加密貨幣和區(qū)塊鏈的普及程度呈指數(shù)級增長，用戶和交易的數(shù)量也在快速增長。區(qū)塊鏈的開創(chuàng)性顯而易見，而可擴展性（系統(tǒng)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(zhàn)。高度Decentralization及安全的公共區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)往往難以實現(xiàn)高吞吐量。
這通常被描述為區(qū)塊鏈三難困境，即一個Decentralization的系統(tǒng)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(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)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(diào)整主要區(qū)塊鏈的架構(gòu)(Layer 1)，而其他解決方案則針對在底層網(wǎng)絡(luò)之上運行的Layer 2協(xié)議。
導(dǎo)語
可用的區(qū)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(qū)塊鏈的復(fù)雜性固然有其好處，但了解您正在投資或使用的系統(tǒng)是值得的。通過本文，您將了解Layer 1和Layer 2區(qū)塊鏈之間的區(qū)別以及各種可擴展性解決方案。
什么是區(qū)塊鏈Layer 1和Layer 2？
Layer 1指的是區(qū)塊鏈架構(gòu)的基礎(chǔ)層。這是區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的主要結(jié)構(gòu)。Bitcoin、Ethereum和BNB鏈就屬于Layer 1區(qū)塊鏈。Layer 2是指建立在其他區(qū)塊鏈之上的網(wǎng)絡(luò)。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(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)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(qū)塊鏈的規(guī)則和機制。Layer 2解決方案則利用一個外部的平行網(wǎng)絡(luò)，來促進主鏈以外的交易。
為什么區(qū)塊鏈可擴展性如此重要？
想象一下，一座大城市和它快速發(fā)展的郊區(qū)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(chǔ)設(shè)施的容量有限，而需求卻在不斷增長，出現(xiàn)這種現(xiàn)象也不足為奇。
現(xiàn)在，有關(guān)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(cè)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(fā)揮創(chuàng)意，考慮各種與改變核心基礎(chǔ)設(shè)施無關(guān)的方法，比如修建額外的服務(wù)道路，甚至沿著高速公路開通一條輕軌交通線。
在區(qū)塊鏈技術(shù)的世界中，主要高速公路便是Layer 1（主要網(wǎng)絡(luò)），而額外的服務(wù)道路則是Layer 2解決方案（提高整體容量的次要網(wǎng)絡(luò)）。
Bitcoin、Ethereum和Polkadot均被認為是Layer 1區(qū)塊鏈。它們是底層區(qū)塊鏈，為各自的生態(tài)系統(tǒng)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(wǎng)絡(luò)定期向Ethereum主網(wǎng)提交檢查點，以更新其狀態(tài)。
吞吐能力是區(qū)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(nèi)可以處理和記錄多少交易。隨著用戶數(shù)量的增加以及同時進行的交易數(shù)量的增加，使用Layer 1區(qū)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(quán)益證明的Layer 1區(qū)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(wǎng)絡(luò)。二者都通過分布式共識模型來保證網(wǎng)絡(luò)的安全。這意味著所有交易在驗證之前，都要經(jīng)過多個Node的驗證。所謂的workNode都爭相解決一個復(fù)雜的計算難題，而成功的礦工將獲得這個網(wǎng)絡(luò)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(jīng)過驗證的數(shù)據(jù)記錄到區(qū)塊鏈，同時降低了不良行為者攻擊的風險。然而，一旦您的網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)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(xù)費。
Layer 1擴展解決方案如何運作？
對于Layer 1區(qū)塊鏈，有幾個選項可以提高吞吐量和整體網(wǎng)絡(luò)容量。如果區(qū)塊鏈使用工作量證明，轉(zhuǎn)向權(quán)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(xù)費。盡管如此，加密社區(qū)對權(quán)益證明的好處和長期影響存在不同的看法。
Layer 1網(wǎng)絡(luò)上的可擴展性解決方案通常由項目的開發(fā)團隊引入。根據(jù)解決方案的不同，社區(qū)將需要對網(wǎng)絡(luò)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(qū)塊大小增加至8MB，則需要硬分叉。這將創(chuàng)建兩個版本的區(qū)塊鏈，一個進行了更新，一個沒有更新。提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量的另一個選擇是分片。它會將一個區(qū)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(shù)據(jù)。
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(wǎng)絡(luò)。
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(tǒng)使用有效性證明來檢查交易的完整性。資產(chǎn)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(yù)期運行。這樣既保證了原始網(wǎng)絡(luò)的安全性，又減少了匯總的資源消耗。
側(cè)鏈
側(cè)鏈是獨立的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)，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(cè)鏈網(wǎng)絡(luò)的有效性。因此，您需要相信側(cè)鏈的操作是正確的，因為它能夠控制原始鏈上的資產(chǎn)。
狀態(tài)通道
狀態(tài)通道是交易各方之間的雙向通信環(huán)境。各方將底層區(qū)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(zhí)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(shù)據(jù)。一旦該集合中的所有交易完成，通道的最終“狀態(tài)”將被廣播到區(qū)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(wǎng)絡(luò)的總體容量。諸如Bitcoin閃電網(wǎng)絡(luò)和Ethereum的Raiden之類的解決方案，都是基于狀態(tài)通道運作的。
嵌套區(qū)塊鏈
這種解決方案依賴于一組位于主要“父”區(qū)塊鏈之上的二級鏈。嵌套區(qū)塊鏈根據(jù)父鏈設(shè)置的規(guī)則和參數(shù)運行。主鏈不參與執(zhí)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(qū)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(yōu)勢和劣勢。圍繞Layer 1可以為大規(guī)模協(xié)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(zhuǎn)變?yōu)闄?quán)益證明時。轉(zhuǎn)向更高效的系統(tǒng)將導(dǎo)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(jù)所使用的方法，原始區(qū)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(wǎng)絡(luò)，是因為它們的復(fù)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(wǎng)絡(luò)來提高效率和安全。
Layer 1和Layer 2之后是什么？
一個關(guān)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(xiàn)有區(qū)塊鏈有所改進，且具有良好可擴展性的新網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)創(chuàng)建。但想要提高主要系統(tǒng)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(wǎng)絡(luò)根據(jù)特定用例定制服務(wù)。
在不久的將來，像Ethereum這樣的大型鏈很有可能仍占據(jù)主導(dǎo)地位，因為它們擁有大量用戶和開發(fā)者社區(qū)。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(chǔ)。
總結(jié)
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(chǎn)品組合，則您很有可能已經(jīng)接觸到了Layer 1和Layer 2網(wǎng)絡(luò)。現(xiàn)在，您已經(jīng)了解了兩者之間的差異以及它們提供的不同擴展方法。
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