什麼是 Layer2

提到 Layer2，人們通常會聯想到以太坊的 Layer2 Rollup，例如 Arbitrum、Optimism、zkSync、StarkWare，實際上，Layer2 的擴容方案最早起源於 2015 年比特幣的閃電網路的白皮書。

像比特幣、以太坊、Solana 這些公鏈統稱為 Layer1，Layer1 的主要作用就是確保安全、去中心化及最終狀態確定，做到狀態共識，並作為「加密法院」，通過智能合約設計的規則進行仲裁，以經濟激勵的形式將信任傳遞到 Layer2 上。

Layer2 追求極致的性能，可以替 Layer1 承擔大部分計算工作，比如將以太坊交易從主鏈上分離出來，降低一層網路的負擔，提高業務處理效率，從而實現擴容。Layer2 只能做到局部共識，但是可以滿足各類場景的需求。

比特幣 Layer2

總的來說，Layer2 是建立在 Layer1 之上的獨立區塊鏈網路，目的就是將 Layer 1 的大部分交易打包到 Layer2 以減輕壓力，擴大容量。

目前，比特幣網路平均每秒大概能處理 7 筆交易，相比之下，web2 世界的支付寶每秒能處理 10w 筆交易。隨著以 Ordinals 協議為代表的銘文設計，使得比特幣提供了一種鏈上去中心化儲存能力，以 BRC-20 為代表的新型標準，實現了類似 ERC-721 和 ERC-20 的 比特幣生態 Token，這些比特幣生態的爆發，使得原本就低效的比特幣網路變得更加「擁堵」，而以太坊 Layer2（包括 Rollup）的興起，讓比特幣開發者看到了移植這些成熟的經驗到比特幣生態的希望，可以說，比特幣 Layer2 毫無疑問能成為 2024 年最大的敘事春風之一。

比特幣 Layer2 網路旨在滿足比特幣生態系統內日益增長的對更快速、更高效交易的需求。通過將某些交易處理任務從主網上釋放，旨在緩解比特幣主網的擁堵問題並大幅減少交易確認所需的時間。

比特幣 Layer2 發展和分類

比特幣每個區塊為 1MB，按照平均每個交易大小為 250 字節（Byte），那就只能記錄 1024*1024 / 250=4194 個交易。產生一個區塊平均需要 10 分鐘，那麼每秒交易筆數就為 4194/10/60=6.99 筆，通常我們所說的比特幣每秒 7 筆交易就是這麼來的。

這裡面有三個變量，分別是區塊容量、交易大小、區塊時間，其中只有通過更改區塊容量提高交易速度的方法是可行的，例如將區塊容量從 1M 增加到 32M，那麼每秒交易速度就會從 7 筆增加到 224 筆。如果不擴容，還想要增加交易速度，就只能通過側鏈進行。

2010 年 12 月 12 日，中本聰從公眾視野消失時，將比特幣開發權限交給了 Gavin Andresen，此後 Gavin 又把代碼管理權限給了 4 位開發者，其中就包括 Gregory Maxwell——後來作為 Blockstream 公司 CTO。

Blockstream 公司側重於側鏈技術與閃電網路，按照 Gregory Maxwell 的說法，Blockstream 就 是為了比特幣開發而建立的。

2015 年 2 月閃電網路白皮書發布，2015 年 12 月隔離見證（Segwit）方案被提出。此後，Gregory Maxwell 將閃電網路寫入比特幣路線圖，形成了「隔離見證+閃電網路」的技術路線。該擴容路線，實際上並沒有改變區塊大小，而是通過巧妙的設計，與鏈下處理的方式加快比特幣確認速度。

隔離見證是指不把對交易的見證資訊寫入區塊，從而使得區塊大小不變的情況下，通過減少單筆交易的資訊量，來容納更多的交易。

閃電網路是在有頻繁往來的交易對手之間以保證金的方式構建一個預付款的池，只要不超過這個額度，所有的交易不在主鏈區塊里記錄，只有在結算的時候才發生一筆交易，從而減輕小額交易對主網的壓力。

