区块链扩展：Layer 1 与 Layer 2 之战

区块链技术已证明能够增强信任、保护安全并改善企业交易的透明度。然而，随着用户数量的增加，网络拥堵问题变得日益明显。为了解决这一问题，区块链社区正在通过两个主要方向寻求扩展方案：升级Layer 1 (基础层)或构建Layer 2 (侧链)。本文将详细分析这两种方法及其对加密货币未来的影响。

Layer 1与Layer 2：两条不同的路径

Layer 1 是基础区块链，如比特币或以太坊。Layer 1的扩展方案直接改变网络协议，通过增加区块大小、提升确认速度或采用更高效的共识机制。

Layer 2 是在Layer 1平台上运行的网络，允许链外处理交易，然后将结果提交回链上以确认。这保持了Layer 1的安全性，而无需改变基本协议。

当前应用的Layer 1扩展方法

分片（Sharding）###：拆分以治理

分片技术借鉴自分布式数据库。它将区块链网络划分为多个小部分，称为“分片”，每个分片并行处理交易。Zilliqa是采用分片技术的典型例子，其处理速度从几十笔提升到数百笔每秒。

( 权益证明（PoS）)：节能

以太坊已通过升级到以太坊2.0，从工作量证明（PoW）转向权益证明（PoS）。不再需要“矿工”解决复杂难题，用户可以“质押”(stake)代币来验证交易。这不仅降低了电力消耗，也提升了处理速度。

Cardano采用Ouroboros PoS机制，Algorand使用纯PoS共识机制，Fantom则采用aBFT共识机制，都是已应用此策略的Layer 1。

SegWit（隔离见证）(：优化数据

比特币引入SegWit，将签名数据与交易数据分离。由于签名占据交易空间的65%，SegWit允许每个区块存放更多交易，而无需增加区块大小超过1MB。

Layer 1的优缺点

优点：

• 无需构建额外基础设施
• 方案稳健，原生安全
• 普通用户易于使用

缺点：

• 需要硬分叉或软分叉，可能引发社区分裂
• 节点的存储和带宽限制仍然存在
• 交易量过大时仍可能出现拥堵
• 跨分片交易复杂，确认时间较长

当前常用的Layer 2方案

) Rollups（汇总）###：合并交易

Rollups在链外执行交易，然后将多个交易打包成一个批次，提交到区块链。这减轻了Layer 1的负担，同时大幅降低交易费用。

Optimistic Rollups假设交易有效，除非有证据证明相反。Zero-Knowledge Rollups提供数学证明，无需披露交易细节。

Arbitrum和Optimism是以太坊上两种常见的Layer 2方案，Arbitrum提供更高的吞吐量和更低的费用，得益于乐观汇总。

状态通道（State Channels）###：链外交易

比特币的Lightning Network允许多方开设状态通道进行交易，无需每次都在主链上广播。这样可以实现每秒数百万笔交易，手续费几乎为零。

Nostr、Strike、THNDR Games和OpenNode等应用利用Lightning Network实现微支付、跨境转账等。

( 侧链（Sidechains）)：平行区块链

Polygon、Skale和Rootstock是独立的侧链，通过桥接(bridge)连接到主链。它们拥有自己的共识协议，支持更快的交易和更低的成本。

特别值得注意的是：截至2023年6月，Polygon在DeFi中的总锁仓价值（TVL）约为13亿美元，用户包括Compound和Aave等大型平台。Polygon Studios也在推动Web 2.0游戏向Web 3.0转型。

Layer 2的优缺点

优点：

• 交易速度提升(每秒数千笔)
• 费用显著低于Layer 1
• 无需改变基础区块链协议
• 易于部署新功能

缺点：

• 不同Layer 2之间的互通性有限
• 流动性分散在多个协议上
• 资产从Layer 2提回Layer 1可能耗时
• 用户需管理多个钱包和账户

直观对比

以太坊2.0：变革的开始

以太坊2.0目标每秒处理高达10万笔交易，远超目前的30 TPS。然而，这并不意味着Layer 2会“过时”。相反，它将形成一个更强大的生态系统，Layer 1和Layer 2相辅相成。

Layer 2方案仍然具有独特优势，尤其在复杂DeFi和跨链交互中。

现实应用

金融：MakerDAO利用以太坊创建DAI稳定币。比特币的Lightning Network实现即时支付，手续费几乎为零。

NFT：以太坊是NFT市场的主平台，Polygon为买卖NFT提供低成本交易。

游戏：Polygon Studios支持GameFi项目，解决区块链游戏中的延迟和交易速度慢的问题。

未来：混合方案

未来可能不会只选择一方，而是采用结合两者优势的混合方案。LayerZero及其他项目正开发技术，实现不同区块链的无缝通信。

随着区块链扩展性增强，它将成为日常生活的实用工具，不再局限于技术高端用户。这将推动加密货币的主流接受，开启许多尚未想象的应用场景。

结论：Layer 1和Layer 2不是竞争关系，而是互补的解决方案。两者的持续发展将塑造一个更强大、安全、易于接入的区块链生态系统。现在正是加入区块链行业的绝佳时机。