原作者：付少卿、SatoshiLab
原文来源：万物岛BTC工作室
比特币铭文的崛起给比特币生态带来了新的活力，让更多人再次关注比特币。有人说，它打开了比特币生态系统的潘多拉魔盒。在比特币生态系统的众多技术发展中，比特币第二层的建设是重中之重。在这个方向上，我借鉴了网上的一些知名文章，和很多朋友的交流，以及我们团队在Web3产品设计和开发方面的经验，总结了一篇关于比特币第二层基础知识的文章。这种方法很容易总结和学习，而且由于个人认知的限制，希望能够吸引更多的人来完善相关的想法，让这个领域能够更好的发展。
区块链世界始于比特币，终于比特币生态系统。 （我个人很同意水滴资本大山先生的总结。）以太坊也是对比特币侧链技术的探索。
在本文中，我们将互换使用“第二层构建”或“第二层网络构建”。通常，“二层网络建设”这个术语比较狭义，而二层建设是一个更广泛的概念。但为了适应业界通常讨论的一层网络、二层网络等常见解释，我们也会使用“二层网络构建”的概念。这两个词在本文中是同一概念。
1. Layer 2 的共同使命是了解比特币第二层建设需要解决的基本问题。我们先来了解一下区块链系统的基本特征。
1.1 区块链的基本特征和基本要求本文使用了Vitalik提出的一个概念：区块链是一台“世界计算机”。从这个角度我们会更清楚地理解区块链的各种特性。在后面的章节中，我们还将分析这种基于计算机中的冯·诺依曼结构的“世界计算机”发展的可能性。
我们先来总结一下一些基本特征：
笔记：
为维持区块链“世界计算机”正常运行而产生的需求，称为内部需求；
满足用户使用这台“世界计算机”的需求称为外部需求。
公开透明：这是区块链“世界计算机”的数据存储和指令执行特性。这也是一个内部需求，需要全球很多分布式节点参与计算。这一特性恰好满足了用户对数据的知情权，是“世界计算机”本身内部协作需求和用户外部需求的结果。后面提到的隐私功能是为了满足用户的外部需求，而不破坏“世界计算机”本身的协作需求。
去中心化：这个特性是这个“世界计算机”的一个架构特性。去中心化程度和容错性在理论上是由拜占庭将军理论（合作者之间存在不诚实的可能性，即不遵守协议）的情况）所支持的。非拜占庭通用系统理论上不是区块链系统。稍后我们会在第二层构建中看到非区块链系统的两种情况。去中心化程度是区块链安全性的重要指标，是某些特性的基础。
安全性：安全性是这个“世界计算机”的架构特征所产生的内部需求和用户所要求的外部需求的结合。从微观层面来说，安全性是通过密码学相关技术来保证的，从宏观层面来说，是通过架构的去中心化来保证的，让这台“世界计算机”不会受到微观数据的伪造或破坏的影响。的宏观架构。安全。
算力：区块链世界计算机的主要功能之一就是算力。为了衡量这个指标，我们一般用它来考察它是否是图灵完备的。为了保持其主要特性，有些链被故意设计成图灵不完备的。例如，在比特币网络中，中本聪不仅使其代码指令不是图灵完备的，而且在开发过程中还故意删除了一些指令集，以维持其稳定性和安全性。所有图灵完备的技术都是为了扩展区块链的计算能力。从分层设计的角度来看，简单的系统更适合底层。
性能：在同等算力的情况下，在区块链世界中考察计算机时，性能是另一个重要能力。一般用TPS来衡量，即每秒处理的交易数量。
存储：区块链被描述为“世界计算机”，因此它必须具有存储功能，即记录数据的能力。目前基本都是存储在区块内，更专业的区块外链上存储还在开发中。
隐私：隐私是“世界计算机”中的一个细分要求，要求在计算和存储过程中保持数据生产者和用户的权限（我们也在隐私部分放入了审查阻力）。这基本上是由用户的外部需求驱动的。
还有一个综合指标，可扩展性，一般是指整个架构的可扩展性。此功能影响大多数基本功能。在架构层面，系统的可扩展性是一个非常重要的指标。还会有一些其他的连接能力，或者针对特定场景的其他能力。我不会在这里过多讨论它们。遇到这些特殊场景我会详细分析。
这些区块链的基本特征中，大多受到不可能三角形的制约。例如，DSS猜想是去中心化（D）、安全性（Security，S）和可扩展性（Scalability，S）。如下图：
在分布式系统中，类似的不可能三角就是CAP原理。 CAP指的是在分布式系统中一致性、可用性和分区容错性无法同时实现。区块链系统是一个分布式系统，存在拜占庭将军问题，所以CAP原理也适用。
CAP原理如下图所示：
1.2 二层建筑的作用二层建筑应发挥哪些作用？提供哪些功能？二层建设必须弥补一楼系统的不足。不适合在一楼系统完成的事情可以在二楼施工完成。
从上面总结的区块链特性我们可以得出一个初步的结论，一定是要扩展这些基本能力：公开透明、去中心化、安全性、算力、性能（吞吐量）、存储、隐私等。除了这些基本能力之外从技术角度来看，还有一个非常重要的经济问题需要解决，就是降低成本。通常在一层网络上执行交易的总体成本比较高，需要使用两层网络来降低这些成本。
