什么是Layer2？深度分析区块链二层互联网
引言
伴随区块链技术的进步，愈加多的用户和应用开始涌入这个去中心化的世界。然而，伴随用户数目和买卖需要的增加，区块链互联网也面临了性能和扩展性的问题，特别是在处置很多买卖时，传统的一层区块链（Layer 1）看上去心有余而力不足。BTC和ETH作为最具代表性的区块链互联网，尽管具备安全性和去中心化的优势，但每秒处置买卖的能力（TPS）却相对有限，远远没办法满足全球用户的需要。在这种背景下，二层互联网（Layer 2） 应运而生，旨在解决这类扩展性挑战，并大大提升买卖速度。
Layer 2 概述：构建在主链上的扩展策略
简单来讲，Layer 2 指的是构建在现有区块链系统（主链）之上的二级框架或协议。主链也被叫做 Layer 1，是底层区块链结构，如BTC和ETH。Layer 2 的主要目的是提升区块链的买卖吞吐量（TPS）和可扩展性，而不会干扰其核心的安全性和去中心化特质。
Layer 2 互联网并无需对主链的结构做出重大改变。相反，它们作为额外的层添加到现有些区块链系统中，处置大多数买卖和操作，然后将最后结果提交给主链。这种办法允许互联网在维持高度安全的同时达成大幅扩展。
为何需要 Layer 2？
目前，区块链互联网面临的一个重点问题是可扩展性挑战。可扩展性 指的是互联网在用户数目和买卖量增加时保持正常运行和高性能的能力。以BTC和ETH为例，这两大互联网是区块链范围的创始人和领头羊，但它们的买卖处置能力却有限。BTC互联网每秒只能处置大约7笔买卖，而ETH在未做优化时每秒最多处置约15笔买卖。相比之下，传统的支付系统如Visa可以每秒处置数千笔买卖，这致使数字货币互联网很难应付全球范围内的大规模用。
这个问题不只影响了买卖速度，还直接致使买卖成本的增加。特别在ETH互联网中，伴随互联网拥堵，用户需要支付更高的Gas费 以优先处置他们的买卖。因此，区块链需要找到一种办法，在不牺牲去中心化和安全性的首要条件下，解决买卖速度和本钱问题。这正是 Layer 2 解决方法的意义所在。
Layer 2 的工作原理
Layer 2 通过引入额外的协议或框架，将一部分买卖从主链转移到链外处置。Layer 2 互联网将买卖批量处置或在链外完成计算，然后仅将结果或验证提交到主链，这大大减轻了主链的负担。
Layer 2 技术被叫做“链下”扩展策略，由于大多数操作都在链外完成。主链只需要负责最后的安全性和记录买卖的最后结果。这种办法既能提升效率，又能维持互联网的去中心化和安全性。
Layer 2 解决方法的种类
目前，Layer 2 解决方法主要有以下几个种类，每种策略都有其独特的机制和应用场景。
1. 状况通道（State Channels）
状况通道是 Layer 2 解决方法中最早被提出的方法之一，它允许两个或多个用户在链下进行多次买卖，而无需每次买卖都记录在区块链上。通过这种方法，用户可以进行无限次的链下买卖，只有在买卖结束时，最后的结果才会被提交到主链上。
闪电互联网（Lightning Network） 就是BTC中的一种状况通道解决方法。它通过允许用户创建支付通道，解决了BTC每秒处置买卖量较低的问题。用户可以在链下通过这类支付通道进行迅速且低本钱的买卖，只有当支付通道关闭时，最后的买卖记录才会同步到BTC主链上。
状况通道的主要优势是速度极快且成本极低，由于大多数买卖是在链下进行。然而，它的缺点在于，状况通道一般只合适少数用户之间的支付和买卖场景，扩展到更大规模的互联网仍存在一些技术挑战。
2. 侧链（Sidechains）
侧链是一种独立于主链的区块链，具备我们的共识机制和治理方法，但与主链相互连接，可以达成资产和数据的双向传输。侧链在链下处置买卖和智能合约的实行，然后将结果反馈给主链。
ETH的Plasma 就是一种基于侧链的 Layer 2 解决方法。Plasma 将ETH的买卖分配到不一样的侧链中，每条侧链可以处置我们的买卖和智能合约，只有在出现争议或需要结算时，侧链才会将买卖结果提交给ETH主链进行处置。
侧链的主要优势在于，它们可以参考不同应用场景进行定制，以处置特定种类的买卖。它们通过分散买卖负载，提升了互联网的扩展性。不过，侧链的安全性一般取决于其自己的共识机制，假如侧链的共识机制较弱，或许会影响整个系统的安全性。
3. Rollups
Rollups 是另一种广受关注的 Layer 2 解决方法，尤其是在ETH的扩展计划中具备要紧地位。Rollups 将很多的买卖批量打包，然后提交到主链上。这种方法大幅降低了需要在主链上处置的买卖数目，同时确保每笔买卖的验证和安全性。
Rollups 分为两种主要种类：
Optimistic Rollups：假设所有些买卖都是有效的，只有在有人提出争议时才会进行验证。这种方法降低了非必须的计算，从而提升了效率。
ZK|Rollups：通过零常识证明 （ZKP），ZK|Rollups 可以在不公开买卖详细情况的状况下验证其有效性。这种方法更为安全，并能维持隐私性。
Rollups 的优势在于，它们可以同时提高扩展性和安全性，并且与ETH等主链维持了较高的兼容性。它们是现在被ETH社区广泛认同的一种可行扩展策略。
Layer 2解决方法的优势与挑战
1.优势：
更高的买卖吞吐量：Layer 2通过将买卖批量处置或在链外完成，大大提升了每秒可处置的买卖量（TPS），使区块链可以支持更多用户和应用。
减少买卖成本：通过链下处置买卖，Layer 2降低了在主链上实行的计算和存储需要，从而显著减少了买卖成本。
不改变主链结构：Layer 2作为额外的扩展层，无需对主链做出重大更改，这使其可以与现有些区块链构造兼容，保持去中心化和安全性。
2.挑战：
安全性依靠主链：尽管 Layer 2技术可以提升效率，但最后的安全性仍依靠于主链。因此，假如主链出现问题，Layer 2也会遭到影响。
复杂的技术达成：Layer 2解决方法的技术达成相对复杂，需要开发者拥有高水平的技术能力。这也致使一些策略的推广和应用遭到限制。
结语
Layer 2作为区块链范围的一项要紧技术革新，为解决主链的扩展性问题提供了有效的渠道。通过状况通道、侧链和Rollups等多种策略，Layer 2 技术不只提升了买卖速度，还减少了买卖本钱，致使区块链可以更好地应付全球用户的需要。
伴随区块链技术的不断演进，Layer 2 解决方法将成为区块链扩展和性能提高的重点力量，为数字货币和DApps的广泛应用铺平道路。在将来，Layer 2 的进一步进步与成熟，或有助于推进区块链技术在每个范围的普及和革新。
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