二层网络 (L2) 是一个链下扩展方案，它与底层的一层网络 (L1) 区块链 集成，旨在提高交易吞吐量。其主要核心是通过提供交易验证支持并分担一层网络的特定任务来优化区块链网络。值得注意的是，这些 L2 协议的安全性源自底层 L1 区块链 的强度。^[1]​^[8]​

概览

第1层（Layer 1）区块链网络，如比特币和以太坊，其处理能力有限，每秒只能处理几笔交易（TPS）。这通常会导致网络拥堵和高昂的燃料费（gas fees）。为了提高这些网络的吞吐量并增强其可扩展性，第2层（Layer 2）解决方案应运而生。^[2]​^[3]​

第2层网络（如卷轴（rollups）和侧链）创建了一个二级框架，允许区块链交易和处理独立于主链进行。这使它们成为“链下”扩展解决方案，可以提高区块链系统的整体效率和速度。^[4]​^[5]​

比特币的闪电网络通常被认为是最早的第2层扩展解决方案之一。它由 Joseph Poon^[22] 和 Thaddeus Dryja 在其2015年的白皮书中提出。闪电网络通过在链下进行大部分交易，并仅在必要时在比特币区块链上进行结算，从而实现了更快、更便宜的交易。^[5]​

技术

第2层（Layer 2）是区块链系统的一部分，负责快速处理交易。它有两个主要组成部分：一个处理交易的网络，以及一个通过将第2层网络连接到底层区块链来解决任何争议并就其状态达成共识的智能合约。^[6]​

尽管不同第2层网络实现吞吐量的方法差异很大，但它们都有一个共同特征，即在主区块链上完成交易结算。为了确保任何建议的状态变更的可靠性，第2层解决方案必须向区块链提供加密且可验证形式的“证明”。不同第2层解决方案之间的智能合约可能有所不同，但其核心功能保持一致：持有并释放转移到第2层的资金、验证第2层生成的证明、解决争议以及完成交易。Rollups、侧链（sidechains）、等离子链（plasma chains）和状态通道（state channels）是第2层实现的一些示例。^[6]​^[9]​

Rollups

Rollups 将多笔交易打包成一个批次，然后提交到主区块链，以减少链上单个交易的数量。Rollups 主要有两种类型：乐观 Rollups (optimistic rollups) 和 零知识 Rollups (ZK rollups)。这些 Rollups 通过在链下执行智能合约状态的修改，随后通过证明在链上对其进行验证，从而提高了吞吐量并降低了成本。Rollups 通过实施以下三种方法来实现可扩展性：^[7]

• 在链下执行交易，这要求底层基础区块链仅执行小型证明来验证网络活动并存储原始交易数据。
• 在提交到区块链时将交易数据打包在一起，从而将链上 Gas 成本分摊到多笔交易中。
• 要求至少存在一个诚实的验证者来证明基础层区块链上交易的有效性。这使得在保持安全标准的同时，能够利用更小的验证者集和更高的硬件需求。

侧链

侧链是连接到主链（如比特币）的区块链网络，允许在一定程度的第三方信任下，将加密货币从主链公开转移到第二层（Layer 2）链。它们通过支持第一层（L1）区块链验证交易来发挥作用，从而减轻主链因网络拥堵而产生的问题。^[10]​^[11]​

侧链的关键方面

• 侧链是从主链衍生出来的独立区块链网络。
• 它们通常使用双向锚定系统与主链相连。
• 侧链为推进区块链技术扩展方案提供了机会。
• Polygon 是以太坊的第 2 层解决方案，作为一个基于侧链概念的网络运行。^[12]

在标准的侧链设置中，资产通过一笔交易被锁定在第一条区块链（主链）上。随后，在第二条区块链（侧链）上生成一笔交易，并附带加密证明，以确认资产已在初始区块链上被正确锁定。^[13]​

Plasma

Plasma 是由 Vitalik Buterin 和 Joseph Poon ^[22] 为 以太坊 区块链设计的 Layer 2 可扩展性解决方案。它涉及创建侧链（子链或 Plasma 链），这些侧链可以独立处理交易，并定期向以太坊主链提交摘要。Plasma 架构包含一个侧链的分层树结构，由于每个侧链自主运行，并与主链及其他侧链同时运行，因此它最大限度地提高了速度和效率。^[14]​

状态通道

状态通道是为寻求通过交易进行互动的两名用户之间建立的通道。状态通道使参与者能够进行链下交易，并通过利用多重签名合约在主网上进行结算，这些合约要求多方签名才能执行。这种方法实现了高交易吞吐量，显著减少了拥堵和费用。^[14]​