一句话概括，增容、降本、定制功能的三维解决方案是一个两层的构建。至于定制功能，它们还不够明显，或者经常被隐藏在前两个功能中，有些令人困惑。我们可以理解，很多应用都不同程度地需要第一层网络的特性，而第二层可以针对某些应用重新调整各种特性的实现。
在第二层建设中，区块链的基础能力会有所取舍，一些功能会被减少甚至丢弃，以换取某些功能的显着改进。例如：为了提高性能，有些第二层会降低去中心化程度，降低安全性；为了增加吞吐量，一些第二层，例如闪电网络，会改变系统结构和结算方式。还有一些在不减少基本功能的情况下增强某些功能，例如RGB处理，这显然增加了隐私和审查阻力，但增加了技术实现的难度。在后面的案例中，我们将看到两层建筑同时减少或改变多个属性。
其中，降低成本应该是所有二层建设的基本需求。 （有没有不降低成本的二楼？我还没见过。）
1.3 为什么要分层设计？分层设计是人类处理复杂系统的一种手段和方法论。它通过将系统划分为多个层次结构并定义各层之间的关系和功能，实现系统的模块化、可维护性和可扩展性。从而提高系统的设计效率和可靠性。
对于广泛且大型的协议系统，使用分层有明显的好处。这样便于人们理解，易于分工实现，易于模块改进。如计算机网络中的ISO/OSI七层模型设计，但在具体实现时，可以将某些层进行组合。例如，具体的网络协议TCP/IP是一个四层协议。如下图：
图3-2 ISO七层模型和TCP/IP四层模型
具体来说，协议分层的优点：
1.每个级别都是独立的。某一层不需要知道它下面的层是如何实现的，只需要通过层与层之间的接口知道本层提供的服务即可。这样，整个问题的复杂度就降低了。换句话说，上一层的工作如何进行并不影响下一层的工作。这样，在设计每一层的工作时，只要界面保持不变，我们就可以随意调整层内的工作方式。
2、柔韧性好。当任意层发生变化时，只要各层之间的接口关系保持不变，该层之上或之下的层都不会受到影响。当某一层有技术创新或者某一层工作出现问题时，不会影响其他层的工作。排查问题时，只需要单独考虑这一层的问题。
3.结构上可分离。每层都可以使用最合适的技术来实现。技术的发展往往是不对称的，分层划分有效避免了木桶效应，不会因为某一方面技术的不完善而影响整体的工作效率。
4、易于实施和维护。这种结构使得大型复杂系统的实现和调试变得更容易处理，因为整个系统已分解为几个相对独立的子系统。调试维护时，各层可以独立调试，避免出现找不到或解决错误问题的情况。
5.可以推动标准化工作。因为每一层的功能和提供的服务都已经被准确地描述了。标准化的好处是其中一层可以随意更换，非常方便使用和研究。
分层模块化设计思想是技术领域中处理功能庞大、需要多人协作、不断改进的工程项目的常用方法。这是经过实践检验的有效方法。
2、比特币第二层的几种构建思路。我们以比特币第二层构建为例进行相关分析。比特币第二层有3条明显的第二层构建路线：
（1）一种是链式扩展路线，与EVM第二层非常相似，是区块链结构；
（2）一种是基于分布式路由，以闪电网络为代表，是分布式结构。
（3）还有一种基于中心化系统的路由，以中心化索引为代表，是中心化的结构。
前两种方式很有特色，目前已经有一些产品在使用和正在探索的产品。对于第一种方法，由于以太坊的蓬勃发展以及其他比特币仿链的探索，基于链的第二层扩展相对容易，并且有更多的参考案例。第二种分布式方式通常难度较大，发展较慢，以闪电网络为代表。第三种方法很有争议，因为它看起来不像二层楼，但似乎完成了二层楼的功能。
哪种二层建筑方案更好？我们使用市场测试结果作为衡量指标。无论哪一个二线网络的TVL（锁定总价值）较高，该计划都是最优计划。随着时间和技术的发展，这个最优方案将会是一个变化的过程。
至于比特币第二层网络的定义，只要是依托于比特币网络，与比特币网络建立技术连接，并且具备一些比比特币第一层网络更好的特性，就被认为是比特币的第二层——层级网络建设。换句话说，只要BTC 作为Gas 被消耗，以BTC 作为底层资产并扩展比特币性能的系统就被认为是二线建设。基于这个判断，我们应该认识第三种二层网络建设，即中心化结构的二层建设。
比特币自身技术的开发，如修改OP_RETURN、Taproot、Schnnor签名、MAST、Tapscript等，应该是为了连接第一层和第二层而设计的。这些技术不应该用来开发太多的功能，因为无论第一层网络如何扩展，都不会有质的突破，必须进行第二层建设。然而，在没有更好使用的第二层比特币产品的情况下，这些连接第一层和第二层的技术能力将在一段时间内被过度使用。
2.1 基于链的第二层构建早期的比特币仿链做了各种探索，如“Colorcoin”（彩色币）、“CovertCoins”和“MasterCoin”；各种扩展的比特币仿链，如BCH（比特币现金）、BSV（比特币SV）、BTG（比特币黄金）；各种侧链技术都是基于链的扩展构建的例子，广义上可以说是第二层。
包括以太坊，也是在比特币基础上进行改进的探索。在说服其他项目团队无果后，Vitalik 针对比特币的缺陷：UTXO 的无账户系统、执行语言的非图灵完备性、扩展性较差以及其他问题。区块链系统。以太坊的这种探索虽然不是直接在比特币上进行第二层构建，但它是一种广义上的链式构建探索。
