Основы второй сети Биткойн

Восхождение инскрипций Биткойна приносит новую жизнь в экосистему Биткойна, заставляя больше людей вновь обратить внимание на Биткойн. Некоторые считают, что это открыло пандору экосистемы Биткойна. Среди многочисленных технологических разработок в экосистеме Биткойна строительство второго уровня является наиболее важным. В этой статье мы опираемся на некоторые известные статьи и обмен мнениями с несколькими друзьями, а также на опыт команды в проектировании и разработке продуктов Web3, чтобы обобщить основные знания о втором уровне Биткойна. Надеемся, что это послужит толчком для привлечения большего числа людей к уточнению связанных идей и содействию развитию этой области.

Мир блокчейна начинается с Биткойна и заканчивается экосистемой Биткойна. Эфириум также можно рассматривать как исследование технологии боковой цепи Биткойна.

В данной статье понятия "вторичный уровень строительства" и "строительство вторичной сети" используются взаимозаменяемо. Строительство вторичного уровня является более широким понятием, но для соответствия общепринятым выражениям в отрасли также используется "строительство вторичной сети".

1. Миссия второго уровня Layer2

Чтобы понять основные проблемы, которые необходимо решить при строительстве второго уровня Биткойн, начнем с основных характеристик системы блокчейна.

1.1 Основные характеристики и требования к блокчейну

Мы используем концепцию, предложенную Виталиком: блокчейн — это "мировой компьютер". С этой точки зрения понимание различных характеристик блокчейна станет более ясным. Мы также будем анализировать возможности развития этого "мирового компьютера" на основе структуры фон Неймана в компьютере.

Подвести некоторые основные характеристики:

Открытость и прозрачность: это характеристики хранения данных и выполнения команд в блокчейне, этой "мировой вычислительной машине", а также внутренние требования, которые требуют участия множества распределенных узлов по всему миру для вычислений. Эта характеристика удовлетворяет право пользователей на информацию о данных и является совместным результатом внутренних требований к сотрудничеству этой "мировой вычислительной машины" и внешних потребностей пользователей.

Децентрализация: Эта характеристика является архитектурной особенностью этой "мировой вычислительной машины"; степень децентрализации и отказоустойчивость теоретически поддерживаются теорией византийских генералов. Не-византийские генералы теоретически не являются блокчейн-системами, мы позже увидим два случая не-блокчейн-систем в рамках построения второго уровня. Степень децентрализации является важным показателем безопасности блокчейна и основой для некоторых характеристик.

Безопасность: Безопасность является совместным результатом внутренних требований, возникающих из архитектурных особенностей этой "мировой вычислительной машины", и внешних требований пользователей. На микроуровне безопасность обеспечивается технологиями, связанными с криптографией, а на макроуровне - децентрализованной архитектурой, что позволяет избежать влияния на безопасность этой "мировой вычислительной машины" из-за подделки микроданных или разрушения макроархитектуры.

Вычислительная能力: одной из основных функций этой мировой вычислительной машины, блокчейна, является вычислительная способность. Для измерения этого показателя мы обычно используем вопрос о том, является ли он тьюрингполным. Некоторые цепочки намеренно разрабатываются как нетьюрингполные, чтобы сохранить свои основные характеристики. Например, в сети Биткойн Сатоши Накамото не только сделал так, чтобы кодовые инструкции не были тьюрингполными, но и намеренно сократил некоторые наборы инструкций в процессе развития, чтобы сохранить их стабильность и безопасность. Все тьюрингполные технологии нацелены на расширение вычислительной способности блокчейна. С точки зрения идеи многослойного проектирования простые системы лучше подходят для нижнего уровня.

Производительность: при одинаковой вычислительной мощности производительность является еще одной важной характеристикой, которую необходимо оценивать в мире блокчейна. Обычно измеряется с помощью TPS, то есть количества транзакций, обрабатываемых в секунду.

Хранение: Блокчейн описывается как "мировой компьютер", значит, у него обязательно должна быть функция хранения, то есть способность записывать данные. В настоящее время данные в основном хранятся в блоках, более специализированное хранение вне блоков на цепочке все еще находится в стадии разработки.

Конфиденциальность: Конфиденциальность является подкатегорией требований в "мировом компьютере", подразумевающей необходимость поддерживать диапазон прав данных производителей и пользователей в процессе вычислений и хранения (. Мы также включаем антикоррекционные аспекты в часть конфиденциальности ). Это в основном обусловлено внешними потребностями пользователей.

