比特币二层网络入门

为什么我们需要比特币的 L2？

比特币一直是加密货币的核心。然而，由于设计原因，它每秒只能处理有限数量的事务，导致事务处理速度较慢且费用较高，尤其是在需求高峰期。

区块奖励的定期减半加剧了这种可扩展性问题，这降低了矿工的激励，并可能导致更高的交易费用。

那么，比特币如何在不牺牲其核心原则的情况下发展以满足快速扩张的 DeFi 生态系统日益增长的需求？ 这就是比特币 L2 的用武之地。

让我们深入探讨比特币 L2 的世界。

为什么要在比特币上构建 L2？

你可能想知道，既然已经有那么多速度更快的链和生态系统似乎能够很好地处理 DeFi 活动，为什么我们还需要比特币的 L2？

要回答这个问题，我们需要了解比特币当前的局限性、它的历史背景以及它给加密货币领域带来的独特价值。

比特币的主要局限性：

1. 可扩展性：由于 10 分钟的区块时间和 1 MB 的区块大小，比特币每秒只能处理大约 7-10 笔交易 (TPS)。 这种吞吐量对于全球货币来说是不够的。 因此，在需求旺盛时期，由于矿工优先处理费用较高的交易，用户会遇到延迟并增加费用。
2. 有限的可编程性：比特币的脚本语言受到有意限制，这限制了复杂的操作或智能合约。

自比特币早期以来，这些限制就已被人们认识到。 在 2009 年推出后不久，开发人员就开始努力在比特币网络之上构建应用程序和层。 一个早期的例子是莱特币，它是作为比特币的一个分支创建的，旨在提高交易吞吐量。 这些尝试凸显了在比特币本身上扩展解决方案的需求。

图片来自 CoinTrade

比特币减半机制加剧了这些挑战。 每四年，矿工的区块奖励就会减半，这可能会导致：

• 安全性降低: 更少的矿工有能力继续挖矿，从而降低了网络的整体安全性。
• 潜在的中心化: 只有成本较低的大型矿工才能生存，从而导致矿工的中心化程度更高。
• 交易费用增加: 如果比特币的价格没有上涨到足以弥补较低的奖励，矿工可能会优先考虑具有较高优先级的交易费用，从而增加所有人的交易成本。

这就是 L2 的用武之地，它提供了多种好处来应对比特币的局限性：

1. 提高交易吞吐量：L2 每秒可以在链下处理数百笔交易。
2. 降低费用：通过批量处理交易并在主链上成组结算，L2 显着降低了每笔交易的成本。
3. 引入可编程性：L2 实现了智能合约功能，而无需更改比特币的基础层。
4. 更快的确认：L2 交易几乎可以立即完成，最终结算稍后在主链上进行。

但是，当其他链本身就提供高速和可编程性时，为什么还要在比特币上构建呢？

比特币和以太坊都受到不断增长的用户群的高需求的挑战。 虽然以太坊支持大多数 DeFi 和 NFT 应用程序，但比特币主要关注价值转移。 这种差异会影响如何在每个链上实施 L2 解决方案。

比特币 L2 的工作方式与以太坊 L2 不同。 比特币 L2 和以太坊 L2 的根本区别在于它们的主要关注点和用例：

• 比特币 L2 主要增强简单价值转移和小额支付的可扩展性和效率。 除了可扩展性之外，比特币 L2 项目还旨在将可编程性引入比特币网络。 虽然比特币本身不支持虚拟机，但 L2 解决方案正在开发运行虚拟机的执行层。 这为比特币增加了间接的智能合约功能，使其能够支持更多的应用程序。
• 以太坊 L2 旨在扩展涉及智能合约和应用程序的复杂计算和交互。 这里的目标是处理大量的链下交易，同时通过以太坊主链确保安全。