以太坊对比特币缺陷改进的探索，以及以太坊第二层的开发和验证，为比特币上基于链的第二层网络的开发提供了参考案例。各种Rollup解决方案、跨链解决方案、消息通道技术、以及以太坊自己的分片技术（从处理复杂系统的分层思维角度来看，也许这种在一个层次上解决多个问题的想法是错误的），这让以太坊技术的生态蓬勃发展，很多人一度认为公链的发展方向和未来已经确定，以以太坊为代表的生态已经获胜。其实这也是基于链的第二层建设相对成熟的体现。然而，基于链的第二层构建只是第二层构建的一种方法。它有自己的优点和缺点，还需要其他的第二层技术来完善整个第二层生态。
比特币中基于链的第二层构建大致包括两种典型的链类型，一种是EVM兼容的账户模型，另一种是类比特币的UTXO模型。现有案例（我们使用广义的两层定义）包括：以太坊、Polygon、Bsc、Arbitrum 等都是EVM 账户模型，CKB（Nervos）和Chia 都是UTXO 模型。
后续章节在介绍已经落地的比特币第二层项目时，会更详细地介绍一些案例。
此外，在以太坊上已经成功的第二层项目也将加入到比特币的链式第二层建设中。对于以太坊上的这些第二层项目来说，转型到比特币第二层的工作量和挑战会更少。基于以太坊Rollup 成熟度和模块化的发展和理论成果，这种第二层构建方法将成为扩容讨论的主流，也是最快见效的解决方案。
这次转型会有多成功？发育测试仍然存在。我们可以从这种基于链的第二层构建的优缺点做一些初步的判断。
链式二层建设有哪些优缺点？
该方案的缺点是基于链的第二层普遍受到区块链的限制，性能提升有限。要么系统变得更加中心化，要么减少区块生成间隔，增加区块容量。安全性一般会降低。于是，二楼以上又多了一座二层楼房，也称为三层或四层。
优点是该方案保持了区块链的大部分基本特性，总体上解决了图灵完备问题。交易成本也显着降低，一定程度上扩展了第一层网络的能力。而且该方案施工案例丰富，技术实现相对容易。已经有很多探索案例，上层应用的迁移也非常方便。这是一种更快的实现方法。我相信这种方法会产生更多的二级应用。层网络。
粗略来说，由于这种方式的扩展限制，二层应该有很多基于链式结构的项目。每个垂直区域中可以有一个或多个第二层。每个项目都必须完成自己独特的二楼建设。以满足某些应用的需要。它的价值也将取决于其上应用程序的数量和总价值。
2.2 基于分布式系统的第二层建设在第二层建设中，也有一些基于分布式系统的建设。在这个方案中，第二层结构和框架不再是区块链结构，而是基于Channel的分布式系统。闪电网络就是一个典型代表。
分布式系统由一组有限的进程和一组有限的通道组成。为了在分布式系统中传递消息，需要控制的数据、事件和通道已经是一组相对复杂的问题。这里我们所说的Channel是上层的通道概念，比如闪电网络中的支付通道、Nostr中的消息通道，而不是分布式网络中具体技术Channel的底层概念。
分布式系统的第二层构建有两类：
（1）仅完成价值转移，类似于闪电网络；
（2）既完成价值传递又完成图灵完备的技术，例如RGB；
在分布式二层构建方案中，因为是价值传递，所以存在很多超越原始消息传递的困难，比如通道内的总价值容量、交易的严谨性、无法二次消费等.所有这些都超出了消息传输的范围。困难。因此，分布式二层建设的发展不如链式二层建设快，成熟的案例也不多。
如果想要在这样的第二层上完成图灵完备的计算，即在Channel上构建图灵完备的虚拟机系统，会比较困难。与RGB协议一样，它通过客户端验证和一次性密封，在分布式系统上实现图灵完备的计算。
关于比特币分布式分布式系统的第二层构建，现有案例有：闪电网络、RGB，还有哪些比较著名的案例？如果按照广义的二层构建的标准来看，Nostr是否也属于具有Channel机制的分布式系统的第二层构建呢？在整理以太坊资料时，看到以太坊文档中使用Channel的案例：Connext、Raiden、Perun，可以作为深入研究人员的探索方向。
在接下来的章节中，将介绍已经运行的比特币第二层项目，并对闪电网络和RGB进行更详细的介绍。
基于分布式系统的分布式系统有哪些优点和缺点？
这种方案的优点一般是系统更加去中心化，第二层网络可以容纳无数节点，具有更好的隐私性和抗审查性，并且具有无限的可扩展性，使得理论上性能变得极高。
该方案的缺点是技术实现复杂，庞大的分布式系统中的路由算法、价值分割和封装算法都相对复杂。与信息传递相比，价值传递还缺乏工程实施经验和基础设施。这也是闪电网络一直被认为发展缓慢的原因之一。
另外，在这种系统中实现一个图灵完备的系统，即Channel+计算，是一个非常大的挑战。理论上肯定可以实现，但实际上还处于早期实验阶段。 RGB就是这种情况的典型代表。
一旦基于分布式方式的第二层建设取得突破，将极大促进上层应用的发展。其庞大的分布式节点形成的去中心化能力和图灵完备的代码执行能力将更好地支撑下一代互联网应用，也就是大家都在谈论的“Mass Adoption”场景。
