加密货币中的第一层是什么？

在区块链技术中，第一层（L1）是指基础协议或底层区块链本身，它是建立系统基本规则和协议的区块链的主要层。简单来说，第一层是指负责验证交易、维护账本并创建新区块的主要区块链网络。

第一层协议通常被称为“基础层”协议，因为它们是整个区块链网络的基础。这些协议可以被认为是区块链的基本构建块，提供共识机制、区块验证和安全性等基本功能。

第一层协议的一个关键特征是能够以去中心化和去信任的方式处理交易。这是通过共识机制来实现的，共识机制使网络中的节点能够在无需中央机构的情况下就交易的有效性达成共识。

最著名的第一层协议是比特币，它自2009年开始运行。其他使用广泛的第一层协议包括以太坊、比特币现金和莱特币。每个协议都有其独特的特征，例如区块时间、区块大小和交易吞吐量，这些参数决定了它们的整体性能。

第一层协议通常是安全且不可篡改的，交易一经确认并添加到区块链中，便无法更改或删除。因此，第一层协议非常适合强调透明度、安全性和不可篡改性等特性的用例，如金融交易、供应链管理和投票系统。

虽然第一层协议非常强大，但也存在一些限制，如可扩展性问题。随着网络上交易数量的增加，处理交易所需的时间和成本也可能大幅上涨。在这一背景下，第二层扩容方案逐渐发展起来。

加密货币中的第二层是什么？

第二层扩容方案是构建在第一层区块链上的链下协议，目的是在不牺牲安全性的情况下提高区块链的可扩展性和吞吐量。第二层解决方案可用于各种应用，如支付、智能合约和去中心化交易所。第二层解决方案通过将部分交易处理转移到链下，可以显著减少需要在主区块链上处理的交易数量，实现更快、更便宜的交易。

最受欢迎的第二层扩容方案之一是闪电网络，最初为解决比特币面临的问题而开发，后来也应用于其他加密货币。闪电网络的工作原理是在用户之间创建支付通道，使他们能够在链下进行交易，无需等待主区块链上的确认，从而实现即时和低成本的交易。

Plasma也是一个受欢迎的第二层扩容方案，由Vitalik Buterin和Joseph Poon共同开发。Plasma使用类似树状的侧链结构来处理链下交易，并定期将这些交易进行汇总并提交到主区块链，以便在保持主区块链安全性的同时处理大量交易。

状态通道是另一种第二层扩容方案，支持链下交易。其工作原理是在两个用户之间创建一个私密通道，允许他们在主区块链以外进行链下交易。通道关闭后，通道的最终状态将被提交到主区块链，确保交易的安全。

Rollup解决方案是一种新出现的第二层解决方案，近年来越来越受欢迎。Rollup使用智能合约在链下批量处理交易，然后定期将这些交易的汇总信息提交到主区块链。Rollup主要包括两种类型：零知识Rollup（使用零知识证明来证明链下交易的有效性）；乐观Rollup（默认交易是有效的，除非有证据证明其无效）。

与第一层解决方案相比，第二层解决方案具有如下几个优势：首先，它可以在不牺牲安全性的情况下显著提高区块链的可扩展性和吞吐量，还可以降低交易费用并提高交易速度，更适合日常使用。此外，第二层解决方案可以构建在任何第一层区块链之上，可用于扩展任何加密货币。

当然，第二层解决方案也存在一些缺点。首先，这种发方案复杂度高，难以实现，可能会限制其采用率。同时，由于第二层解决方案依赖于链下处理交易，安全性可能不如第一层解决方案，容易受到黑客攻击。最后，第二层解决方案建立在第一层区块链上，受到底层区块链容量的限制。

什么是扩容方案？

在加密货币领域，区块链技术面临的最大挑战之一是可扩展性。可扩展性是指区块链网络能够及时且经济高效地处理大量交易的能力。随着区块链应用的不断普及，人们对更快、更高效的交易处理的需求也在不断增长，扩容方案应运而生。

扩容方案是在区块链协议上运行的技术，以提高底层区块链的速度和效率为目标。扩容方案的目的是通过在主网外处理交易来解决可扩展性挑战，以此来减轻主区块链网络的负担并降低交易费，同时保持区块链的安全性和完整性。

扩容方案的目的是使区块链网络能够在不影响速度、成本或安全性的情况下处理更多交易。通过将一些处理工作转移到第二层上，区块链主网可以专注于其核心功能，同时仍然能享受第二层解决方案带来的更高的效率和可扩展性。

