什么是比特币 Layer 2 以及顶级比特币 Layer 2 项目

什么是比特币第 2 层？

比特币 Layer 2 是基于比特币区块链构建的协议，旨在通过在主链外处理交易来提高交易效率，并减少拥堵和费用，从而提高可扩展性。比特币 Layer 2 使用比特币作为 Gas 代币，并使用比特币区块链进行结算。

关键要点

• 比特币第 2 层项目试图通过开发一个能够实现比比特币主网更高吞吐量和执行更多操作的执行层来扩展比特币区块链。

• 比特币第 2 层网络依靠主网对其执行层的交易进行最终结算；这样，它们就保持了主网的安全性和去中心化水平。

• 比特币第 2 层项目的示例包括 Stacks、Liquid、Merlin 网络和 Rootstock 基础设施框架 (RIF)。

比特币网络每秒只能验证七笔交易，虽然这个数字可能看起来微不足道，但实际上，在该技术上线时，这已经足够了。然而，随着Ordinals和BRC-20 代币的兴起，比特币的普及度不断提高，对比特币区块链的需求也随之增加，在某些情况下甚至超过了网络的承载能力，导致 Gas 费用飙升。

由于比特币区块链最初主要设计用于点对点（P2P）价值转移，因此它在吞吐量和应用方面都落后于当代区块链设计。尽管如此，它仍然保持着最去中心化、最安全的工作量证明 (PoW) 区块链网络的声誉。为了提高比特币区块链的效率并拓展其应用，比特币 Layer 2 项目正在提出一些技术，在充分利用高度去中心化且足够安全的比特币网络的同时，改进这些技术。

比特币 Layer 2 及其工作原理

区块链网络由两个相互连接的层组成——执行层和共识层。 

执行层处理来自区块链用户的交易（状态更改请求）的计算，并将这些交易的详细信息发送到共识层。 

同时，共识层运行共识算法，并托管矿工（基于 PoW）或验证者（基于 PoS），他们在批准交易之前验证交易的有效性。Layer 2项目的基础是开发一个独立于主网执行层的执行层，并与主网的共识层进行高效连接。

比特币 Layer 2 是链下执行环境，用于计算交易并将交易详情提交至比特币网络的共识层。不同的 Layer 2 项目实现这一目标的方式可能有所不同，但其基本策略是相似的。每个解决方案都致力于与主网络建立并保持联系；然后创建一个可以进行常规交易和其他高级操作的环境，并在需要时及时与主网络的结算层进行签约。通过将交易提交至比特币网络进行最终结算，比特币 Layer 2 网络声称能够实现与比特币区块链相同（或接近）的安全性和去中心化水平。 

构建单独的执行层使他们能够自由地采用多种技术（例如 rollups），从而提供比主网络更高的效率。总而言之，比特币 Layer 2 试图通过开发互补的执行层来扩展比特币区块链，这些执行层可以在比特币区块链上结算交易。这使得他们能够在不受影响的安全性和去中心化的基础上实现更高的吞吐量。

从主网迁移也使得 Layer 2 项目能够创建一个与主网截然不同的执行层。Layer 2 项目可以开发执行环境，运行主网无法实现的操作，例如智能合约，这对于像比特币这样的区块链来说尤其适用。 

比特币 L2 变得越来越突出，然而，以太坊 L2 相对更受欢迎。 

比特币 Layer 2 与以太坊 Layer 2

比特币和以太坊区块链都面临着日益增长的用户群带来的高需求。然而，以太坊区块链支持大多数当代区块链应用，例如 DeFi、NFT 等等；而比特币区块链则并非如此。

这两个网络的 Layer 2 解决方案都采用了类似的策略。如前所述，每个 Layer 2 网络在单独的执行层上计算交易，并立即或在特定时间间隔后将交易提交到主网进行结算。

主要区别在于这些 Layer 2 项目的目标。以太坊 Layer 2 项目主要致力于扩展网络效率。而对于比特币 Layer 2 项目来说，这只是两大目标之一。比特币 Layer 2 项目不仅试图扩展比特币网络的吞吐量，还试图扩展应用程序的吞吐量。比特币区块链不像以太坊区块链那样运行虚拟机，但比特币 Layer 2 项目正在开发运行虚拟机的执行层，其中一些虚拟机类似于以太坊区块链使用的EVM。通过这种方式，比特币网络获得了间接的虚拟机能力，使其能够运行智能合约 和其他新一代区块链赖以成名的应用程序。

