一文梳理比特币Layer2建设的基础知识体系V1.5版

原文作者：付少庆，SatoshiLab，万物岛 BTC 工作室

V1.5 版本修改注释： 

（1）《一文梳理比特币二层（Layer 2）建设的基础知识体系 V1.0 版》发表于 2024 年 2 月份，经过三月份写作《从一个状 态机的角度观察比特币二层，可以得到更多的思考与结论》文章，得出了一些不同二层的特征总结，归纳到基础知识体系中会 便于阅读，于是发布了 V1.5 版本内容。 

（2）修改了一些细节的文字表达内容，如一层与二层的连接技术。 

（3）因为经常有争议，把 2.4 节中的关于 Centralised，Decentralised，Distributed 三个概念做了更加细致的说明。 

（4）把 2.4 节中的第二张图片做了完善和修改，使其对比更清晰。 

（5）增加了 2.5 节，区块链的基础特性与三种 Layer 2 建设的特点总结，这样更容易理解如果使用多种组合结构。

比特币铭文的兴起，给比特币生态带来了新的生机，让更多的人开始重新关注比特币， 也有人说是打开了比特币生态的潘多拉魔盒。在比特币生态众多技术发展中，比特币二层建设是重中之重。针对这个方向，我借鉴一些网络上的知名文章，和多位朋友的交流，以及我 们团队在 Web3 产品设计与开发中所探索的经历，总结了一篇比特币二层的基础知识文章。 这种方式便于总结和学习，也因为个体认知的局限性，希望能抛砖引玉，吸引更多人完善相 关思路，让这个领域得到更好的发展。

区块链的世界是以比特币为开局，以比特币生态为终局。（水滴资本大山老师的一个 总结，我个人很认同。）以太坊也是比特币的一种侧链技术探索。 在本文中我们会混合使用“二层建设”或“二层网络建设”，通常“二层网络建设”的 词语相对狭义，二层建设是一个更广泛的概念。但为了适应业内通常讨论的一层网络，二层网络等常用说明，我们也会使用“二层网络建设”的概念，这两个词语在本文中是一个概念。

1. 常见二层 Layer 2 要完成的使命

为了理解比特币二层建设需要解决哪些基本问题。我们先从了解区块链系统的基础特性 开始。

1.1.区块链的基础特性和基础需求

本文使用 Vitalik 提出的一个概念：区块链是一台“世界计算机”。我们从这个角度来 理解区块链的多种特性会更清晰。在后面章节，我们还会依据计算机中的冯诺依曼结构来分 析这个“世界计算机”发展的可能性。 

我们先总结一些基础特性： 

注释： 

为了维护区块链这台“世界计算机”的正常运转而产生的需求称为内部需求；

为了满足使用这台“世界计算机”的用户的需求称为外部需求。

公开透明：这是区块链这台“世界计算机”的数据存储和执行指令特点，同时也是需要 全球众多分布式节点共同参与计算的内部需求特性。这个特点正好满足了使用者对于数据的 知情权，是这台“世界计算机”本身的内部协作要求和使用者的外部需求的共同结果。后面 提到的隐私特性是满足使用者的外部需求，同时又不破坏这台“世界计算机”本身的协作要 求。 去中心化：这个特性是这台“世界计算机”的架构特性，去中心化的程度和容错性，在理论上都是由拜占庭将军理论（协作者中有可能不诚实的情形，即不遵守协议的情形）在支 持。非拜占庭将军系统从理论上都不是区块链系统，我们稍后会看到二层建设中的非区块链 系统的两种情况。去中心化的程度是区块链安全性的一个重要指标，也是某些特性的基础。 

安全性：安全性是由这台“世界计算机”的架构特性产生的内部需求和使用者需要的外 部需求的共同组成。从微观层面安全性由密码学相关的技术来保证，从宏观层面上由架构的 去中心化来保证，从而使得不会因为微观数据的伪造，或宏观架构的破坏而影响这台“世界 计算机”的安全性。 

计算能力：区块链这台世界计算机的一个主要功能是计算能力。衡量这个指标，我们一 般用是否图灵完备来考察。一些链为了保持自己的主要特性，是故意设计成图灵不完备的。 例如，比特币网络，中本聪不仅让其代码指令不图灵完备，而且在发展中还故意删减了一些 指令集，从而保持其稳定性和安全性。所有的图灵完备技术都是为了扩展区块链的计算能力。 从分层设计的思想看，简单的系统更适合做底层。 

性能：在计算能力相同的情况下，性能是考察区块链这个世界计算机的另一项主要能力。 一般都用 TPS，即每秒处理的事务数量来衡量的。