在比特币上构建的好处包括：

• 捕获未充分利用的比特币价值：很大一部分比特币供应量闲置在钱包中。 可编程的 L2 可以激活这些休眠的资金，从而提高整个比特币生态系统的采用率和流动性。
• 利用比特币的流动性和品牌：比特币拥有所有加密资产中最深的流动性，市值超过 1 万亿美元。 这使得应用程序可以利用庞大的资本池和一个完善的用户群。
• 继承比特币的安全性：比特币的高哈希率和去中心化网络使其成为最安全的区块链之一。 L2 解决方案可以利用这种强大的安全模型。

虽然 L2 可以帮助将比特币的生态系统扩展到不仅仅是价值存储，但由于缺乏原生验证，它们目前会损害其核心安全性和去中心化，从而引入新的安全假设。 尽管存在这些挑战，L2 仍然提供了一种使比特币成为一个更加动态和可编程的生态系统的方式，同时努力保持其安全性和抗审查性的基本属性。

比特币 L2 的幕后花絮

在深入研究之前，让我们澄清一下 Rollup 和 L2 之间的区别：Rollup 旨在批量处理和扩展事务，而 L2 包含更广泛的旨在提高可扩展性和效率的解决方案。

TLDR：每个 L2 都是 Rollup，但并非每个 Rollup 都是 L2。

Rollup 旨在批量处理和高效地扩展事务。 L2 虽然包含 Rollup，但提供了更广泛的功能。 这些可以包括智能合约功能、原生代币，有时还包括单独的验证机制。 简而言之，L2 可以被认为是 Rollup 加上附加功能。

考虑到这一点，让我们了解不同类型的比特币 L2 的工作原理：

状态通道

状态通道允许各方进行多次链下交易。 该通道通过在主链上创建一个多重签名地址来打开，双方都为其提供资金。 然后，他们可以在链下进行交易，只有打开和关闭交易记录在主链上，从而使该过程快速且具有成本效益。

当各方决定完成交易时，他们会通过将所有链下交易合并为一笔最终交易来关闭通道，该交易记录在比特币主网上。 这确保了大量小额交易不会堵塞网络。

每次有新的参与者想要加入时，都会打开一个新的状态通道。 此设置确保对交易状态的任何更新都需要所有相关方的同意，从而防止任何一方恶意更新状态。

以下是状态通道的工作原理：

• Alice 和 Bob 在比特币链上创建一个多重签名地址。
• 双方都将比特币存入该地址。
• 此设置交易记录在区块链上。
• 他们通过私下更新共享资产负债表来进行交易。
• 每笔交易都由双方签名，但不会广播到链上。
• 每次交易后的新余额都由双方签名作为证明。
• 这些账本中的更新仍然在链下。
• 完成后，他们就最终余额达成一致。
• 他们创建并签署反映此最终余额的关闭交易。
• 此最终状态将广播到链上。
• 比特币链验证并记录最终交易。

只有打开和关闭交易记录在主链上，从而使该过程高效。 状态通道允许多个快速且廉价的链下交易，只有初始和最终状态记录在区块链上，从而减少了负载并提高了效率。

比特币上状态通道的一个很好的例子是 闪电网络，它允许用户创建双向支付通道，从而显着减少拥塞。

侧链

侧链是与主比特币网络并行运行的独立区块链。 它们允许更复杂的操作和更大的灵活性，因为资产可以在主链和侧链之间移动。 侧链可以在不同的规则和共识机制下运行，从而提高比特币的功能，而不会使主链过载。

让我们通过一个例子来理解这一点：

• Alice 将她的比特币锁定在主比特币链上的一个特殊地址中。
• 此操作会赋予她侧链上等量的代币。
• 锁定交易记录在主链上。
• Alice 现在可以使用这些侧链代币来执行交易或运行智能合约。
• 侧链上的交易根据其自身的规则和共识机制进行处理，独立于主链。
• 当 Alice 想要将她的资产转移回主链时，她会在侧链上发起转移。
• 侧链将转移证明发送到主比特币链。
• 主区块链验证来自侧链的证明。
• 验证后，Alice 的原始比特币将被解锁并返回到她在主链上。