比特币 Layer 2 的类型

现在，让我们看看一些可用的比特币第 2 层类型，以及它们的工作原理。

状态通道

点对点之间的加密货币交易本质上是两个钱包与网络共识层之间的通信。网络状态在每次交易后都会发生变化，验证层会在将整个网络更新到新状态之前检查交易。状态通道 L2 网络正是基于此构建的；它们利用钱包和执行层之间的可分区通信，为加密货币交易创建一个外部通道；这个通道是一个纯粹的通信层。  

使用状态通道 L2 网络时，交易双方之间会创建一个新的通道。此外，还会创建一个多重签名地址，用于代表交易双方持有比特币。这种设置允许双方交换信息，并为每条交换的信息创建一个新的状态。

这通常是指资产转移，在这种情况下，状态变化会导致钱包余额的变化。此变化记录在链下，并且对于每笔新交易，通道都会覆盖先前的状态。状态通道上的通信可以根据双方的意愿持续进行。 

每次通信会话结束时，状态通道都会关闭，最终状态（最后一笔交易结束时的钱包余额）将作为单笔交易发送到主网络。共识层会使用新数据更新网络状态。状态通道不仅加快了交易速度，还能帮助用户节省 Gas 费用，尤其是在单个会话中运行多笔交易的情况下。比特币闪电网络就是一个使用状态通道的比特币 L2 网络的例子。

侧链

侧链是半自治网络。与状态通道不同，侧链可以运行自己的共识算法；然而，它们仍然与主网保持一定程度的通信。侧链是作为主网衍生而创建的独立网络。这些网络可以定义自己的架构，这些架构可能与主网完全不同。比特币侧链的L2层能够运行智能合约交易，并承载去中心化交易所等高级协议。侧链为用户创建了一条远离主网的操作路径。

侧链通过桥接器在主网络之间建立通信。用户可以使用桥接器在两个网络之间转移资产。智能合约用于开发资产锁定和铸币协议，以指导资产的流动。侧链的设计可能存在很大差异；有些侧链运行着独立的安全系统。在这种情况下，它们不会扩展比特币主网的安全结构，而仅与主网共享资产等其他资源。在其他一些设计中，侧链集成了主网的安全设施，作为补充系统或侧链的主要安全设施。利用侧链的比特币 L2 网络示例包括 Stacks 网络和 Rootstock 基础设施框架 (RIF)。

汇总

Rollup主要是一个执行层。它们与比特币网络（作为共识层）保持联系。Rollup 的 L2 网络创建了一个执行环境，用户可以在其中执行一系列操作。这些交易的数据被分类成批次，并提交到主网的共识层进行最终结算。根据功能的不同，一个 Rollup 批次最多可以包含 10,000 笔交易，这些交易会一次性提交到主网的共识层进行结算。通过这种方式，Layer 2 的 Rollup 网络可以将多笔交易打包并作为单笔交易提交到 Layer 1 进行最终确认，从而显著提高速度并降低费用。

Rollup 可以分为乐观 Rollup 和零知识 Rollup。乐观 Rollup 网络会在没有事先验证的情况下批量处理交易。为了安全起见，它设置了大约 7 天的挑战期，在此期间，任何怀疑存在欺诈行为的人都可以计算出欺诈证明来挑战 Rollup 交易。挑战期结束后，该批次交易将被视为有效，并被 Layer 1 链接受。 

零知识汇总使用零知识有效性证明对每笔交易数据进行初步验证，无需查询周期。因此，零知识汇总的交易会立即被哈希处理到主网。比特币 L2 汇总网络的一个例子是 Merlin Network。

顶级比特币 L2 网络

比特币 L2 网络的数量正在不断增加，这些网络在单独的网络上为已知的比特币瓶颈提供解决方案。以下是一些值得关注的比特币 L2 网络。

闪电网络

Joseph Poon 和 Thaddeus Dryja 早在 2015 年就开始致力于比特币闪电网络的研发；然而，该项目的稳定版本于三年后的 2018 年正式发布。闪电网络声称每秒可处理高达一百万笔交易，相比主网络而言，性能大幅提升。比特币闪电网络是一个状态通道 L2 网络，旨在处理比特币网络之外的双方交易。它创建了一个独立的层，由一组运行闪电网络软件和通信钱包的节点组成。

每次交易会话都会创建一个新的通道。要创建闪电网络通道，双方需要将比特币存入一个多重签名地址。交易双方利用多重签名地址中的比特币进行交易，同时闪电网络软件会重新平衡钱包。每次会话结束时，通道都会终止，网络会将交易数据发送到主网络，作为单笔交易进行结算。 

