某些方面，您往往不得不依靠Layer 2團隊和網絡來提高效率和安全。

Layer 1和Layer 2之后是什么？

一個關鍵問題在于，隨著Layer 1的可擴展性增強，我們是否還需要Layer 2解決方案。現有區塊鏈有所改進，且具有良好可擴展性的新網絡已經創建。但想要提高主要系統的可擴展性需要很長時間，無法得到保證。最可能的選擇是使Layer 1專注于安全性，并允許Layer 2網絡根據特定用例定制服務。

在不久的將來，像Ethereum這樣的大型鏈很有可能仍占據主導地位，因為它們擁有大量用戶和開發者社區。但其龐大、Decentralization的驗證者組和可靠的信譽為Layer 2解決方案目標奠定了堅實基礎。

總結

自加密貨幣交易開始以來，對改進可擴展性的追求催生了一種雙管齊下的方法，即Layer 1改進和Layer 2解決方案。若您擁有多種加密產品組合，則您很有可能已經接觸到了Layer 1和Layer 2網絡。現在，您已經了解了兩者之間的差異以及它們提供的不同擴展方法。

免責聲明:區塊鏈Layer 1與Layer 2擴展解決方案文章轉發自互聯網，版權歸其所有。
文章內容不代表本站立場和任何投資暗示。加密貨幣市場極其波動，風險很高，可能不適合所有投資者。在投資加密貨幣之前，請確保自己充分了解市場和投資的風險，并考慮自己的財務狀況和風險承受能力。此外，請遵循您所在國家的法律法規，以及遵守交易所和錢包提供商的規定。對于任何因使用加密貨幣所造成的投資損失或其他損失，本站不承擔任何責任。