Layer 2 (L2) 网络是一个链下扩展，它与底层的 Layer 1 (L1) 区块链集成，以增加交易吞吐量。其主要焦点是通过提供交易验证支持并从 Layer 1 卸载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 Bitcoin 和 Ethereum，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 gas fees。为了提高这些网络的吞吐量并使其更具扩展性，开发了第 2 层（Layer 2）解决方案。^[2]​^[3]​

第 2 层网络（如 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]​

Bitcoin 的 Lightning Network（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 Bitcoin 区块链上进行结算，从而实现了更快、更便宜的交易。^[5]​

技术

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，以及一个智能合约，该合约通过将 Layer 2 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。^[6]​

虽然不同 Layer 2 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更改的可靠性，Layer 2 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 Layer 2 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：持有和释放转移到 Layer 2 的资金、验证 Layer 2 生成的证明、解决争议以及最终确定交易。Rollups、侧链（Sidechains）、Plasma 链和状态通道（State channels）是 Layer 2 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]​

• 进行交易的链下执行，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 (Sidechains)

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 Layer 2 链。它们通过支持 L1 区块链验证交易来发挥作用，从而减轻主链因网络拥堵引起的问题。^[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（Two-way peg）系统与主链连接。
• 侧链为推进区块链技术扩展解决方案提供了机会。
• 以太坊的 Layer 2 解决方案 Polygon 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，确认资产已在初始区块链上正确锁定。^[13]​

Plasma

Plasma 是由 Vitalik Buterin 和 Joseph Poon^[22] 提出的一种专为 以太坊 区块链设计的 Layer 2 扩展解决方案。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 架构包含一个分层的侧链树，由于每个侧链自主运行，并与主链及其他侧链同步运行，因此它最大限度地提高了速度和效率。^[14]​

状态通道

状态通道是在两个寻求通过交易进行交互的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。这种方法带来了极高的交易吞吐量，显著减少了拥堵和费用。^[14]​

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状态通道中一个典型的活动是两个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，它还根据游戏结果决定智能合约中资金的分配。状态通道机制允许在 Layer 2 平台上引入边玩边赚 (P2E) 游戏和各种 去中心化应用程序 (dApps)，即使它们并非纯粹的金融应用。^[15]​

比特币二层扩展解决方案

闪电网络 (Lightning Network)

闪电网络是最早的二层扩展解决方案之一。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重大增强。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 是一个运行在侧链上的结算网络，与比特币的二层基础设施集成。它连接了全球多家加密货币交易所和机构，实现了更快、更私密的比特币交易。此外，Liquid 网络允许在比特币区块链上创建数字资产，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一系列功能，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) 可以在短短两分钟内完成最终结算。
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，确保安全的代币化过程。
4. 互操作性：单一的 Liquid 集成即可提供对 L-BTC 和已发行资产的支持。所有代币都遵循相同的标准，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) 是一个兼容 EVM 的二层智能合约平台，它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 Rootstock 的挖掘算力超过了除比特币本身以外的任何其他链。^[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。通过迁移这些合约，RSK 确保了所有以太坊应用与比特币区块链的兼容性。^[21]​

以太坊二层（Layer 2）扩展方案

Polygon

​Polygon 是一个用于创建二层（Layer 2）区块链和侧链的协议和框架，这些链在与以太坊网络交互的同时并行运行。由于其与以太坊的兼容性，超过一千个去中心化应用 (dApps) 已兼容 Polygon 链。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：一种兼容 EVM 的零知识二层区块链，使用 zk-STARK 汇总（rollups）并运行以太坊智能合约。
• Polygon Miden：这是一个基于 Starkware 的 zk-rollup，使用 zk-STARK 技术。
• Polygon Nightfall：一个专注于隐私的二层区块链，使用乐观汇总 (optimistic rollups)。它被建议用于 DAO 投票、私人 NFT 市场和供应链编排。
• Polygon Avail：一个独立的二层链，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 是一个兼容 EVM 的乐观汇总 (optimistic rollup) 链。它允许用户通过使用 Optimistic 以太坊网关将资产移入和移出网络。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 Optimistic 以太坊主网上启动的一个项目示例是 Uniswap V3 Alpha 产品。^[6]​

Arbitrum

​Arbitrum 是为了提高以太坊智能合约的速度和可扩展性而开发的二层解决方案。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 汇总 (rollup) 来扩展任何以太坊合约。^[6]​