闪电网络允许以单笔交易的价格进行无限数量的交易，从而节省费用并提供超快的交易平台。闪电网络自推出以来得到了广泛的应用，独立商家和一些中心化交易所也分别集成了该解决方案，用于支付、用户存款和取款。

Stacks 网络

Stacks是一个半独立的比特币侧链。它运行自己的共识算法——转移证明 (PoX) 共识算法，并运行原生代币 Stacks ( STX )。PoX 是 PoS 和销毁证明 (Proof of Burn) 共识算法的混合体。它连接比特币区块链上的矿工和 Stacks 网络上的 Stackers。 

与 PoS 共识算法类似，Stackers 将其 STX 代币质押在 Stacks 网络上，而比特币区块链上的矿工则用比特币“贿赂” Stackers，以获得在 Stacks 网络上验证区块的权利。被选中的比特币矿工验证区块并获得 STX 奖励。矿工被选中验证 Stacks 网络上区块的几率与其向网络投入的比特币数量有关。另一方面，Stackers 则通过锁定代币获得 BTC 奖励，作为强化 Stacks 网络的激励。Stackers 获得的 BTC 奖励与其在网络上锁定的 STX 数量有关。

简而言之，Stacks Network 并不在比特币网络上结算交易，而是从比特币网络“借用”矿工在其自身层级上验证交易，从而获得庞大的验证者池。Stacks 运营着一座桥，允许在其网络和比特币网络之间桥接比特币，桥接到 Stacks 网络的比特币以 SBTC 的形式表示。该网络能够运行高级智能合约操作，并支持 DeFi 协议等去中心化应用。据 DefiLlama 称，截至本文撰写时，Stacks 网络上 DeFi 协议的总锁定价值 (TVL) 已超过 2.16 亿美元。

砧木基础设施框架（RIF）

2023 年 12 月，Uniswap 开发者提交了一份提案，计划在 Rootstock 网络上部署一个去中心化交易所，初始流动性为 40 万美元；提案中提到了可靠的安全环境、与比特币区块链的兼容性以及以太坊虚拟机 (EVM)。Rootstock 是一条兼容 EVM 的比特币侧链。它运行 PoW 共识算法，并通过双向工作量证明 (PoWPeg) 协议与比特币网络交互，允许在比特币网络和 Rootstock 网络之间进行资产转移。比特币网络上的用户将其 BTC 锁定在 Rootstock 智能合约上，并在 Rootstock 网络上以 1:1 的比例铸造等量的 BTC，在 Rootstock 网络上以RBTC的形式表示。

Rootstock 网络运行的共识层与比特币区块链类似。它运行 PoW 共识算法，两个网络的哈希率相同，因此比特币矿工可以使用相同的设施验证两个区块链上的区块，这也称为合并挖矿。RootStock 网络上的矿工将获得 RBTC 激励。凭借能够执行高级智能合约操作的执行层，Rootstock 能够更高效地扩展比特币区块链的功能。截至本文撰写时，价值超过 2.4 亿美元的加密资产被锁定在 Rootstock 网络上部署的 DeFi 协议上。

液态网络

Liquid Network 的最终结算时间为两分钟，声称可以通过其侧链提供更快的比特币交易层。该侧链由 Blockstream 于 2018 年推出。Liquid Network 侧链允许用户执行代币发行和保密交易等高级操作。通过双向挂钩机制，它允许比特币持有者在比特币和 Liquid 网络之间转移其 BTC。桥接到 Liquid Network 的比特币以 L-BTC（流动 BTC）的形式呈现。桥接机制采用销毁和铸造机制，由部署在两个网络上的智能合约引导，在两个网络上提供 1:1 的资产代表。

Liquid 联盟取代了 PoW 之类的共识算法，守护着 Liquid 网络。Liquid 联盟由代表机构组成，其中包括中心化交易所等加密货币组织以及知名开发者。Liquid 联盟的成员负责交易验证并运行双向挂钩机制。

梅林网络

Merlin 是一个与比特币原生 EVM 兼容的 Layer 2 Rollup 网络。它之所以“原生”，是因为与大多数其他 EVM 比特币 Layer2 不同，用户可以通过他们的比特币钱包访问 Merlin 网络。比特币钱包与 Merlin 网络的连接由BTC Connect提供支持，BTC Connect 是由 Particle Network 开发的比特币原生钱包协议。Merlin 支持 EVM 钱包，可以通过 MetaMask 等钱包访问。Merlin 使用零知识汇总来批量处理在其执行层执行的交易，以便在比特币区块链上进行最终结算。通过同时验证数千笔交易，Merlin 能够显著提高速度和资源管理（费用），并且通过在比特币网络上结算这些交易，Merlin 声称可以保持（或接近）比特币网络的安全级别。

