什么是比特币二层解决方案
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什么是比特币第二层解决方案？
比特币第二层解决方案（Bitcoin L2s）是构建在比特币主区块链之上的次级协议。它们的目的是解决可扩展性问题，提高交易速度，并降低费用。一些L2s还引入了智能合约功能，扩大了比特币的潜在用例。通过创建一个独立的执行层，这些解决方案在链下处理交易，仅在最终结算时使用主区块链。
比特币和以太坊第二层解决方案的主要区别
虽然比特币和以太坊都采用第二层解决方案，但由于它们的底层架构不同，存在根本的差异：
安全继承： 以太坊的L2解决方案直接从以太坊主网通过活跃的验证者继承安全性。相比之下，比特币的L2s依靠自己的安全协议，因为它们不直接涉及比特币主网的验证者。
交易验证： 以太坊L2s使用高级验证方法，如欺诈证明和零知识证明，而比特币目前缺乏这些。这限制了可以在比特币上构建的L2解决方案 的复杂性，相比于以太坊。
智能合约功能： 以太坊被设计为本地支持智能合约，而比特币则没有。因此，比特币L2s通常旨在添加此功能，增强其功能超越简单的价值转移。
结算层： 比特币L2s在比特币区块链上结算交易，利用其工作量证明共识来确保安全。另一方面，以太坊L2s在以太坊主网上结算，使用权益证明共识模型。
为什么需要比特币第二层解决方案？
对比特币第二层解决方案的需求源于比特币基础层的限制：
可扩展性和吞吐量： 比特币基础层每秒只能处理大约七笔交易，在高峰时期会导致拥堵和高费用。L2解决方案提供了一种不牺牲比特币安全性的扩展方式。
高费用： 高额交易费用，在几次高峰拥堵期间已超过120美元，使小额交易不切实际。L2解决方案有助于降低这些费用。
智能合约功能： 比特币基础层缺乏高级智能合约功能，这对去中心化应用程序（dApps）和去中心化金融（DeFi）平台至关重要。
释放资本： 大量比特币的资本仍未被充分利用，因为它主要是价值储存。L2解决方案旨在通过实现更快的交易和创新应用释放这些资本。
比特币第二层解决方案如何运作
一个区块链网络包括两个层：执行层，处理交易，以及共识层，验证和批准这些交易。比特币L2s开发了一个独立的执行层来在链下处理交易，然后提交到比特币共识层进行最终结算。
比特币第二层解决方案的常见方法包括：
状态通道： 由闪电网络使用，状态通道允许两方在链下进行大量交易。只有最终状态记录在区块链上，提高了速度并降低了成本。
侧链： 作为与比特币挂钩的独立区块链运行，像Liquid Network这样的侧链实现更快的交易和额外功能，定期在比特币主链结算。
汇总： 将多个链下交易捆绑成单个交易，创建一个提交到比特币区块链进行结算的有效性加密证明。
状态通道
状态通道，如闪电网络中使用的，允许两方在链下进行无限次的比特币交易，而不需要在主比特币区块链上记录每笔交易。这种方法显著提高了交易速度并降低了成本。
为了开通一个通道，两方在比特币区块链上将一定数量的比特币锁定在一个多重签名（multisig）地址中。比特币的多重签名地址是一种需要多个人授权和签署交易的地址，而不是只有一个人。他们就该通道中比特币的初始分配达成一致。一旦通道打开，各方可以进行无限次的链下交易，交换签署的交易数据以更新各自在通道当前状态下的比特币余额。在此过程中，这些交易不会被广播到比特币网络。
交易完成后，两方签署并将通道的最终状态广播到比特币区块链。这个最终状态反映了两方之间最新商定的比特币分配。多重签名条件得到满足，允许资金根据最终余额重新分配。
侧链
比特币侧链，如Liquid Network，在与比特币挂钩的独立区块链上运行。这些侧链利用自己的共识机制，实现更快的交易和额外功能，同时在比特币主链上定期中继和完成交易。以下是比特币侧链的工作原理：