可扩展性问题和解决方案发展概览

自区块链产业诞生以来，可扩展性一直是行业面临的一个主要问题。首个区块链网络比特币每秒能够处理的交易数量（TPS）有限，确认一笔交易可能需要花费数分钟的时间，加之费用高昂，严重限制了比特币被大规模采用的能可能。为解决这一问题，各类扩容方案纷纷涌现。在本节中，我们将探讨其中一些扩容方案。

最早的扩容方案之一是通过增加区块大小来实现的。比特币最初的区块大小限制为1MB，后来增加到2MB。但这种方法也存在局限性，因为较大的区块需要更多的存储空间，增加了运行节点的成本，并可能导致中心化。比特币社区内部对于这种方法也存在分歧，导致了分叉网络比特币现金（Bitcoin Cash）的出现，该网络将区块大小增加到8MB。

另一种扩容方案是闪电网络，由Joseph Poon和Thaddeus Dryja于2015年首次提出。闪电网络在比特币区块链上运行，允许用户通过创建支付通道进行链下交易。这种方法理论上可以将比特币每秒可处理交易数量（TPS）扩展到数百万笔，同时保持较低的交易费。

以太坊是另一个领先的区块链网络，随着其受欢迎程度的增加以及构建在其上的去中心化应用（dApp）数量不断上涨，以太坊也面临着扩展性挑战。为解决这一问题提出的最早方案之一是Plasma，旨在通过创建多个可以独立处理交易的子链或侧链来扩展网络，但由于Plasma面临着几个技术难题，其开发最终被停止。

扩展以太坊的另一种解决方案是分片，即将以太坊区块链分成较小的部分，每个部分可以独立处理交易，从而提高网络的整体TPS。以太坊目前正在努力实现分片技术，这是其以太坊2.0升级的一部分。

Rollup是另一种以太坊扩容方案，近年来越来越受欢迎。Rollup是将多笔交易打包成一笔，在以太坊区块链上进行处理，从而减少所需的计算量并增加TPS。根据所使用的底层技术的不同，Rollup可分为乐观Rollup（Optimistic Rollup）和零知识Rollup（ZK-Rollup）。

乐观Rollup由Plasma Group于2018年首次提出，是将多个交易捆绑成一个交易并在链下处理，从而减少所需的计算量并增加TPS。交易处理完成后被打包发送到以太坊区块链，从而实现更快、更便宜的交易，同时保持了底层区块链的安全性和去中心化。

ZK-Rollup使用零知识证明将多笔交易捆绑成一笔。这种方法不需要链下处理交易，更多的交易能够在一个区块中处理，同时保持区块链的安全性和去中心化。ZK-Rollup于2019年由Matter Labs提出，近年来受到了极大的关注。

第一层和第二层的对比

第一层和第二层都是区块链生态系统中的重要概念，每一层都服务于特定的目的。两层协同工作，致力于提供可扩展且高效的区块链网络。下面我们将对这两个层进行比较，重点介绍它们各自的优势和劣势。

第一层是区块链的基础层，由核心区块链协议组成，负责管理共识机制、验证交易以及维护区块链的状态。第一层是区块链原生加密货币发行层，也是处理所有交易的层。比特币、以太坊等主要区块链都在第一层上运行。

第二层建立在第一层之上，为区块链网络提供了额外的功能。它旨在通过转移第一层的部分处理任务来提高区块链的可扩展性和效率。第二层解决方案包括状态通道、Plasma、Rollup和侧链。

第一层的共识机制有工作量证明（PoW）和权益证明（PoS），它们确保了区块链的完整性和不可篡改性。第一层是去中心化的，没有任何单一实体可以控制网络。因此，第一层非常适合存储高价值资产和进行需要高安全性的交易。

然而，维护共识机制所需的处理能力很高，限制了网络的吞吐量，使得第一层的效率和可扩展性低于第二层解决方案。与第二层相比，第一层的交易费用也更高，在微支付和其他低价值交易方面不太具有吸引力。

第二层解决方案旨在提高区块链的可扩展性和效率。通过将部分处理任务从第一层转移到第二层，交易可以更快速、更经济地得到处理。同时，第二层可以实现更为复杂的智能合约功能，而这些功能在第一层受限的处理能力下无法实现。

与第一层相比，第二层解决方案每秒能够处理更多的交易数量。这使得第二层非常适合需要高交易吞吐量的用例，例如在线游戏或高频交易。与第一层相比，第二层的交易费用也更低，使其更适合小额支付和其他低价值交易。

第二层解决方案的安全性取决于第一层的安全性，一旦第一层受到损害，第二层的安全性可能受到影响。与第一层相比，第二层还需要更多的信任假设，这是因为交易处理由一小组节点或受信任实体负责，这使得第二层不太适合存储高价值资产或进行需要高水平安全性的交易。