可以粗略判断，基于Channel的分布式结构的第二层一般只有少数并行项目。主要有两个原因。一是该系统的无限扩展能力，二是实现的技术难度。因此，这样的系统在设计和理念上需要更加开放，能够容纳更多的人和团队参与。而基于这个第二层的基础设施应用开发团队也会推动这个第二层的发展，比如基于RGB的BiHelix项目。
2.3 基于中心化系统的二级建设是否需要这种分类？应该有争议。
像Ordinals这样的中心化索引结构，或者某些功能节点的索引器都是中心化的结构，也是两层的构建思想。但这种建设思路会不太被认可，因为第二层过于中心化，第一层网络的扩展非常有限。在这种中心化结构的第二层构建中，各种区块链的基本特性都依赖于第一层网络。第二层仅起到一些简单的计算和统计功能。第二层有时看起来是一个可有可无的临时存在，随时可以被另一个第二层取代，其重要性似乎并没有那么高。但从On-Chain和Off-Chain的角度，从提升第一层网络能力的角度来看，这种中心化的结构也是第二层的延伸。
除了序数之外，此类系统的例子还应该包括中心化交易所。以下情况将不予引进此类项目。
基于集中式系统的两层建筑的优缺点：
优点是中心化系统非常成熟，有无数可用的案例和优化方案，完全图灵完备，性能优异。
缺点是第二层极度中心化，区块链的所有基本功能都依赖于第一层网络。
粗略来说，二层的项目应该较少，以集中式结构为主，甚至是分阶段存在。当基于链式结构和Channel的分布式结构成熟完善后，大部分中心化结构的第二层建设将会消失，或者只留下特征场景较少的中心化第二层。现阶段，由于中心化系统已经非常成熟，能够在基础链上写入数据，能够很好地满足链上数据和链下计算的场景。对于当前比特币生态系统中的主要应用程序来说，它是最容易实现的。模式，被广泛使用。
2.4 更广泛的第二层概念和更高层的应用从上述两层构建的结构上进行分析，包括区块链结构、分布式系统结构、中心化系统结构。这是我们常见的系统结构分类：集中式、去中心化、分布式。从这个角度来说，我们更容易了解每种类型的特点和适用场景。三种第二层类型都有各自的优点和缺点。在未来完整的比特币生态中，这三种类型都应该根据不同的场景进行分布。
另外，区块链人群经常讨论第二层构建之上的Layer 3，甚至Layer 4，这是广义的第二层构建。 Layer 3和Layer 4与Gavin Wood提出的Web3技术栈的5层结构是完全不同的概念。 Web3技术栈中的第3层和第4层是应用协议的分类方法。
Gavin Wood 的5 层Web3 技术栈示意图和链的广义2 层构建
这些二层建筑会对上层应用产生什么影响？有了区块链系统提供的基本特性：公开透明、去中心化、安全性、算力、吞吐量、存储、隐私等，上层应用将构建在这些第二层扩展之上，并构建在这些第二层扩展之上。第二层扩展。交互作用散布在各层上。基于区块链结构的第二层扩展、分布式结构的第二层扩展、中心化结构的第二层扩展，以及一些中心化的应用将会产生真正的、大规模的Web3.0应用。
3、第二层建设相关的事情。有了第一层网络和第二层建设，两者之间有什么联系呢？或者两者有直接关系吗？一种是直接的技术连接，例如通过双向锁定或桥接技术进行连接。另一种是系统外的关联性，比如比特币、以太坊。虽然没有直接关联，但人们将BTC 转换为WBTC 在以太坊上流动。甚至没有任何技术相关性，而是根据价格波动进行个别调整。比特币和以太坊的仓位是系统外的相关性。
这里我们只讨论技术相关性。这些相关技术与第二层的结构和特性完全密切相关。稍后我们将从更宏观的角度参考冯·诺依曼结构来判断区块链相关生态的发展。
3.1 第一层和第二层的连接技术我们已经提到了比特币自身技术的发展，比如修改OP_RETURN、Taproot、Schnnor签名、MAST、Tapscript等。它们的设计目的应该是连接第一层和第二层。第一层和第二层的基本技术要素。这些连接技术是思考第二层构建的重要组成部分。 BEVM的第一层和第二层连接具有一定的代表性，大多数都使用了上述基本元素构建的函数。连接其他第2 层系统时出现类似问题。
这些连接技术将根据二层建筑的结构而有所不同。首先我先概括介绍一下一些链接技术。连接区块链第一层网络和第二层网络的常用技术包括：
跨链技术：通过跨链技术，不同的区块链可以互操作，实现第一层网络和第二层网络的连接。跨链技术可以实现资产的跨链转移和交互，让数据和价值在不同区块链之间流动。
分段验证技术：分段验证技术可以将交易数据隔离在第一层网络中，然后通过第二层网络进行验证和处理。这种方式可以减轻第一层网络的负担，提高整体吞吐量和效率。
侧链技术：侧链技术是连接主链和侧链的技术。通过侧链可以实现一级网络和二级网络之间的数据传输。侧链可以将一些特定的功能和应用从主链中分离出来，以提高整体性能和可扩展性。
