Análisis completo de la red de segunda capa de Bitcoin: desde las características básicas hasta las tres grandes rutas de construcción

Sistema de conocimientos básicos de la red de segunda capa de Bitcoin

El auge de las inscripciones de Bitcoin ha inyectado nueva vitalidad al ecosistema de Bitcoin, lo que ha llevado a una renovada atención hacia Bitcoin. Algunos opinan que esto ha abierto la caja de Pandora del ecosistema de Bitcoin. En el desarrollo tecnológico del ecosistema de Bitcoin, la construcción de la segunda capa es de suma importancia. Este artículo se basa en algunos artículos conocidos y en las conversaciones con varios amigos, combinando la experiencia del equipo en el diseño y desarrollo de productos Web3, para resumir los conocimientos básicos sobre la segunda capa de Bitcoin. Esperamos que sirva como un estímulo para atraer a más personas a perfeccionar las ideas relacionadas y promover el desarrollo de este campo.

El mundo de la blockchain comienza con Bitcoin y también terminará con el ecosistema de Bitcoin. Ethereum es esencialmente una exploración de la tecnología de cadena lateral de Bitcoin.

En este artículo, los conceptos de "construcción de segunda capa" y "construcción de red de segunda capa" son generales, siendo el segundo más específico y el primero más amplio. Para adaptarse a la terminología comúnmente utilizada en la industria, este artículo también utilizará el concepto de "construcción de red de segunda capa".

1. La misión de la Capa 2

Para entender los problemas básicos que debe resolver la construcción de la segunda capa de Bitcoin, comenzaremos con las características fundamentales del sistema de blockchain.

1.1 Características básicas y requisitos de la blockchain

Este artículo adopta el concepto propuesto por Vitalik: la blockchain es una "computadora mundial". Desde esta perspectiva, entender las diversas características de la blockchain será más claro. Más adelante, también se analizará la posible evolución de esta "computadora mundial" según la estructura de von Neumann.

Primero resumamos algunas características básicas:

Público y transparente: Esta es una característica del almacenamiento de datos y ejecución de instrucciones de la "computadora mundial" que es la blockchain, así como una necesidad interna que requiere la participación conjunta de numerosos nodos distribuidos en todo el mundo. Esta característica satisface el derecho a la información de los usuarios sobre los datos, siendo el resultado conjunto de los requisitos de colaboración interna de esta "computadora mundial" y de las necesidades externas de los usuarios.

Descentralización: Esta es una característica arquitectónica de esta "computadora mundial", donde el grado de descentralización y la tolerancia a fallos se basan teóricamente en el teorema de los generales de Bizancio. Los sistemas no bizantinos, en teoría, no son sistemas de blockchain. El grado de descentralización es un indicador importante de la seguridad de la blockchain y también es la base de ciertas características.

Seguridad: La seguridad es el resultado de la necesidad interna generada por las características arquitectónicas de esta "computadora mundial" y de las necesidades externas de los usuarios. A nivel micro, se garantiza mediante tecnologías criptográficas; a nivel macro, se garantiza a través de la descentralización de la arquitectura, previniendo así que la seguridad de esta "computadora mundial" se vea afectada por la falsificación de datos micro o la destrucción de la arquitectura macro.

Capacidad de cálculo: La principal función de esta computadora mundial llamada blockchain es la capacidad de cálculo. A menudo se mide por si es Turing completa o no. Algunas cadenas están diseñadas intencionadamente para ser Turing incompletas para mantener sus características principales. Por ejemplo, en la red de Bitcoin, Satoshi Nakamoto no solo hizo que las instrucciones de su código no fueran Turing completas, sino que también eliminó algunas instrucciones del conjunto para mantener su estabilidad y seguridad. Todas las tecnologías Turing completas están destinadas a expandir la capacidad de cálculo de la blockchain. Desde la perspectiva del diseño jerárquico, los sistemas simples son más adecuados para ser la capa base.