侧链允许复杂的操作和更大的灵活性，与主比特币网络并行运行。 它们减少了主区块链上的负载，同时实现了高级功能和可扩展性。

比特币已经拥有像 Liquid Network 这样的侧链，它可以实现更快的交易、私人交易，以及 Rootstock，一个将比特币转换为智能比特币 (RBTC) 以部署智能合约的 L2，从而扩展了比特币的使用案例，使其不仅仅是简单的交易。

Rollup

Rollup 批量处理多个链下交易，然后向主链提交单个摘要交易。 此过程在保持安全性的同时显着减少了主链上的负载。

图片来自 Global X ETFs

• Rollup 收集多个链下交易。 例如，Bob 向 Carol 发送 1 个比特币，Dave 向 Emma 发送 2 个比特币。
• Rollup 处理这些交易并更新链下用户的余额。
• Rollup 创建批量交易的摘要，显示 Bob、Carol、Dave 和 Emma 的最终余额。
• Rollup 将此摘要提交给主比特币链。
• 验证后，区块链会根据此摘要更新余额。

这允许多个交易在链下高效处理，只需在主区块链上验证和记录单个摘要即可。 截至目前，各种项目都旨在在比特币上实现这一点，但最大的障碍是比特币缺乏可编程性。

值得注意的例子包括 BOB (Build on Bitcoin)，一个与 EVM 兼容的 L2，目前在公共测试网上； Citrea，一个最近宣布的乐观主权 Rollup，计划使用 BitVM（我们将在下一篇文章中介绍）进行结算； Alpen，一个模块化 Rollup 层，以及由 Sovryn 提供的 BitcoinOS，旨在创建一个具有跨 Rollup 兼容性的“Rollup 超级链”。

这些举措中的大多数最初都采取乐观的 Rollup 方法，从而可以更快地开发和部署，同时受益于比特币现有的安全模型。 然而，包括 BOB 在内的许多项目都表示有意在技术改进后最终过渡到 zk-rollup。

转向 zk-rollup 旨在从长远来看进一步提高可扩展性、隐私和安全性，从而有可能改变比特币的生态系统，使其能够与更新的区块链的功能相媲美，同时保持其核心优势。

比特币扩展解决方案的比较

总结

比特币 L2 旨在通过提高可扩展性和交易速度来改善网络活动并利用休眠的比特币。 尽管这些解决方案具有潜力，但由于与现有Layer1可编程链的竞争以及固有的安全问题，它们面临着采用方面的挑战。

一个主要问题是，比特币的 L2 解决方案通常需要额外的信任假设，这使得它们的安全性低于以太坊的 L2。 原生验证（允许比特币直接验证 L2 交易）可以简化安全模型，使比特币的 L2 更加安全和高效。

由于需要安全可靠的机制，将 BTC 桥接到其 L2 也具有挑战性。 目前的桥设计包括像 tBTC 这样的最小化信任解决方案（依赖于多方）和像 WBTC 这样的托管桥（由中心化托管人管理）。 像 BitVM 这样的新提案旨在通过使用高级 ZK 证明来实现无需信任的桥，但在流动性管理和增加链上交易负载方面面临挑战。

比特币 L2 的前景超越了比特币本身，状态通道可能适用于 EVM 和 Solana 等其他生态系统，以改进低延迟应用程序，例如游戏和永续交易

比特币 L2 的未来是不确定的。 它们有可能释放巨大的价值，但也可能难以被采用。 尽管如此，我们在 LI.FI 致力于支持比特币生态系统的增长和创新。 我们已经支持像 Rootstock 和 Thorchain 这样的比特币 L2 用于原生比特币交换，并且正在集成更多应用程序和链，以便为我们的合作伙伴和用户带来最佳体验。

非常感谢 Andy 和 Saurabh 提供的反馈，以及 Arjun 对本文的编辑。

免责声明： 本文仅供参考。 本文中提到的项目是我们的合作伙伴，但我们鼓励你在使用或购买任何协议的代币之前进行尽职调查。 这不是财务建议。

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