Есть также комплексный показатель масштабируемости, который обычно относится к масштабируемости всей архитектуры. Эта характеристика влияет на большинство основных характеристик. На уровне архитектуры масштабируемость системы является очень важным показателем. Кроме того, будут и некоторые возможности подключения, или некоторые другие специфические сценарные возможности, но об этом мы не будем подробно говорить, а при встрече с такими специальными сценариями мы сделаем более детальный анализ.

В этих основных характеристиках блокчейна, в основном, взаимное развитие ограничивается невозможным треугольником. Например, гипотеза DSS, то есть децентрализация (Decentralization, D), безопасность (Security, S) и масштабируемость (Scalability, S).

В распределенной системе аналогом невозможного треугольника является принцип CAP. CAP означает, что в распределенной системе невозможны одновременно согласованность(, доступность) и устойчивость к разделению(. Блокчейн-системы являются распределенными системами с проблемой византийских генералов, поэтому к ним также применим принцип CAP.

![Одноразовое объяснение основ знания о втором уровне сети Биткойн])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-ad899d00cda3df50aead693947e770bc.webp(

) 1.2 Роль второго уровня строительства

Какие роли необходимо выполнить для построения второго уровня? Какие функции он должен предоставлять? Построение второго уровня обязательно должно компенсировать недостатки системы первого уровня, и то, что не подходит для выполнения в системе первого уровня, должно быть завершено на втором уровне.

Исходя из изложенных выше характеристик блокчейна, можно сделать предварительный вывод, что необходимо расширять эти базовые возможности: открытость и прозрачность, децентрализация, безопасность, вычислительная способность, производительность ( пропускная способность ), хранение, конфиденциальность и т.д. Кроме этих базовых возможностей с технической точки зрения, существует еще одна важная экономическая проблема, которую необходимо решить, а именно снижение затрат. Обычно совокупные затраты на выполнение операций в сетях первого уровня довольно высоки, и необходимо использовать сети второго уровня для снижения этих затрат.

В одном предложении это можно свести к тому, что решения для увеличения пропускной способности, снижения затрат и настройки характеристик все относятся к строительству второго уровня. Что касается настройки характеристик, то на данный момент это еще не так очевидно или часто скрывается за двумя первыми характеристиками, что вызывает некоторые недоумения. Мы можем понимать это так: характеристики сети первого уровня требуют различной степени для многих приложений, и можно заново скорректировать степень реализации различных характеристик для определенных приложений на втором уровне.

В строительстве второго уровня базовые возможности блокчейна будут иметь свои компромиссы, некоторые характеристики будут снижены или даже отбрасываются в обмен на значительное улучшение других характеристик. Например: некоторые вторые уровни для повышения производительности снизят степень децентрализации и безопасность; некоторые вторые уровни, чтобы увеличить пропускную способность, такие как сеть Lightning, изменят структуру системы и способы расчета. Есть и такие, которые усиливают определенные характеристики без снижения базовых, например, способ обработки RGB значительно увеличивает конфиденциальность и устойчивость к цензуре, но увеличивает сложность технической реализации. В последующих примерах мы увидим строительство второго уровня, которое одновременно снижает или изменяет несколько характеристик.

Снижение затрат должно быть основной потребностью для всех построек второго уровня.

![Один текст о базовой системе знаний второго уровня Биткойн]###https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-086a074fde8e4b3baab62f0dd9a0726c.webp(

) 1.3 Почему необходимо проводить многоуровневый дизайн?

Слоеное проектирование является средством и методологией, с помощью которых человек обрабатывает сложные системы, разделяя систему на несколько уровневых структур и определяя отношения и функции между уровнями, чтобы достичь модульности, поддерживаемости и масштабируемости системы, тем самым повышая эффективность и надежность проектирования системы.

Для обширной и масштабной системы протоколов использование иерархии имеет явные преимущества. Это упрощает понимание, облегчает распределение задач и модульные улучшения. Как и в семиуровневой модели ISO/OSI в компьютерных сетях, но в конкретной реализации можно объединить некоторые уровни, например, конкретный сетевой протокол TCP/IP является четырехуровневым протоколом.

