Полный анализ второго уровня Биткойн-сети: от основных характеристик до трех основных направлений строительства

Биткойн второго уровня сети: базовая система знаний

Восход Биткойн-надписей вносит новую жизнь в экосистему Биткойн и вызывает renewed интерес к Биткойн. Существует мнение, что это открыло Пандорин ящик для экосистемы Биткойн. В технологическом развитии экосистемы Биткойн строительство второго уровня является первоочередной задачей. Эта статья опирается на некоторые известные статьи и общение с несколькими друзьями, сочетая опыт нашей команды в дизайне и разработке продуктов Web3, чтобы обобщить основные знания о втором уровне Биткойн. Надеемся, что это сможет привлечь больше людей к совершенствованию соответствующих идей и способствовать развитию этой области.

Мир блокчейна начался с Биткойна и закончится экосистемой Биткойна. Эфириум по сути также является исследованием технологии сайдчейна Биткойна.

В данной статье понятия "вторичный уровень" и "строительство вторичных сетей" взаимозаменяемы, при этом второе является более узким, а первое – более широким. Для соответствия общепринятой терминологии в отрасли, в статье также будет использоваться понятие "строительство вторичных сетей".

1. Миссия второго уровня Layer2

Чтобы понять основные проблемы, которые необходимо решить для строительства второго уровня Биткойна, начнем с основных характеристик блокчейн-системы.

1.1 Основные характеристики и требования блокчейна

В данной статье используется концепция, предложенная Виталиком: блокчейн — это "мировой компьютер". С этой точки зрения понимание различных характеристик блокчейна станет более ясным. В дальнейшем также будет проанализирована возможность развития этого "мирового компьютера" на основе структуры фон Неймана.

Мы сначала подведем некоторые основные характеристики:

Открытость и прозрачность: Это характеристика хранения данных и выполнения команд блокчейна, этой «мировой вычислительной машины», а также внутренняя потребность в совместных вычислениях, требующая участия множества распределенных узлов по всему миру. 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: Это архитектурная особенность этой "мировой вычислительной машины", степень децентрализации и устойчивости к сбоям теоретически основаны на теории византийских генералов. Небизантийские системы теоретически не являются блокчейн-системами. Степень децентрализации является важным показателем безопасности блокчейна и основой для некоторых характеристик.

Безопасность: Безопасность обеспечивается внутренними требованиями, возникающими из архитектурных особенностей этой "мировой вычислительной машины", и внешними требованиями пользователей. На микроуровне безопасность гарантируется технологиями, связанными с криптографией, на макроуровне - децентрализацией архитектуры, что предотвращает влияние на безопасность этой "мировой вычислительной машины" из-за подделки микро-данных или разрушения макро-архитектуры.

Вычислительная мощность: Основная функция этой мировой вычислительной машины, блокчейна, — это вычислительная мощность. Обычно это измеряется по принципу полноты Тьюринга. Некоторые цепочки специально проектируются как неполные по Тьюрингу, чтобы сохранить свои основные характеристики. Например, в сети Биткойн Сатоши Накамото не только сделал так, чтобы его кодовые инструкции были неполными по Тьюрингу, но также сократил некоторые наборы инструкций для поддержания стабильности и безопасности. Все технологии, полные по Тьюрингу, созданы для расширения вычислительной мощности блокчейна. С точки зрения иерархического проектирования, простые системы лучше подходят для нижнего уровня.

Производительность: При одинаковой вычислительной мощности производительность является еще одной основной характеристикой, оценивающей компьютер этого мира блокчейна. Обычно измеряется количеством транзакций, обрабатываемых в секунду (TPS) (.

Хранение: Блокчейн как "мировой компьютер" обязательно должен обладать функцией хранения, то есть способностью записывать данные. В настоящее время в основном данные хранятся внутри блоков, а более профессиональное хранение вне блоков все еще находится в процессе разработки.

Конфиденциальность: Конфиденциальность является уточненной потребностью в "мировом компьютере", требующей сохранения диапазона полномочий производителей и пользователей данных в процессе вычислений и хранения. Это в основном движимо внешними потребностями пользователей.

Есть еще один комплексный показатель - масштабируемость, который обычно относится к масштабируемости всей архитектуры. Эта характеристика влияет на большинство основных характеристик и является важным показателем на уровне архитектуры. Также есть возможности подключения и другие специфические сценарные возможности, но об этом здесь не будем подробно обсуждать.

В этих основных характеристиках блокчейна большинство ограничены взаимным развитием невозможным треугольником. Например, гипотеза DSS, а именно децентрализация )Decentralization, безопасность (Security и масштабируемость )Scalability.

В распределённых системах аналогом невозможного треугольника является принцип CAP, который указывает на то, что в распределённой системе согласованность (Consistency), доступность (Availability) и устойчивость к разделениям (Partition tolerance) невозможно достичь одновременно. Блокчейн-система является распределённой системой с проблемой византийских генералов, поэтому к ней также применим принцип CAP.