状态通道技术：状态通道技术是基于第二层网络的解决方案。通过在链外建立通信通道，交易可以在链外进行，仅在需要时才提交到第一层网络。状态通道技术可以提高交易的速度和吞吐量并降低交易费用。
Plasma技术：Plasma技术是基于二层网络的扩容方案。通过对第一层网络的交易数据进行分片，然后通过第二层网络进行验证和处理，可以实现更高的吞吐量和可扩展性。
常见的两层结构包括区块链结构、分布式系统结构、中心化系统结构。上述常见的连接技术会因第二层结构的不同而有所不同。它们中的大多数只能在一种结构中使用。我们在这里不再赘述。讨论。
随着二层建设的成熟，将会有更多具体的技术或案例，甚至可能不是技术上的联系，而只是经济上的联系。
考察一、二层链路技术质量的参考指标有哪些？大致可以看到的指标有：
第一层可以验证第二层的交易吗？
当二楼倒塌时，一楼的资产能否顺利逃出？
连接技术是否会降低系统的某些特性？
……
当第二层建设的案例较多时，第一层和第二层之间的链接技术内容应该得到更好的总结和完善。这些连接技术目前大多由二线建设商完成。很难说未来是否会有类似跨链桥的独立产品。
这一部分更多的是提出问题，让我们参与者和建设者进行更多的思考。
3.2 参照冯·诺依曼结构宏观看待区块链的发展。此前，我们已经用过Vitalik提出的概念：区块链是一台“世界计算机”。既然都可以称为计算机，那么这个“世界计算机”就可以与传统计算机的冯·诺依曼结构进行比较和分析。
区块链，“世界计算机”
冯·诺依曼计算机体系结构
冯·诺依曼计算机的五个主要部件是：运算单元、控制器、存储器、输入设备和输出设备。在区块链的“世界计算机”系统中，也存在类似的组件，我们也必须关注这五个组件之间的连接部分，因为在分布式系统中，连接部分的影响更大。
“世界计算机”的发展规则与传统计算机的发展规则非常相似。与传统计算机的发展相比，区块链系统仍处于类似于286之前的阶段，仍在扩展处理能力和存储能力。它的外围设备很简单，而且功能仍然非常有限。
传统计算机的发展与“世界计算机”的发展对比的几个比较：
（1）CPU（计算器和控制器）的扩展就像现在一层、两层计算能力和吞吐量的扩展；
（2）内存的扩展将逐渐从争夺链上空间转向使用真正的区块链存储。目前的一层、双层链上存储空间就像传统计算机中的寄存器、一级缓存、二级缓存。未来将会出现内存、硬盘、外部存储等专业的区块链存储方式。现在的数据写入方式未来也会发生很大的改变。
（3）输入设备和输出设备，在区块链系统中，就是预言机。这些输入输出设备在二层建设中还没有太多体现，上层应用会有更多的需求。
（4）区块链中的一些特殊链和功能与传统计算机中的GPU、特殊设备卡、特殊外设等组件非常相似。
(5) 链上应用和更高层的应用，就像传统计算机一样
没有区分操作系统与应用软件，也在一步步的进化和功能分离。
（6）当前的区块链应用很多都是金融应用，很像早期的传统计算机，大多用于科学研究与军事应用，随着发展，慢慢的走向企业，走向家庭，走向个人。区块链应用也会有相似的发展趋势，从早期的金融应用发展到更广泛的应用。
从二层的建设，对比传统计算机与区块链的“世界计算机”还有很多可以讨论的内容，在本文中不在多叙述。
4. 当前比特币的 Layer 2 建设情况4.1 已经在运行的比特币二层项目在本文中，我们主要介绍那些已经成功运行的比特币二层项目，参考了一些研报内容和业内报道，这些二层建设已经运行了一定的时间，大部分从 2015-2019 年开始酝酿或启动。一些较新的项目，如果有特点，也会介绍。我们会看到这些案例基本都是基于链的二层建设，基于 Channel 的分布式系统建设只有闪电网络。如果算上以太坊的二层建设，雷电网络（Raiden Network）也是一个基于 Channel 的设计案例，但当前其发展似乎并不成功，在本文中不介绍。以太坊的 Plasma 技术是一个基于 Channel 的子链的设计方案，似乎是链和 Channel 的结合体，我个人更认为其主要特征是一个基于链的二层设计，在此也不过多讨论。
1.LightningNetwork 闪电网络（基于分布式的二层建设）
Lightning Network（闪电网络）是一个建立在比特币区块链上的第二层解决方案，旨在解决比特币的可扩展性和低交易速度的问题。闪电网络于 2015 年首次提出，并在 2018 年开始全面实施。
闪电网络的主要特点是快速、低成本和可扩展。它通过建立一系列的支付通道，使得比特币交易可以在通道内部进行，而不需要直接记录在区块链上。这样可以大大减少交易确认时间和交易费用，并支持大量的并行交易。闪电网络保证交易安全可靠依赖的是 RMSC 协议，HTLC 解决的是可路由可扩展性。其架构的可扩展性使其具有非常大的性能。
自推出以来，闪电网络得到了广泛的关注和采用。越来越多的比特币用户、交易所和商家开始使用闪电网络进行快速跨链交易和实时支付。此外，开发者也在不断改进闪电网络的性能和用户体验，为其提供更多功能和扩展性。