在隔離見證升級後，雖然比特幣區塊大小限制改為了交易數據區塊上限 1M 和見證數據區塊上限 3M，總大小 4M。但這一上限至今未改變，隨著比特幣的影響力不斷增大，擴容問題凸顯。擴容仍是比特幣生態面臨的核心問題之一，各種技術路線正在積極探索解決方案，目前比特幣的主要擴容方向如下。

狀態通道

狀態通道是一種在區塊鏈上建立的虛擬通道，用於在不同用戶之間實現雙向通信和狀態服務。它允許用戶在通道內進行多次交易，而無需每次都將交易記錄在區塊鏈上，從而大幅提高了交易的效率和速度。這些通道可以由兩個或多個用戶共同創建，並且只有在需要時才會與區塊鏈上的智能合約進行結算，從而減少了區塊鏈網路的負載和交易費用。

狀態通道最著名的例子就是上面提到的閃電網路，交易的雙方在首筆交易時建立一個鏈下的支付通道，本質上就是待交易雙方共持的記賬本，用於保存交易記錄。交易雙方在通道中鎖入一定數量的資金，然後通過私鑰進行簽署交易。

雙方之間的資金轉移不在鏈上進行，而是只保存在彼此的賬本上，當其中一方或雙方決定不再需要該通道的時候，結算的餘額再在主網上廣播。

但是閃電網路不僅僅只是雙方的直接連接，其可以使得大量單條的通道串聯起來，從而形成一個相互連接的、廣闊的支付網路。也就是說，假設 C 和 A 有通道，C 和 B 沒有通道，但是 A 和 B 有通道，那麼 C 就可以通過 A 間接地來和 B 進行交易，而作為中間商的 A 可以收取路由費用。在閃電網路中，網路會找到最少節點、最少交易費的路徑來完成交易。

側鏈

側鏈是最常見的方案，老牌最受關注的側鏈技術包括 Stacks、Liquid 和 Rootstock。

Stacks 作為比特幣龍頭側鏈項目，一方面錨定在比特幣區塊鏈上，另一方面作為一個獨立協議引入了類似以太坊的智能合約功能，並將交易永久在 BTC 區塊鏈上結算，以作為比特幣 L2 解鎖比特幣的可編程性，為 DeFi 和 NFT 等應用開啟了新的可能性。

如果以整體系統來看，Stacks 其實擁有自己的鏈、編譯器和編程語言，且與比特幣同步運行，以確保其交易和完整性。不過由於其使用「掛鈎」方式來實現 BTC 跨鏈——通過在 Stacks 網路上發行 sBTC 來實現，所以本質上是一種中心化的映射方式，存在一定的中心化單點風險。同時其網路 Gas 使用其主網代幣 STX，而非 BTC，礦工參與 Stacks 的網路挖礦會消耗質押的 BTC 來挖取其網路代幣，通過這個系統，礦工賺取 STX 幣及交易費用 (transaction fees)，而 STX 質押者賺取比特幣，這也會導致礦工在取捨之中抱有猶豫參與的態度。

新興的側鏈技術例如 BEVM 則採用完全去中心化的比特幣 Layer2 解決方案。

BEVM 是一個以 BTC 為 Gas 且兼容 EVM 的 BTC Layer2，核心目標是拓展比特幣的智能合約場景，幫助 BTC 突破比特幣區塊鏈非圖靈完備、不支持智能合約的束縛，讓 BTC 可以在 BEVM 這個 Layer2 上構建以 BTC 為原生 Gas 的去中心化應用。

其中當用戶把比特幣主網的 BTC 跨到 BEVM 時，用戶的 BTC 會進入 1000 個節點託管的合約地址內，然後同時在 BEVM 即 BTC Layer2 網路按照 1:1 的比例生成新的 BTC。

當用戶發出把 BTC 從 BEVM 跨回主網的指令時，BEVM 網路節點將觸發 Mast 合約，1000 個託管資產的節點將按照既定的規則自動簽名，把 BTC 返回到用戶地址，整個過程實現完全的去中心化和無需信任。