双向挂钩： 使资产在比特币主链和侧链之间转移的基本技术称为“双向挂钩”。要将资产从比特币主链转移到侧链，用户首先通过发送交易将比特币锁定在比特币区块链上的一个特殊输出地址中。这一操作有效地在主链上固定了比特币。侧链然后检测到这个锁定事件，并通过铸造和释放等量的代币（通常称为sBTC，表示从主链锁定的比特币）在侧链上进行响应。一旦在侧链上，用户可以自由转移和利用这些代币用于各种目的，如交易和智能合约，受益于侧链更快和更高效的共识机制。为了将资产返回到比特币主链，用户烧毁或销毁侧链代币。主链检测到这一燃烧事件，然后将原本锁定的比特币释放回用户在主链上的地址。
联合/验证者： 为了安全地管理和验证双向挂钩过程，侧链采用联合或一组验证者。这一联合执行若干关键功能。联合或验证者组在管理和保障主链与侧链之间的双向挂钩过程中发挥着至关重要的作用。他们监控资产在两条链上的锁定和解锁，确保交易被准确记录。他们还验证移动的资产量在两边匹配，防止诸如双重消费的问题。该联合可以由可信任的各方、多重签名脚本或智能合约操作，所有这些都旨在维护资产转移过程的完整性和安全性。
独立共识： 侧链的一个定义特征是其独立的共识机制，该机制独立于比特币主链运行。这种独立性允许侧链实施定制的区块参数，包括不同的区块时间、区块大小和针对其特定用例优化的交易吞吐量。它们利用独特的共识算法，如权威证明（PoA）或委托权益证明（DpoS），这可以更高效或更适合侧链的目的。此外，侧链引入了高级功能，如智能合约、隐私增强和其他在比特币主链上本身不可用的可扩展性解决方案。
汇总
比特币第二层汇总通过将交易执行和数据从主比特币区块链移到一个独立的汇总链或层来工作，同时仍然锚定到比特币以获得数据可用性和共识。
汇总技术涉及的关键机制包括在汇总链上执行交易、数据压缩和锚定到比特币层一。用户提交交易以在汇总链上执行，而不是直接在比特币区块链上。汇总链处理这些交易，相应地更新账户余额。处理大量链下交易后，汇总将交易数据压缩或“汇总”为一个紧凑的加密证明或承诺，表示所有这些交易对状态的净效应。然后，这个压缩的证明定期作为单个交易提交到比特币区块链。比特币层一上的智能合约或验证机制可以高效地验证并应用由汇总证明表示的状态转换。
然而，比特币上的汇总面临一个关键挑战，因为基础比特币层缺乏本地验证汇总系统生成的加密证明或承诺的能力。正在探索几种方法来在比特币上实现汇总，包括主权汇总和扩展比特币脚本。
主权汇总使用比特币作为数据可用性层，而不依赖于比特币的有效性证明。这些汇总独立运行，链下处理交易，仅在比特币上发布压缩的交易数据。它们在链下管理自己的共识机制和交易执行环境，使用比特币来锚定和存储压缩的汇总数据。要在汇总中移动像BTC这样的资产，需要使用去中心化的挂钩系统，如sBTC，依赖于去中心化的签名者组，而不是比特币的基础层。
扩展比特币的脚本语言和操作码以启用有效性汇总，允许比特币的基础层验证和执行汇总的状态转换。这最可能需要一个软分叉升级到比特币，以增加新的操作码，如OP_CAT或WTC，以获得更好的可编程性。
比特币第二层解决方案的优点
比特币的第一层虽然以其安全性和去中心化而闻名，但在性能上有一些限制。比特币主链上的交易大约需要10分钟确认，缺乏智能合约功能，并且由于网络拥堵，交易费用通常很高。为了解决这些问题，比特币第二层解决方案被开发出来，提供了一系列显著改善比特币网络可用性和功能的增强。
可扩展性： 比特币第二层解决方案的一个显著优点是它们能够显著提高网络的交易容量。通过在主区块链外处理交易，第二层项目可以处理比比特币基础层更多的每秒交易量。这种卸载减 少了主链上的拥堵，导致更顺畅和更高效的网络操作。提高的可扩展性对于比特币在日常交易和高频交易中的广泛采用至关重要。
降低交易费用： 由于第二层交易不需要在比特币区块链上记录所有交易数据，它们显著减少了需要存储的数据量。这导致较低的交易费用，使微交易和其他小额转账在经济上可行。用户从减少的成本中受益，这对于汇款和微支付等应用尤为重要，其中高额费用可能是禁止性的。
更快的确认： 第二层解决方案提供接近即时的交易确认，这与比特币主链上平均10分钟的区块时间形成鲜明对比。这种快速确认时间对于需要快速结算的用例至关重要，如销售点交易和在线商务。实现更快确认的能力增强了用户体验，并扩大了比特币的实际应用范围。
增强隐私： 一些第二层实现提供增强的隐私功能。洋葱路由和支付通道匿名性等技术使得追踪交易更加困难，为用户提供了更高的隐私水平。