尽管闪电网络在可扩展性和交易速度方面提供了显著的改进，但仍面临一些技术和采用挑战。例如，网络的稳定性、路由算法和用户界面等方面需要不断改善。然而，随着时间的推移和技术的进步，闪电网络有望成为比特币和其他加密货币的重要支付解决方案，为用户提供更快速、低成本的交易体验。
2.Liquid（基于链的二层建设）
Liquid 是由 Blockstream 于 2015 年推出的一个侧链解决方案。作为比特币的第一个侧链，Liquid 旨在提供更快速、安全和私密的交易解决方案，以满足金融机构和交易所等专业用户的需求。
Liquid 的主要特点之一是快速的交易确认时间。相比于比特币的确认时间约为 10 分钟，Liquid 的交易确认时间只需 2 分钟。这使得用户能够更快地进行交易，并在需要时迅速完成资金转移。另一个重要特点是 Liquid 的交易私密性。Liquid 采用了 Confidential Transactions（机密交易）技术，使得交易金额得以隐藏，只有交易的参与方能够查看具体金额。这有助于保护交易参与者的隐私。
Liquid 还具备更高的交易吞吐量。通过使用 Federated Peg（联邦锚定）技术，Liquid 能够支持大量并行的交易，并在比特币网络上进行锚定，实现与比特币的互操作性。这使得 Liquid 能够处理更多的交易量，提高整体系统的吞吐量。
自推出以来，Liquid 在加密货币行业中逐渐发展壮大。越来越多的交易所、金融机构和企业开始采用 Liquid 作为其交易和资金结算的解决方案。同时，Blockstream 不断推出新的功能和改进，以进一步完善 Liquid 的性能和安全性。
总结来说，Liquid 是 Blockstream 推出的一个旨在提供快速、私密和高吞吐量交易的比特币侧链解决方案。它通过缩短交易确认时间、提供交易私密性和增加交易吞吐量，满足了专业用户的需求。随着时间的推移，Liquid 在加密货币行业中得到了广泛的应用和发展。
3. Rootstock（RSK）（基于链的二层建设）
Rootstock（RSK）是一个建立在比特币区块链上的智能合约平台，旨在为比特币生态系统提供类似以太坊的功能。Rootstock 于 2015 年首次提出，并在 2018 年正式上线。
Rootstock 的主要特点是与比特币的双向锚定和智能合约功能。通过与比特币的双向锚定，Rootstock 能够使用比特币作为其主要资产，实现安全性和稳定性。同时，Rootstock 支持智能合约功能，使开发者能够在其平台上构建和执行具有自动化功能的智能合约。
自推出以来，Rootstock 在比特币生态系统中逐渐得到认可和采用。它为比特币用户和开发者提供了更多的功能和灵活性，使得比特币能够支持更广泛的应用场景，如去中心化金融（DeFi）、数字资产发行和供应链管理等。
然而，与其他智能合约平台相比，Rootstock 的发展相对较慢。它在用户和开发者社区方面的扩张还需要更多的努力。尽管如此，Rootstock 的发展前景仍然被认为是积极的，它有潜力成为比特币生态系统中重要的智能合约平台之一。
4. RGB（基于分布式+图灵完备的二层建设）
RGB 的故事可以追溯到 2016 年，那时候 Giacomo Zucco 希望利用 Peter Todd 的客户端验证和一次性密封条的概念、开发一种更好的染色币（Colored coins）并将这些代币带入闪电网络（这就是 “RGB” 名字的由来）。它是一个建立在比特币区块链上的开放性协议，旨在为数字资产的创建、交易和管理提供更丰富的功能。RGB 是由 LNP/BP 标准协会开发的可扩展且保密的比特币和闪电网络智能合约系统。它采用了私有和共同所有权的概念，是一种图灵完备的、无信任的分布式计算形式，不需要引入代币的非区块的去中心化协议。
RGB 的设计目的是在 UTXO 区块链（如比特币）上运行可扩展、稳健和私密的智能合约，以实现一切可能性。通过 RGB，开发者可以执行如代币发行、NFT 铸造、DeFi、DAO，以及更多复杂的多类别智能合约。
RGB 协议是基于客户端验证（client-side validation）和一次性密封（single-use-seals）的概念，在比特币生态系统的第二层和第三层上（链外）运行的客户端状态验证和智能合约系统。
5.Stacks（基于链的二层建设）
Stacks（前身为 Blockstack）是一个建立在比特币区块链之上的去中心化计算平台。Stacks 于 2013 年首次提出，并在 2017 年进行了首次代币发行（ICO）。它的主要特点是提供去中心化身份验证、存储和智能合约功能。
Stacks 的核心特点是通过比特币的安全性和稳定性来支持去中心化应用的开发和执行。它采用一种称为“Stacking”的共识机制，通过让持有 STX 代币的用户锁定一定数量的代币并参与网络验证来实现共识。这种机制为用户提供了激励，并增加了网络的安全性。