Конкретно о преимуществах многоуровневых протоколов:

1. Все уровни независимы друг от друга. Какой-либо уровень не должен знать, как реализован следующий уровень, а лишь должен знать о сервисах, предоставляемых через интерфейсы между уровнями. Таким образом, сложность всей проблемы снижается. Иными словами, то, как выполняется работа на предыдущем уровне, не влияет на работу на следующем уровне, поэтому при проектировании работы на каждом уровне мы можем свободно настраивать внутренние методы работы, при условии, что интерфейсы остаются неизменными.

2. Хорошая гибкость. Когда происходит изменение на любом уровне, если взаимосвязь между уровнями остается неизменной, то уровни выше или ниже не подвергаются влиянию. Когда на каком-либо уровне происходят технические новшества или возникают проблемы в работе, это не затрагивает работу других уровней; при устранении проблемы необходимо рассматривать только проблемы этого уровня.

3. Структурно может быть разделено. Каждой层е можно использовать наиболее подходящие технологии для реализации. Развитие технологий часто асимметрично, и иерархическое деление эффективно предотвращает эффект бочки, не позволяя недостаткам в одной области технологий влиять на общую рабочую эффективность.

4. Легкость в реализации и обслуживании. Эта структура упрощает реализацию и отладку большой и сложной системы, так как вся система разбита на несколько относительно независимых подсистем. Во время отладки и обслуживания можно проводить отдельную отладку на каждом уровне, что позволяет избежать ситуаций, когда невозможно найти и решить неправильные проблемы.

5. Может способствовать стандартизации работы. Поскольку функции каждого уровня и услуги, которые они предоставляют, уже точно описаны. Преимуществом стандартизации является возможность свободно заменять один из уровней, что очень удобно для использования и исследования.

Модульный дизайн с уровневой структурой является распространенным подходом в технической области для работы с большой функциональностью, требующей совместной работы нескольких человек и постоянного улучшения инженерных проектов, и это метод, проверенный на практике и зарекомендовавший себя как эффективный.

2. Несколько подходов к строительству Layer2 для Биткойн

Мы рассматриваем строительство второго уровня Биткойна в качестве примера для проведения соответствующего анализа. У Биткойна есть три заметных направления строительства второго уровня:

###1(Один из вариантов - это расширенный маршрут на основе цепочки, очень похожий на второй уровень EVM, это структура блокчейна;

)2( Один из них основан на распределённой структуре, представленным сетью Lightning, и является распределённой архитектурой.

)3(Существует также маршрут, основанный на централизованной системе, представленный централизованным индексом, это централизованная структура.

Первые два подхода имеют свои особенности, уже есть некоторые используемые продукты и продукты в стадии экспериментов. Что касается первого подхода, то благодаря бурному развитию Эфириума и исследованию других имитационных цепей Биткойна, расширение второго уровня на основе цепей относительно проще, и можно найти больше примеров. Второй подход, основанный на распределенных системах, обычно более сложен и развивается медленнее, с сетью Lightning в качестве примера. Третий подход весьма спорный, потому что он не выглядит как строительство второго уровня, но, похоже, выполняет функции второго уровня.

Какой из вариантов построения второго уровня лучше? Мы используем результаты рыночных испытаний в качестве критерия оценки: сеть второго уровня с более высоким общим заблокированным капиталом TVL)Total Value Locked( является оптимальным решением. С течением времени и развитием технологий этот оптимальный вариант будет изменяться.

Что касается определения второго уровня сети Биткойн, любая сеть, которая основывается на Биткойн-сети и устанавливает техническую связь с ней, а также обладает некоторыми характеристиками, превосходящими уровень Биткойн, считается строительством второго уровня Биткойн. Другими словами: любая система, которая использует BTC в качестве газа, а BTC является базовым активом и расширяет функциональность Биткойн, считается строительством второго уровня. Исходя из этого, мы должны признать третий тип строительства второго уровня, а именно централизованную структуру второго уровня.

Развитие технологии Биткойна, такое как изменение OP_RETURN, Taproot, подписи Schnorr, MAST и Tapscript, должно быть разработано с целью соединения первого и второго уровней. Не следует слишком много использовать эти технологии для разработки функций, потому что даже если сеть первого уровня будет расширяться, качественного прорыва не будет, необходимо строить второй уровень. Однако в отсутствие более удобных продуктов второго уровня Биткойна, эти технические возможности соединения первого и второго уровней будут чрезмерно использоваться в течение некоторого времени.

![Однообразное изложение основного знания о втором уровне Биткойн сети])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-2c2d6311345cff334bcb6338cbfe47bd.webp