客戶端驗證

目前大部分公鏈使用全局共識模型（Global Consensus），所有節點驗證所有交易，節點之間傳輸所有交易資訊，全網共享統一的全局狀態。

全局共識模型所帶來的問題：

1.可擴展性限制，使得驗證所有合約互動變得昂貴；

2.高成本阻止了更多用戶參與運行節點，節點集中化；

3.缺乏隱私，交易資訊公開。

客戶端驗證（Client-Side Validation，CSV）只需要讓共識層保持對賬本事件的加密承諾就足夠了，將實際的事件資訊（賬本）儲存在區塊鏈之外。

CSV 代表項目是 RGB，在 RGB 中，沒有一個全局網路廣播所有的交易來創建比特幣 UTXO 集合的等價物。這意味著在接收到資產轉入時，RGB 客戶端不僅要驗證最近的狀態轉換是否有效，還需要對所有上溯到發行合約創世狀態的前序狀態轉換進行相同的驗證。所以 RGB 需要自底向上逐步驗證交易歷史，以防止雙花攻擊。

RGB 通過僅驗證相關交易來提高可擴展性，同時也可能會出現類似數據可用性的問題，需要通過數據共享來優化支付驗證。

RGB 的客戶端需要儲存更多數據，如果丟失用於驗證交易的鏈下數據，用戶也就無法再去花費，需要保存不僅僅是密鑰。

Rollup

ZK Rollup、Optimistic Rollup 與以太坊基本類似，比特幣作為共識層、數據層、結算層，但是技術挑戰非常大，特別是如果要支持 ZK-Rollup，需要對比特幣主網進行一次巨大升級，難以達成社區一致，並且會削弱比特幣網路的貨幣和價值儲存敘事。

ZK Rollup 代表項目是 Alpen，Optimistic Rollup 代表項目是 BitVM，都比較理想，處於理論階段。

Sovereign Rollup 則是另一種「不完全」的 Rollup 方案，比特幣只做共識層和數據可用層，Layer2 有自己的狀態和資產數據，不存放在比特幣網路，通過 Layer2 的節點進行驗證，即結算放在 Layer2，技術上易於實現，因此在比特幣社區討論熱度也比較高。

Celestia 開發的開源技術框架 Rollkit 可以允許開發人員自定義選擇數據可用性層和執行層，支持將 Rollup 數據直接儲存在比特幣網路上，同時支持開發人員進行 Sovereign Rollup 的部署。因此，開發人員能夠使用 Rollkit 在比特幣網路上部署 Rollup 協議提升可擴展性，並且最大限度地降低網路操作成本。

全鏈

全鏈（Omnichain）是通過構建一個基礎層（Layer 0），將所有區塊鏈連接在一起，無論它們的智能合約技術如何，所有其他網路和 DApp 都可以基於其之上。

全鏈是一個兼容一切的超級多鏈生態系統，因此只要兼容比特幣也可以看作是比特幣的 Layer 2，代表項目 MAP Protocol。

MAP Protocol 是一個用於點對點跨鏈互操作的比特幣 Layer2 網路，它利用比特幣的安全機制，使其他公共鏈的資產和用戶能夠與比特幣網路無縫互動，從而增強網路的安全性，並實現了 BRC-20 跨鏈能力。

總結

比特幣 Layer2 仍在初期階段，由於比特幣本身對於可編程性的限制性極強，難度高。此外，長久以來，鏈上擴容一直是比特幣社區的難題，社區背後的支持均來自不同開發背景的團隊或機構，缺乏可協調性，協同難度大。比特幣原教旨主義與比特幣新興生態之間的爭論仍然存在。

長期來看，引入 Rollup 和智能合約的能力對於比特幣生態發展至關重要，可能會成為比特幣生態中創新和多元化的關鍵驅動力，產生例如銘文 Defi 的落地產品。

但是越來越像以太坊的比特幣，還是我們原來認識的比特幣嗎？

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