Rendimiento: Con la misma capacidad de cálculo, el rendimiento es otra habilidad principal que se evalúa en el mundo de las computadoras blockchain. Generalmente se mide por la cantidad de transacciones procesadas por segundo, TPS(.

Almacenamiento: La cadena de bloques, como "computadora mundial", debe tener capacidad de almacenamiento, es decir, la capacidad de registrar datos. Actualmente, la mayoría de los datos se almacenan en bloques, mientras que el almacenamiento en cadenas externas más especializadas aún está en desarrollo.

Privacidad: La privacidad es una necesidad segmentada en la "computadora mundial", es decir, la exigencia de mantener el ámbito de permisos de los productores y usuarios de datos durante el proceso de cálculo y almacenamiento. Esto está principalmente impulsado por las necesidades externas de los usuarios.

También hay un indicador integral de escalabilidad, que generalmente se refiere a la escalabilidad de toda la arquitectura. Esta característica afecta a la mayoría de las características fundamentales y es un indicador muy importante a nivel arquitectónico. Otros aspectos incluyen la capacidad de conexión y otras capacidades en escenarios específicos, pero no se discutirán más aquí.

En estas características fundamentales de la blockchain, la mayoría están restringidas por la relación de desarrollo mutuo del triángulo imposible. Como la conjetura DSS, es decir, la descentralización )Decentralization, D(, la seguridad )Security, S( y la escalabilidad )Scalability, S(.

En sistemas distribuidos, un triángulo imposible similar es el principio CAP, que indica que en un sistema distribuido la consistencia )Consistency(, la disponibilidad )Availability( y la tolerancia a particiones )Partition tolerance( no se pueden tener al mismo tiempo. Los sistemas de blockchain son sistemas distribuidos con el problema de los generales bizantinos, por lo que también se aplica el principio CAP.

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) 1.2 El papel de la construcción de la segunda capa

¿Qué roles debe completar la construcción de la segunda capa? ¿Qué funciones debe proporcionar? La construcción de la segunda capa debe abordar las deficiencias del sistema de primera capa, realizando en la segunda capa aquellas tareas que no son adecuadas para llevar a cabo en el sistema de primera capa.

A partir de las características de la blockchain resumidas anteriormente, se puede llegar a una conclusión preliminar: deben expandirse estas capacidades básicas: público y transparente, descentralizado, seguridad, capacidad de cálculo, rendimiento ###, capacidad de procesamiento (, almacenamiento, privacidad, etc. Además de estas capacidades básicas desde un punto de vista técnico, hay un problema económico muy importante que debe resolverse, que es reducir costos. Generalmente, el costo total de la ejecución de transacciones en una red de primera capa es alto, por lo que se necesita utilizar una red de segunda capa para reducir estos costos.

Resumiendo en una frase, las soluciones en tres dimensiones: aumentar la capacidad, reducir costos y características personalizadas son todas construcciones de segunda capa. En cuanto a las características personalizadas, actualmente no son lo suficientemente evidentes, o a menudo se ocultan entre las dos primeras características. Podemos entenderlo así: las características de la red de primera capa son requeridas en diferentes grados para muchas aplicaciones, y se pueden ajustar nuevamente los grados de implementación de varias características en la segunda capa para ciertas aplicaciones.

En la construcción de la segunda capa, las capacidades básicas de la blockchain tendrán diferentes compromisos, se reducirán algunas características e incluso se descartarán ciertas características a cambio de una notable mejora en algunas otras. Por ejemplo: algunas segundas capas, para mejorar el rendimiento, reducirán el grado de descentralización y la seguridad; algunas segundas capas, para aumentar el rendimiento, como la red Lightning, cambiarán la estructura del sistema y el método de liquidación. También hay algunas que, sin reducir las características básicas, han mejorado alguna característica, como el método de procesamiento RGB, que aumenta notablemente la privacidad y la resistencia a la censura, pero también incrementa la dificultad de implementación técnica. En los casos posteriores, veremos construcciones de segunda capa que reducen o cambian simultáneamente varias características.