智能合约功能： 某些比特币第二层项目在比特币之上实现智能合约功能。这种增加解锁了新的用例，包括dApps和DeFi协议。
继承安全性： 第二层解决方案从底层比特币区块链中获得一定程度的安全性。通过将交易锚定到比特币的强大和去中心化的工作量证明共识，第二层网络可以从保护比特币网络的巨大计算能力中受益。
比特币第二层解决方案的挑战
尽管有许多优点，比特币L2网络面临挑战，特别是在比特币与L2网络之间的安全桥接以及在比特币网络上结算证明的速度和能力方面。桥接可能容易受到安全风险，并且在结算速度和成本方面需要改进以实现未来的可扩展性。
比特币L2解决方案面临的一些最大挑战包括：
比特币与L2网络之间的安全桥接： 比特币L2网络如侧链使用桥接与比特币主链连接。这些桥接通过锁定比特币上的资产并在L2链上铸造等值代币来工作。然而，这种桥接设计存在安全风险和用户体验问题。由于跨链桥的漏洞，许多加密货币黑客攻击和损失发生。
在比特币网络上结算的速度和成本： 虽然L2解决方案在链下处理交易，但最终需要在比特币主链上结算最终状态。这个结算过程在比特币基础层上的速度和成本是影响L2网络效率的重要因素。
在没有直接比特币验证的情况下保持安全： 不像以太坊L2s，验证者验证L2交易，比特币L2s不完全继承比特币节点的安全性，这些节点验证交易。比特币L2s必须依靠自 己的独立安全协议，使得达到比特币基础层的安全性变得具有挑战性。
增加的中心化风险： 一些L2解决方案需要建立支付通道和中继节点，或运行自己的共识机制。这可能导致控制权集中在少数实体手中，可能破坏比特币的去中心化原则。
技术复杂性和集成挑战： 将L2解决方案与比特币现有基础设施集成涉及显著的技术复杂性，如确保兼容性，维护安全标准，并在社区中就拟议的更新达成共识。
主要的比特币第二层项目
随着比特币的不断发展，许多第二层项目已出现，以解决其可扩展性、效率和功能问题。以下是目前塑造这一领域的一些最著名的比特币L2项目：
1. 闪电网络 闪电网络可以说是最知名的比特币第二层解决方案。它利用状态通道来促进两方之间的链下交易。这允许几乎即时和低成本的交易，显著提高了比特币在日常支付中的可用性。
关键特性：
- 链下交易
- 低费用
- 即时支付结算
- 通过洋葱路由增强隐私
在我们的学习中心阅读“什么是闪电网络？”以深入了解比特币闪电网络。
2. Liquid Network Liquid Network由Blockstream开发，是一个设计用于快速和保密交易的比特币侧链。它实现资产发行和转移，包括比特币和稳定币，与比特币主区块链相比，费用更低，结算时间更快。
关键特性：
- 用于转移比特币的双向挂钩
- 保密交易
- 资产发行和管理
- 快速结算时间
3. Rootstock Rootstock是一个与以太坊虚拟机（EVM）兼容的比特币侧链，使用工作量证明共识和合并挖矿。它允许比特币用户锁定BTC并铸造RBTC，通过高级智能合约功能增强比特币的功能。
关键特性：
- 智能合约功能
- 与比特币的双向挂钩
- 兼容以太坊的Solidity语言
- 通过比特币的哈希率增强安全性
4. Stacks Stacks是一个独特的第二层解决方案，与比特币区块链集成，以实现智能合约、去中心化应用程序和数字资产。它使用一种称为转移证明（PoX）的新共识机制，锚定到比特币以确保安全。Stacks网络还集成了一个本地代币，Stacks（STX）。
关键特性：
- 智能合约
- 转移证明（PoX）共识
- 去中心化应用程序
- 与比特币安全模型的集成
5. 以太坊上的Wrapped Bitcoin（WBTC） Wrapped Bitcoin（WBTC）是一个将比特币与以太坊桥接的第二层解决方案。它允许用户将他们的BTC包装成ERC-20代币，使比特币能够在以太坊的DeFi生态系统中使用。
关键特性：
- 将比特币与以太坊桥接
- 在DeFi应用程序中启用比特币
- ERC-20代币兼容性
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