Merlin 与 EVM 兼容，这意味着以太坊和其他 EVM 网络上的开发者无需对原始代码库进行重大更改即可在网络上部署其应用程序。Merlin 支持以太坊和比特币协议以及 BRC-420 和 ERC 代币标准等智能合约。DeFi 应用已在该网络上启动，截至本文撰写时，DefiLlama 报告称Merlin 网络的总 TVL 超过 1300 万美元。 

Satoshi虚拟机

SatoshiVM 是一个零知识汇总的比特币 L2 网络，与 EVM 生态系统兼容。据该项目统计（截至本文撰写时），已有超过 4,500 个比特币桥接到该网络，约有 480,000 个独立钱包与该网络进行了交互。 

SatoshiVM 运行一个执行层，该层使用 rollups 来批量处理交易，并将其提交至比特币网络进行最终结算。这使得 SatoshiVM 能够显著提高交易速度，同时节省用户成本，并保持足够的去中心化和良好的安全性。该网络的原生代币是比特币，SatoshiVM 的 Gas 费用也以比特币支付。

通过这种方式，SatoshiVM 扩展了比特币的使用场景以及比特币网络的应用。桥接到网络的比特币可用于网络上的 DeFi 应用。它还能够运行其他高级操作，例如铭文（SARC20）。SatoshiVM 目前仍处于测试网阶段。

RGB

RGB 是一个由比特币闪电网络支持的链下智能合约协议，允许闪电网络通道上的交易方设计合约协议，无论是否发行代币。RGB 并非代币协议，但支持发行智能合约代币。RGB 是对彩色币的改进，它提供了一种脱离比特币区块链运行的智能合约协议，允许用户以显著提升的速度和更低的费用执行智能合约操作。它使用比特币区块链作为状态承诺层，比特币脚本作为所有权控制系统，并使用零知识证明来实现交易的保密性。

作为能够与比特币和闪电网络交互的补充协议，RGB 为比特币区块链提供了额外的可编程性层，允许用户探索高级区块链级自动化，同时利用比特币架构并支付与以太坊上的 ERC 等其他智能合约协议相比更低的费用。

虽然 Layer 2 项目致力于扩展比特币网络，但也出现了一些挑战。这些挑战主要围绕安全性和日常用户体验。

比特币 L2 网络的挑战。 

当代比特币 L2 网络面临的一些挑战包括：

比特币与其 L2 网络之间的安全桥接

比特币 L2 网络（例如侧链）使用桥接器在其网络和比特币网络之间创建资源共享路径。这些桥接器采用传统设计：在源链和目标链上部署智能合约，指导比特币网络上资产的锁定，以及在侧链上铸造等价资产。 

然而，这种设计已知存在安全性和用户体验问题。以此方式构建的桥接器遭受了黑客攻击，给用户造成了数十亿美元的损失。这种锁定和铸造的机制容易引发多种安全风险，尽管先进的桥接协议正在逐步摒弃这种做法，并探索更安全的跨链连接方式。但在撰写本文时，比特币 Layer-2 项目仍然依赖于此类机制，从而引发了潜在的安全隐患。 

比特币网络上结算证明的速度和成本

Rollup 或状态通道只有在主网完成最终结算后才算完成。结算速度和成本对于 L2 网络至关重要。比特币扩容网络已被证明是有效的，然而，未来仍有望在这方面取得进展。正如以太坊所见，人们正在通过Dencun 升级，努力进一步提升 L2 网络的速度和成本效益。如果比特币 L2 网络必须随着时间的推移而不断改进，那么比特币开发者也需要做出类似的努力。

最后的想法

比特币闪电网络开发了一种更快的比特币发送方式，而当时比特币作为一种广泛使用的金融工具面临的最大挑战之一是其交易处理速度缓慢。该解决方案发展成为比特币网络扩容最杰出的尝试之一。随着其他第二层比特币扩容解决方案的出现，开发更快的比特币交易方式如今已成为比特币扩容的目标之一。这对于比特币区块链意味着什么，社区和不同的比特币学派之间可能会存在争议，然而，比特币区块链肯定会从更高的吞吐量以及更广阔的使用场景中受益匪浅。

对于区块链爱好者来说，在最去中心化、最安全的区块链上运行 DeFi 和 NFT 等高级操作也极具吸引力。比特币 Layer 2 声称能够提供这种功能，并且迄今为止获得了积极的反响。虽然这些解决方案未来的发展方向尚不确定，但迄今为止取得的进展意义重大。