La reducción de costos debería ser una necesidad básica en la construcción de todas las soluciones de segunda capa.

![Una revisión de la base de conocimientos del sistema de redes de capa dos de Bitcoin])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-ad899d00cda3df50aead693947e770bc.webp(

) 1.3 ¿Por qué hacer un diseño por capas?

El diseño por capas es un medio y una metodología para tratar sistemas complejos, que consiste en dividir el sistema en múltiples estructuras jerárquicas y definir las relaciones y funciones entre cada capa, con el fin de lograr la modularidad, mantenibilidad y escalabilidad del sistema, aumentando así la eficiencia y confiabilidad del diseño del sistema.

Para un sistema de protocolos amplio y extenso, el uso de capas tiene ventajas claras. Esto facilita la comprensión, la división del trabajo y la mejora modular, entre otros beneficios. Como el diseño del modelo de capas ISO/OSI de siete capas en redes informáticas, pero en la implementación específica, se pueden combinar algunas capas; por ejemplo, el protocolo de red específico TCP/IP es un protocolo de cuatro capas.

Específicamente, las ventajas de la estratificación del protocolo:

1.Cada nivel es independiente entre sí. Un nivel no necesita saber cómo se implementa su siguiente nivel, sino que solo necesita conocer los servicios proporcionados a través de la interfaz entre niveles. De este modo, la complejidad del problema en su conjunto disminuye. Es decir, cómo se lleva a cabo el trabajo del nivel anterior no afecta el trabajo del siguiente nivel, por lo que al diseñar el trabajo de cada nivel, solo necesitamos garantizar que la interfaz permanezca constante, pudiendo ajustar libremente la forma de trabajo dentro del nivel.

2.Buena flexibilidad. Cuando hay un cambio en cualquier capa, siempre que la relación entre las interfaces de las capas se mantenga constante, las capas por encima o por debajo de esta no se verán afectadas. Cuando una capa presenta innovaciones tecnológicas o cuando surge un problema en el trabajo de una capa, no afectará el trabajo de las otras capas, y al resolver problemas, solo es necesario considerar el problema de esa capa en particular.

3.Estructuralmente divisible. Cada capa puede utilizar la tecnología más adecuada para su implementación. El desarrollo tecnológico suele ser asimétrico, la división jerárquica evita eficazmente el efecto del barril, no se verá afectada la eficiencia general del trabajo por la imperfección de la tecnología en un aspecto.

4.Fácil de implementar y mantener. Esta estructura facilita la implementación y depuración de un sistema grande y complejo, ya que todo el sistema se ha descompuesto en varios subsistemas relativamente independientes. Al depurar y mantener, se puede depurar cada capa de forma individual, evitando situaciones en las que no se pueden encontrar o resolver los problemas incorrectos.

5.Puede promover el trabajo de estandarización. Porque cada capa tiene una descripción precisa de sus funciones y los servicios que proporciona. El beneficio de la estandarización es que se puede reemplazar libremente alguna de las capas, lo cual es muy conveniente para el uso y la investigación.

El enfoque de diseño modular por capas es un método común en el ámbito técnico para abordar proyectos de ingeniería que son complejos, requieren la colaboración de múltiples personas y necesitan mejoras continuas, y es un método que ha sido comprobado en la práctica y resulta efectivo.

![Una revisión de los conocimientos básicos sobre la red de segunda capa de Bitcoin]###https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-086a074fde8e4b3baab62f0dd9a0726c.webp(

2. Varios enfoques para la construcción de Bitcoin Layer2

Las dos capas de Bitcoin tienen tres rutas de construcción destacadas:

)1(Ruta de expansión basada en la cadena, muy similar a la segunda capa de EVM, es la estructura de la blockchain;

)2( basado en una ruta distribuida, representada por la red Lightning, es una estructura distribuida.

)3(La ruta basada en sistemas centralizados, representada por el índice centralizado, es una estructura centralizada.

