区块链矿场主 区块链第 1 层和第 2 层扩展解决方案

入门知识 2周前 (09-16) 12次浏览 0个评论

区块链三难困境

加密货币和区块链的流行度呈指数增长,用户和交易的数量也呈指数增长。

区块链的开放性是显而易见的,可扩展性始终是一个挑战。高度分散和安全的公共区块链网络通常难以实现高吞吐量。

这通常被描述为区块链三难困境,去中心化系统几乎不可能同时实现同样高水平的去中心化、安全性和可扩展性。

成千上万的爱好者和专家正在努力寻找扩展解决方案,其中一些旨在适应主区块链的架构(Layer 1),而另一些旨在运行在底层网络之上)Layer 2 协议。

什么是区块链第 1 层和第 2 层?

Layer 1 是指区块链架构的基础层,是区块链网络的主要结构。比特币和以太坊属于第 1 层区块链。

第 2 层是指建立在其他区块链之上的网络。

因此,如果比特币属于第 1 层,那么运行在比特币之上的网络就是第 2 层的一个例子。

区块链网络可扩展性改进可分为第 1 层和第 2 层解决方案。

Layer 1 解决方案将直接改变原有区块链的规则和机制。

第 2 层解决方案利用外部并行网络来促进主链外的交易。

为什么区块链可扩展性如此重要?

想象一下大城市和快速发展的郊区之间的一条新高速公路。随着高速公路交通流量的增加,拥堵变得非常普遍,尤其是在高峰时段,从 A 点到 B 点的平均时间会显着增加。鉴于道路基础设施的容量有限,而需求持续增长区块链矿场主,这并不奇怪。

现在,当局可以做些什么来帮助更多的通勤者在这条路线上更快地旅行?

一种解决方案是改善高速公路本身,在道路两侧增加额外的车道。但这并不总是可行的,因为这种解决方案很昂贵,而且会给那些在高速公路上行驶的人带来相当大的麻烦。

另一种选择是发挥创意,考虑各种与改变核心基础设施无关的方法,例如建造额外的服务道路,甚至在高速公路沿线开通轻轨线路。

在区块链技术的世界中,主要的高速公路是第 1 层(主要网络),而额外的服务道路是第 2 层解决方案(增加整体容量的二级网络)。

比特币、以太坊和以太坊都被认为是第 1 层区块链。它们是为各自生态系统处理和记录交易的底层区块链,并拥有原生加密货币——通常用于支付费用并提供更广泛的效用。

Polygon 是以太坊第 2 层扩展解决方案的一个示例。Polygon 网络定期向以太坊主网提交检查点以更新其状态。

吞吐量是区块链的重要组成部分。它是速度和效率的衡量标准,表示在特定时间范围内可以处理和记录多少交易。随着用户数量的增加和同时交易数量的增加,使用第 1 层区块链可能会变得缓慢且成本高昂。对于使用工作量证明而不是权益证明的第 1 层区块链来说尤其如此。

第 1 层当前问题

比特币和以太坊都是具有可扩展性问题的第 1 层网络。两者都通过分布式共识模型确保网络的安全性。这意味着所有交易在被验证之前都要经过多个节点的验证。所谓的挖矿节点竞争解决一个复杂的计算难题,成功的矿工将获得网络原生加密货币的奖励。

换言之,所有交易都需要多个节点独立验证才能被确认。这种有效的方法将正确且经过验证的数据记录到区块链中,同时降低了不良行为者的攻击风险。然而,一旦你的网络变得像以太坊或比特币一样流行,吞吐量要求就会成为一个日益严重的问题。当网络拥塞时,用户将面临更慢的确认时间和更高的交易费用。

第 1 层扩展解决方案如何工作?

对于第 1 层区块链,有几个选项可以提高吞吐量和整体网络容量。如果区块链使用工作量证明,那么转向权益证明可能是一种选择,它可以增加每秒交易量 (TPS),同时降低处理费用。尽管如此,加密社区对权益证明的好处和长期影响有不同的看法。

第 1 层网络的可扩展性解决方案通常由项目的开发团队引入。根据解决方案,社区将需要对网络进行硬分叉或软分叉。一些小的变化是向后兼容的,例如比特币的 SegWit 更新。

更大的变化,比如将比特币的块大小增加到 8MB,需要硬分叉。这将创建两个版本的区块链,一个有更新,一个没有。

增加网络吞吐量的另一个选择是分片。它将区块链的操作分成更小的部分,可以同时而不是顺序处理数据。

第 2 层扩展解决方案如何工作?

第 2 层解决方案依赖于与主链并行或独立运行的二级网络。

概括

零知识聚合(最常见的一种)将链下的第 2 层交易捆绑在一起区块链矿场主,并将它们作为一笔交易提交给主链。这些系统使用有效性证明来检查交易的完整性。资产通过桥接智能合约保存在原始链上,确认聚合功能按预期工作。这样既保证了原网络的安全性,又减少了聚合的资源消耗。

侧链

侧链是独立的区块链网络,拥有自己的一组验证器。这意味着在主链上桥接智能合约并不能验证侧链网络的有效性。因此,您需要相信侧链正在做正确的事情,因为它控制了原始链上的资产。

状态通道

状态通道是交易双方之间的双向通信环境。各方封存一部分底层区块链并将其连接到链下交易渠道。这通常通过预先商定的智能合约或多重签名来完成。随后,各方在链下执行一笔交易或一批交易,而无需立即将交易数据提交到底层分布式账本(即主链)。一旦该集合中的所有交易完成,通道的最终“状态”就会广播到区块链进行验证。这种机制提高了交易的处理速度并增加了网络的整体容量。比特币的闪电网络和以太坊的雷电等解决方案在状态通道上运行。

嵌套区块链

该解决方案依赖于位于主要“父”区块链之上的一组辅助链。嵌套区块链根据父链设置的规则和参数运行。主链不参与执行交易,其作用仅限于在必要时解决争议。日常工作被委托给“子”链,这些“子”链完成主链外的处理并将处理后的交易返回主链。OmiseGO 的 Plasma 项目是第 2 层嵌套区块链解决方案的一个示例。

第 1 层和第 2 层扩展解决方案的局限性

第 1 层和第 2 层解决方案都具有独特的优点和缺点。

围绕第 1 层构建可以为大规模协议改进提供最有效的解决方案。然而,这也意味着必须说服验证者通过硬分叉接受更改。

验证者可能不想这样做,例如在从工作量证明过渡到权益证明时。转向更高效的系统将导致矿工失去收入,从而剥夺他们提高可扩展性的动力。

第 2 层提供了一种更快的方法来提高可扩展性。但是,根据所使用的方法,原始区块链的安全性很可能会受到很大影响。用户信任以太坊和比特币等网络,因为它们具有弹性和安全记录。如果您放弃第 1 层的某些方面,您通常不得不依赖第 2 层团队和网络来提高效率和安全性。

第 1 层和第 2 层之后是什么?

一个关键问题是,随着第 1 层变得更具可扩展性,我们是否还需要第 2 层解决方案。现有的区块链得到了改进,并创建了具有良好可扩展性的新网络。但提高主系统的可扩展性需要很长时间,无法保证。最可能的选择是让第 1 层专注于安全性,并允许第 2 层网络针对特定用例定制服务。

在不久的将来,由于拥有庞大的用户和开发者社区,像以太坊这样的大型链很有可能仍将占据主导地位。但其庞大的、分散的验证者群体和良好的声誉为第 2 层解决方案的目标提供了坚实的基础。

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