Один документ, обобщающий базовую систему знаний о втором уровне Биткойн

( 1.2 Роль второго уровня в строительстве

Какие роли должны быть выполнены в строительстве второго уровня? Какие функции должны быть предоставлены? Строительство второго уровня должно устранить недостатки системы первого уровня и выполнять те задачи, которые не подходят для выполнения в системе первого уровня.

Из вышеизложенных характеристик блокчейна можно сделать предварительный вывод, что необходимо расширить эти базовые возможности:Открытость и прозрачность, децентрализация, безопасность, вычислительная мощность, производительность ), пропускная способность (, хранение, конфиденциальность и др. Кроме этих базовых возможностей с технической точки зрения, существует еще одна очень важная экономическая проблема, которую необходимо решить, а именно:снижение затрат. Обычно общие затраты на выполнение транзакций в первом уровне сети высоки, поэтому необходимо использовать второй уровень сети для снижения этих затрат.

Подводя итог, можно сказать, что все решения в трех аспектах: увеличение пропускной способности, снижение затрат и настройка характеристик - это строительство второго уровня. Что касается настройки характеристик, то на данный момент это еще не достаточно явно, или часто скрыто за первыми двумя характеристиками. Мы можем понять это так: характеристики сети первого уровня для многих приложений необходимы в разной степени, и можно переопределить степень реализации различных характеристик на втором уровне для некоторых приложений.

В строительстве второго уровня базовые возможности блокчейна будут различаться, некоторые характеристики будут снижены или даже потеряны в обмен на значительное улучшение других характеристик. Например: некоторые вторичные уровни для повышения производительности снизят степень децентрализации и безопасность; некоторые вторичные уровни, чтобы увеличить пропускную способность, такие как сеть Lightning, изменят структуру системы и методы расчетов. Есть и такие, которые увеличивают определенную характеристику без снижения основных, например, способ обработки RGB явно увеличивает конфиденциальность и устойчивость к цензуре, но повышает сложность технической реализации. В последующих примерах мы увидим строительство второго уровня, которое одновременно снижает или изменяет несколько характеристик.

Снижение затрат должно быть основной потребностью всех построек второго уровня.

![Один документ, систематизирующий базовые знания о втором уровне Биткойн сети])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-ad899d00cda3df50aead693947e770bc.webp###

( 1.3 Почему нужно делать многослойный дизайн?

Слойная архитектура является средством и методологией обработки сложных систем, которая заключается в разделении системы на несколько уровней и определении отношений и функций между этими уровнями, чтобы достичь модульности, удобства обслуживания и масштабируемости системы, тем самым повышая эффективность и надежность проектирования системы.

Для обширной и масштабной системы протоколов использование иерархии имеет очевидные преимущества. Это упрощает понимание, облегчает распределение задач и модульное улучшение и т.д. Например, в дизайне семиуровневой модели ISO/OSI в компьютерных сетях, однако в конкретной реализации можно объединить некоторые уровни, например, конкретный сетевой протокол TCP/IP является четырехуровневым протоколом.

Конкретно о преимуществах многослойных протоколов:

1.Каждый уровень независим. Один уровень не должен знать, как реализован следующий уровень, а только должен знать, какие услуги предоставляет этот уровень через интерфейсы между уровнями. Таким образом, общая сложность проблемы уменьшается. Это означает, что как выполняется работа на предыдущем уровне, не влияет на работу следующего уровня, поэтому при проектировании работы на каждом уровне нам нужно только обеспечить неизменность интерфейса, и мы можем произвольно настраивать способы работы внутри уровня.

2.Хорошая гибкость. Когда происходит изменение на любом уровне, если связь между уровнями остается неизменной, то это не влияет на уровни выше или ниже. Когда на каком-то уровне происходит техническая революция или возникают проблемы в работе, это не затрагивает работу других уровней; для устранения проблем нужно рассматривать только отдельные проблемы этого уровня.

3.Структурно разделяемый. Каждый уровень может использовать наиболее подходящую технологию для реализации. Развитие технологий часто асимметрично, и иерархическое деление эффективно предотвращает эффект бочки, не позволяя недоработкам в одной области технологии влиять на общую рабочую эффективность.

4.Легкость в реализации и обслуживании. Эта структура облегчает реализацию и отладку большой и сложной системы, так как вся система уже разделена на несколько относительно независимых подсистем. При отладке и обслуживании можно отдельно отлаживать каждый уровень, что позволяет избежать ситуаций, когда невозможно найти и решить неправильные проблемы.

5.Способствует стандартизации. Поскольку для каждой уровня функции и предоставляемые услуги уже имеют точное описание. Преимущества стандартизации заключаются в том, что можно произвольно заменять любой уровень, что очень удобно для использования и исследования.