Las dos primeras formas tienen características distintas, y ya hay algunos productos en uso y otros en exploración. En cuanto a la primera forma, debido al próspero desarrollo de Ethereum y la exploración de otras cadenas que imitan a Bitcoin, la expansión de segunda capa basada en la cadena es relativamente más fácil, y hay más casos de referencia. La segunda forma, que se basa en lo distribuido, suele ser más difícil y su desarrollo es un poco más lento, representado por la red Lightning. La tercera forma es muy controvertida, ya que no parece ser una construcción de segunda capa, pero parece que ha completado las funciones de construcción de segunda capa.

¿Cuál es el mejor plan de construcción de segunda capa? Utilizamos el valor total de los activos bloqueados TVL)Total Value Locked( como estándar de medida; la solución con el TVL más alto en la red de segunda capa es la mejor opción. A medida que avanza el tiempo y la tecnología, esta mejor opción será un proceso cambiante.

En cuanto a la definición de la segunda capa de Bitcoin, siempre que se base en la red de Bitcoin y establezca una relación técnica con la red de Bitcoin, y algunas características sean superiores a la red de primera capa de Bitcoin, se considera construcción de la segunda capa de Bitcoin. En otras palabras: siempre que consuma BTC como gas, utilizando BTC como activo subyacente, cualquier sistema que expanda el rendimiento de Bitcoin se considera construcción de la segunda capa. Según este criterio, deberíamos aceptar una tercera forma de construcción de la segunda capa, es decir, la construcción de la segunda capa con una estructura centralizada.

El desarrollo de la tecnología del Bitcoin en sí, como la modificación de OP_RETURN, Taproot, las firmas Schnorr, MAST y Tapscript, deberían ser diseñados con el propósito de conectar la capa uno y la capa dos, no se deberían utilizar estas tecnologías para desarrollar demasiadas funciones, ya que la red de capa uno, por mucho que se expanda, no tendrá una ruptura cualitativa, es necesario llevar a cabo la construcción de la capa dos. Pero en ausencia de mejores productos de segunda capa de Bitcoin, estas capacidades tecnológicas de conexión entre la capa uno y la capa dos serán utilizadas en exceso durante un período de tiempo.

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) 2.1 Construcción de segunda capa basada en la cadena

Las cadenas de imitación de Bitcoin de primera generación realizaron varias exploraciones, como "Colorcoin"### monedas de color(, "CovertCoins" y "MasterCoin"; varias cadenas de imitación de Bitcoin de escalado, como BCH)Bitcoin Cash(, BSV)Bitcoin SV(, BTG)Bitcoin Gold(; varias tecnologías de cadenas laterales se basan en casos de construcción de expansión de la cadena, se puede decir que es una especie de segunda capa en un sentido amplio.

Ethereum también es una exploración de mejora basada en Bitcoin. Vitalik, tras no convencer a otros equipos de proyectos, formó su propio equipo para publicar un libro blanco y desarrollar un nuevo sistema de blockchain, abordando las imperfecciones de Bitcoin: el sistema sin cuentas de UTXO, el lenguaje de ejecución no Turing-completo, la mala escalabilidad, entre otros problemas. Aunque esta exploración de Ethereum no es una construcción de segunda capa directamente sobre Bitcoin, desde un punto de vista amplio, es una exploración de construcción basada en la cadena.

La mejora de Ethereum sobre la imperfección de Bitcoin

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ser_we_are_ngmivip
· hace14h
btc es el verdadero dios, toda la familia Todo dentro.
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SoliditySlayervip
· hace21h
De nuevo, Bitcoin está cambiando el mundo.
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SolidityJestervip
· 07-19 06:32
BTC es al final el rey de todo.
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GateUser-e87b21eevip
· 07-19 06:27
Los tontos siempre aman discutir sobre la segunda capa.
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HypotheticalLiquidatorvip
· 07-19 06:09
Tsk tsk, detrás de la "animación" del mundo Cripto se ocultan grandes riesgos sistémicos, la presión de liquidación off-chain es preocupante.
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