在发展方面，Stacks 已经成为去中心化应用领域的重要平台之一。它吸引了一批开发者和项目加入，构建了众多的去中心化应用，并提供了丰富的工具和开发文档。Stacks 还与其他区块链项目合作，扩展其生态系统和应用场景。
6.其他比特币二层项目
凭借比特币的热度，产生了较多的新项目。其中华人发起的项目较多，这些新的项目如 B² Network、BEVM、Dovi、Map Protocol、Merlin、Bison 等也有一定的特色。
B²Network 成立于 2022 年，是基于 ZK-Rollup 开发的比特币二层网络，兼容 EVM，可实现 EVM 生态开发者无缝部署 DApps。是典型的具有以太坊技术二层技术向比特币生态转移的案例。
BEVM 的原有团队成立于 2017 年，中间探索过多种比特币的扩展应用。2023 年提出的 BEVM 概念，是兼容 EVM 的去中心化比特币L2。BEVM 基于 Taproot 升级带来的 Schnorr 签名算法等技术，允许 BTC 以去中心化的方式从比特币主网跨链到第 2 层。由于 BEVM 与 EVM 兼容，所有在以太坊生态中运行的 DApp，都可以在 BTC Layer 2 上运行，并以 BTC 作为 Gas。2023 年 11 月 29 日，BEVM 发布了白皮书。
Dovi 成立于 2023 年，是兼容 EVM 智能合约的比特币 Layer 2 。2023 年 11 月，Dovi 正式发布了白皮书。白皮书介绍，Dovi 集成 Schnorr 签名和 MAST 结构，以提高事务隐私，优化数据大小和验证过程；发行比特币以外各种资产类型的灵活框架，实现了跨链资产转移。
Map Protocol 的团队成立也比较早，原来主要是做跨链协议，也就是我们前面介绍的一层和二层的连接技术。在比特币生态火热后，其很快就能建设基于链的二层建设。能够将当前的铭文资产跨链，降低交易费用，这些会吸引到一些项目方和应用。
Merlin Chain 从起官网看，很容易看到其 Bridge 的属性，将 BTC 上面的资产转移到二层网络，降低交易费用，是典型的先解决痛点问题的代表。从官网介绍和一些研报上看 Merlin 是一个整合了 ZK-Rollup 网络、去中心化预言机和链上 BTC 防欺诈模块的比特币 Layer 2 解决方案。该项目由 Bitmap Tech 推出，他们是一个有特点的团队，他们推出的 Bitmap.game 和 BRC-420 “蓝盒”Ordinals 资产都有不错的知名度。
Bison 成立于 2023 年，是一款比特币原生的 zk-rollup，可提高交易速度，同时在原生比特币上实现高级功能。开发者可以使用 zk-rollup 来打造创新的 DeFi 解决方案，例如交易平台、借贷服务和自动化做市商。从其官网上看，Bridge 也是一个重要功能点。将比特币资产跨链出来，完成上层资产应用，是很多项目的切入点。
从上面这几个比较新的项目 B² Network、BEVM、Dovi、Map Protocol、Merlin、Bison 来看，他们快速的完成了降低交易费用，满足比特币一层资产交易需求。他们都涉及到了资产跨链，那些原来就有跨链协议的团队，做起来更快速，原来有二层建设的经验团队，他们在上层应用方面更有优势。这些较新的项目都是基于链的二层建设，利用了原有的技术积累和短期的爆发力优势。这些项目，同质化有些大，后期的发展会如何？与基于分布式的二层建设服务商的竞争结果会如何？还有需要不少的观察。从以太坊上的二层项目经验看，利用了热点营销，代币发行之后，很多项目就会躺平，比特币的二层会不会这样？
从当前运行在比特币二层的项目我们可以大致看出，知名的比特币二层项目都成立比较早，对相关技术已经探索了很长时间，但因为比特币生态的基础技术没有形成，项目大多不够精彩，或者说是被以太坊和以太坊生态的光芒所掩盖。随着比特币基础协议的成熟，尤其是隔离见证、Taproot、Schnorr 签名，MAST 默克尔抽象语法树，Tapscript 等基础技术底层的形成，使得一层与二层之间的连接技术发展较好，于是比特币生态能做得事情正变得更丰富。从已经在运行的比特币的二层项目，我们可以看到一部分是原有的比特币生态的建设者，另一部分是以太坊二层的建设者，还有一部分是来自连接技术的建设者，不管来时哪个方向的项目，都需要使用这些新产生的比特币基础连接技术，使用的方式越充分，越多样化，对二层的支持会更好。
4.2 比特币二层建设的发展分析资金在哪里，热度就在哪里，还会吸引更多的资金聚集。比特币当前有大约 8000 亿美金的市值，其生态发展较弱，但有爆发之势。于是很多项目都宣称要进行比特币的二层建设。在这里我们不说这些项目的具体名称，但对这些项目的进入者做一些分类，看看其特点和各自的优缺点。
1.原有的比特币二层建设项目
原有的比特币二层项目，尤其是已经研发了多年，有了一定的积累优势，是否能借助这次比特币的热度重新焕发青春？是否会蓬勃发展？有很大的不确定性。