Идея модульного проектирования слоев является распространенным методом обработки крупных функций в технической области, требующих командной работы и постоянного улучшения проектных работ, а также является проверенным на практике и эффективным методом.

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

2. Несколько подходов к строительству Layer2 для Биткойн

У Биткойна есть три заметные стратегии строительства второго уровня:

)1###Расширенная архитектура на основе цепочки, очень похожая на второй уровень EVM, является структурой блокчейна;

(2)На основе распределенного маршрута, представленного сетью Lightning, является распределенной структурой.

(3)Маршрут на основе централизованной системы, представленный централизованным индексом, является централизованной структурой.

Первый и второй способы имеют свои особенности, уже есть некоторые продукты в использовании и исследуемые продукты. Что касается первого способа, то благодаря бурному развитию Эфириума и исследованиям других цепей, имитирующих Биткойн, основанная на цепи вторая уровень расширения относительно проще, есть больше примеров для参考. Второй способ, основанный на распределенных системах, обычно более сложен, развитие также идет медленнее, в качестве примера можно привести сеть Lightning. Третий способ вызывает много споров, потому что он не выглядит как строительство второго уровня, но, похоже, выполняет функции второго уровня.

Какой из вариантов построения второго уровня лучше? Мы используем общую заблокированную стоимость TVL(Total Value Locked) в качестве критерия. Чем выше TVL второго уровня, тем лучше вариант. С течением времени и развитием технологий этот лучший вариант будет изменяться.

Что касается определения второго уровня сети Биткойн, то всё, что основано на сети Биткойн и имеет с ней техническую связь, а также обладает рядом характеристик, превосходящих первый уровень сети Биткойн, считается строительством второго уровня Биткойн. Другими словами: если используется BTC в качестве газа, а BTC является базовым активом, то система, которая расширяет функциональность Биткойн, считается строительством второго уровня. Исходя из этого, мы должны признать третий вид строительства второго уровня, а именно централизованную структуру второго уровня.

Развитие технологий самого Биткойна, таких как изменение OP_RETURN, Taproot, Schnorr-подписи, MAST, Tapscript, должно быть спроектировано для соединения первого и второго уровней, и не следует чрезмерно использовать эти технологии для разработки функций, поскольку, как бы ни расширялась первая сеть, качественного прорыва не будет, необходимо строить второй уровень. Однако при отсутствии более удобных продуктов второго уровня Биткойна эти технологические возможности соединения первого и второго уровней будут чрезмерно использоваться в течение некоторого времени.

Один документ, который систематизирует базовые знания о втором уровне сети Биткойн

( 2.1 Строительство второго уровня на основе цепи

Ранние имитации Биткойна проводили различные эксперименты, такие как "Colorcoin") цветные токены(, "CovertCoins" и "MasterCoin"; различные имитации Биткойна для расширения, такие как BCH) Bitcoin Cash###, BSV( Bitcoin SV), BTG( Bitcoin Gold); различные технологии сайдчейнов основаны на расширении цепей, можно сказать, что это представляет собой широкое понимание второго уровня.

Эфир также является исследованием улучшений, основанным на Биткойне. Виталик, не добившись успеха в убеждении других команд проектов, сам собрал команду для публикации белой книги и разработки нового поколения блокчейн-системы, сосредоточив внимание на недостатках Биткойна: отсутствие учетной системы UTXO, не Тьюрингова полнота языка исполнения, плохая масштабируемость и другие проблемы. Хотя это исследование Эфира не является прямым строительством второго уровня на Биткойне, в широком смысле это является исследованием строительства на основе цепи.

Эфир для несовершенного изменения Биткойн

BTC-0.5%
Посмотреть Оригинал
На этой странице может содержаться сторонний контент, который предоставляется исключительно в информационных целях (не в качестве заявлений/гарантий) и не должен рассматриваться как поддержка взглядов компании Gate или как финансовый или профессиональный совет. Подробности смотрите в разделе «Отказ от ответственности» .
  • Награда
  • 5
  • Поделиться
комментарий
0/400
ser_we_are_ngmivip
· 15ч назад
btc действительно бог, вся семья Все в.
Посмотреть ОригиналОтветить0
SoliditySlayervip
· 22ч назад
Снова говорим о том, как биткойн изменит мир.
Посмотреть ОригиналОтветить0
SolidityJestervip
· 07-19 06:32
BTC в конечном итоге король всего
Посмотреть ОригиналОтветить0
GateUser-e87b21eevip
· 07-19 06:27
Новые неудачники всегда любят обсуждать вторичный уровень.
Посмотреть ОригиналОтветить0
HypotheticalLiquidatorvip
· 07-19 06:09
Цзэ-цзэ, за "шумом" мира криптовалют скрываются масштабные системные риски, давление вне блокчейна вызывает беспокойство
Посмотреть ОригиналОтветить0
  • Закрепить