第二层扩容方案

第二层是一种广泛采用的扩容方案，它在区块链主网上运行，旨在通过处理主网外的交易来解决可扩展性问题。这种方式可以显著提高交易处理的速度和效率，同时减轻区块链主网的负担。

ZK-Rollup便是一种第二层扩容方案，我们将在整个课程中重点介绍。ZK-Rollup使用一种称为零知识证明的加密技术，将多个交易捆绑成单个交易，然后发送到区块链主网。这可以减少需要由主网络处理的交易数量，同时仍然保持区块链的安全性和完整性。

另一种第二层扩容方案是乐观Rollup，其工作方式是在链下处理交易，然后将这些交易的摘要数据提交到主网络，由主网络验证该摘要，确保交易准确且安全。乐观Rollup在链下处理交易，可以显著提高交易处理的速度和效率，同时降低所需的gas费。

第二层扩容方案的优势

与传统的区块链网络相比，第二层解决方案具有多个优势，主要体现在以下方面：

1. 每秒交易数（TPS）增加：第二层解决方案能够超越传统区块链网络，每秒处理更多的交易量。它将交易处理迁移到主网之外，极大地提高了交易的处理速度和效率。这对于需要迅速而可靠的交易处理的区块链应用至关重要。

2. Gas费降低：Gas费是指用户使用区块链网络必须支付的交易费。第二层解决方案的一大优势是能够大幅降低与交易相关的gas费。通过在链下处理交易，它减轻了主区块链网络的负担，从而降低了用户的gas费。

3. 继承安全性：第二层解决方案的目的是维护底层区块链的安全性和完整性。通过使用零知识证明和可验证计算等加密技术，第二层解决方案可以确保交易即使在主网之外处理，也是准确和安全的。

4. 面向应用的网络：第二层解决方案可以根据不同区块链应用的特定需求进行定制。例如，一些第二层解决方案是专门为去中心化金融（DeFi）应用设计的，而另一些则是为非同质化代币（NFT）或游戏应用而设计。这使得开发人员可以在区块链网络之上构建更高效、更专业的应用。

第二层和第一层扩容方案对比

第一层扩容方案和第二层扩容方案是解决区块链网络中可扩展性挑战的两种不同方法。第一层解决方案专注于改进主区块链网络本身，第二层解决方案则在主网络之上运行并在链下处理交易。二者的异同主要体现在：

速度和效率

第二层解决方案每秒可以处理的交易量高于第一层解决方案。通过将交易转移至链下处理，第二层解决方案可以显著提高交易处理的速度和效率，这对于需要快速而可靠地进行交易处理的区块链应用至关重要。

安全

第一层和第二层解决方案都旨在维护底层区块链的安全性和完整性。然而，第二层解决方案依赖于零知识证明和可验证计算等加密技术，确保交易即使在主网之外处理也是准确和安全的。

Gas费

Gas费是用户使用区块链网络必须支付的交易费。第二层解决方案可以大大降低gas费用，因为它们在链下处理交易，可以减轻主网的负担。第一层解决方案则可能需要更高的gas费用，以适应主网上不断增加的交易处理量。

灵活性

在定制化应用方面，第二层解决方案比第一层更加灵活。第二层解决方案可以根据不同区块链应用的具体需求进行定制，使开发人员能够在区块链网络之上构建更高效和专业的应用。

复杂性

第二层解决方案通常比第一层解决方案更复杂，因为它们需要额外的基础设施和加密技术来处理链下交易。这种复杂性可能使开发人员在第二层解决方案上构建应用更具挑战性。

互操作性

第一层解决方案比第二层解决方案的互操作性更强，因为第一层直接在主区块链网络上运行，有利于不同的区块链网络之间相互通信，用户也更容易在不同的网络之间移动资产。而第二层解决方案可能需要额外的互操作性基础设施来促进跨链交易。

要点

• 扩容方案的目的是提高区块链网络的速度和效能。
• 扩容方案是运行于区块链协议之上的技术，目的是解决区块链网络的可扩展性挑战。
• 第二层扩容方案包括零知识Rollup（ZK-Rollup）和乐观Rollup。
• 第二层解决方案具有更高的每秒交易量、更低的gas费、继承的安全性和专注于应用的网络。
• 第二层解决方案具有更高的速度和效率、更低的gas费、更高的灵活性，并可以根据不同区块链应用的具体需求进行定制。第一层解决方案则更具互操作性，复杂性较低。