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状态通道中涉及的一个典型活动是两名用户进行的井字游戏。在这里，“游戏逻辑”定义了游戏规则，而“状态逻辑”则跟踪游戏的当前状态。此外，它还根据游戏结果确定智能合约中资金的分配。状态通道机制允许在二层（Layer 2）平台上引入边玩边赚（P2E）游戏和各种去中心化应用（dApps），即使它们并非纯粹的金融应用。^[15]​

比特币二层（Layer 2）扩展解决方案

闪电网络

闪电网络是最早的 Layer 2 扩容方案之一。它由 Joseph Poon 和 Thaddeus Dryja 在 2015 年的白皮书中提出。闪电网络通过在链下进行大部分交易，并仅在必要时在比特币区块链上进行结算，从而实现了更快、更便宜的交易。^[5]​^[6]​

它还为比特币引入了智能合约功能，标志着对整个网络的显著增强。闪电网络专注于提供即时支付、可扩展性、低成本和跨区块链交换。^[6]​

Liquid Network

Liquid 是一个在侧链上运行的结算网络，与比特币的二层（Layer 2）基础设施集成。它连接了全球多家加密货币交易所和机构，实现了更快速、更私密的比特币交易。此外，Liquid 网络还允许在比特币区块链上创建数字资产，例如稳定币、证券代币和其他金融工具。^[16]​^[17]​

Liquid 网络为比特币交易所和交易者提供了多种功能，包括：^[18]​

1. 快速、不可撤销的结算：转移到 Liquid 侧链的比特币（L-BTC）仅需两分钟即可完成最终结算。
2. 机密交易：Liquid 默认确保交易金额和资产类型的机密性，从而保护用户的财务信息。
3. 安全代币化：Liquid 侧链（已发行资产）允许创建代表法币、证券或其他数字资产的新代币，确保代币化过程的安全。
4. 互操作性：单一的 Liquid 集成即可同时支持 L-BTC 和已发行资产。所有代币均遵循相同标准，使用户能够利用原子交换和比特币风格的多重签名等功能。

Rootstock (RSK)

Rootstock (RSK) 是一个与 EVM 兼容的第 2 层智能合约平台，通过利用比特币作为其原生资产，解决了比特币区块链的特定局限性。它作为一个无许可系统运行，采用一种称为合并挖矿工作量证明 (PoW) 的共识机制，目前有超过 50% 的比特币算力在挖掘 Rootstock。这意味着除了比特币本身之外，Rootstock 的挖矿算力比任何其他链都多。^[18]​^[19]​

RSK 与以太坊兼容，能够将以太坊智能合约迁移到其平台。通过转移这些合约，RSK 确保了所有以太坊应用程序与比特币区块链的兼容性。^[21]​

以太坊第2层扩展方案

Polygon

Polygon 是一个用于创建第 2 层区块链和侧链的协议和框架，两者都与以太坊网络并行运行并与之交互。由于其与以太坊的兼容性，超过一千个去中心化应用 (dApps) 与 Polygon 链兼容。Polygon 技术包括以下内容：^[6]​^[7]​

• Polygon PoS：一种兼容 EVM（以太坊虚拟机）的侧链，使用权益证明 (PoS) 共识机制。
• Polygon zkEVM：一种零知识 EVM 兼容的第 2 层区块链，使用 zk-STARK 汇总并运行以太坊智能合约。
• Polygon Miden：这是一种基于 Starkware 的 zk-rollup，使用 zk-STARK。
• Polygon Nightfall：一种专注于隐私的第 2 层区块链，使用乐观汇总。建议用于 DAO 投票、私人 NFT 市场和供应链编排。
• Polygon Avail：一个独立的第 2 层链，用于存储与智能合约分离的交易数据。它通过解耦数据层和执行层来工作。

Optimism

Optimism 是一个与 EVM 兼容的乐观汇总链。它允许用户通过使用乐观以太坊网关在网络中转入和转出资产。此外，Optimism 可以在提交的表格获批后的两周内将项目列入白名单。在乐观以太坊主网上启动的一个项目示例是 Uniswap V3 Alpha 产品。^[6]

Arbitrum

Arbitrum 是一种为增强以太坊智能合约的速度和可扩展性而开发的二层（Layer 2）解决方案。它包含额外的隐私功能，并将其自身定位为 DeFi 应用的最佳扩展方案，能够利用 Arbitrum rollup 来扩展任何以太坊合约。^[6]