衡量标准有两个：一是前面提到的，最终哪个二层网络的总锁仓价值 TVL 高，哪个比特币的二层就会胜出。另外一个是二层的结构类型，基于链的二层建设，因为其扩展特点，会容纳较多的并行者，基于分布式的二层建设，只能容纳比较少的竞争者。
原有的二层项目还需要充分发挥自己已经积累的优势，并借助新技术建立建立新优势，吸引更多的应用进驻平台，才有机会重新焕发青春，争取更多的市场份额。如果做不到吸引更多的应用进入，这样的老项目很有可能会最终沉没或转型。其实这样的项目还可以和后面介绍的完全没有技术积累，但已经通过某种共识建立了社区的项目合作或合并，以换取更大的发展。
此外如果那些老的项目能够在基于分布式的二层建技术积累方面有优势，可以完全介入基于分布式的二层建设，并且通过提供上层应用的引导会更有效。
2.新进入的比特币二层建设项目
新进入比特币二层建设的项目，一般没有太多积累优势，但这个给这样团队后发优势，可以研究最新的技术，先解决那些轻量级，最有吸引力的需求，吸引到一定数量应用的进驻。最好是已经在以太坊生态，或者其他生态中拥有了二层建设经验的团队，更适合快速的进入比特币的二层建设。这样的项目可以考虑选型基于链的二层建设，会更快，更有优势。
完全没有经验或优势的团队，可以参考第三种情况，是否可以通过社区共识来筛选出用户和积累资金。
3.没有积累但想进入的比特币二层项目
我原来对没有任何技术积累或社区积累，就宣传要进入Web3.0 的项目，没有太多理解，大概率把这些项目认为是 CX 项目。但通过铭文现象，那些通过某个铭文产生了一个很大的社区共识，如 sats，ordi，rats，这些社区不仅拥有了很多的成员，还积累了一定的资金。这样的项目完全可以从零开启一个新的二层建设，通过社区的力量，把上层应用集成到社区中，同时有可能把二层建设出来，这样的二层大概率会选型为基于链的二层建设，因为简单且快速，并且通过社区力量，把 DID（去中心化身份），DAO 工具，DeFi 应用，其他的上层应用，在社区的二层来搭建，而且不需要自己建设只需要引入成熟的产品方，并与其共享收入分成。这样有可能形成一个小的生态。这样的项目对社区建设，基金会的管理，决策机制提出较高的要求。
4.上层应用的发展
随着比特币二层的迅猛发展，BTC 上沉睡的巨量资金开始重新被唤醒，并且因为眼球效应，会吸引更多的新用户进入到Web3.0 领域，加上比特币二层技术迅猛发展，会为 Mass Adoption 打下坚实的基础。上层应用会从当前的金融应用为开始阶段，逐渐将那些需要高性能，大流量，频繁交互的应用引入，如 Gamefi，SocialFi 等应用，不会出现基于链的应用的宕机，和服务体验不好的情况。比特币二层的发展会为上层应用带来非常多的机会和坚实的基础设施，成熟后会给更多不那么 Native 的Web3团队带来更多的机会。
不管如何，Web3.0 时代才刚刚开始，还在萌芽期和初长期，需要很多的探索和建设，很多国家和地区对Web3.0 中的很多新事物还没有完全开放。Web3.0 需要大量的建设，会给予各个项目团队更多的机会。不断感知新发展、新技术，不断调整，不断的参与建设Web3.0 ，这样的团队一定会在某个阶段，某个领域会有所收获。
参考文献说明写作本文是我在阅读了大量的业内文章的基础上，同时参与 TwitterSpace，线下交流等众多活动的结果。受了很多人的讲话内容的启发，一些突出的影响人员和因素如下：
（1）水滴资本的大山老师，他写了不少文章，还在万物岛给我们做了多次讲课，还参加了他参与的不少 Space 活动。
（2）有些深度技术内容是通过听洪蜀宁老师的讲课，观看他的视频，线下和洪蜀宁老师的交流所得，如分布式系统中的路由问题，RGB 的图灵完备问题。
（3）www.btcstudy.org 上的众多文章。这个网站整理的知识很丰富。
（4）Nervos（CKB） 首席架构师 Jan Xie 的访谈节目。
（5）阅读了较多的 BIP 协议，Segwit，Taproot，ordinals，brc 20 ，Atomical 等内容。
（6）其他区块链知识，包括分层设计思想，冯诺依曼结构的对比，来源于我前几年写作几本图书的知识积累，其中出版了 5 本，《区块链知识-大众普及版》《区块链知识-技术普及版》《图灵区块链》《区块链经济模型》，《Web3.0 ：构建元宇宙的数字未来》；还有以太坊的 3 本，完成了部分写作，未出版。这些内容大量的参考了很多区块链的原生协议、白皮书、技术原理，这些内容的产出也是众人的结果，我只是做了收集和整理。慢慢的我理解了这些底层原理和众多技术之间的关联性和未来可能的应用场景。
（7）在我们项目中设计相关产品时，和团队成员的讨论和思考。
非常感谢 SatoshiLab 的大山老师，Elaine Yang，洪蜀宁以及相关技术专家，他们阅读本文给了不少反馈和修改意见，对文章引用概念的准确性把关严格，直到我们能找到原始的参考文献才会确认合格，欣赏这种严谨的习惯！
非常感谢所有完善我知识体系的贡献者和参与者。
