聚焦：比特幣第 2 層到底是什麼？

作者：Fishery Isla，Biteye的核心貢獻者

編輯：Crush，Biteye核心貢獻者

說到第 2 層，大多數人會想到乙太坊第 2 層專案，比如 Arbitrum、Zksync、Optimism、StarkWare 等，也有人會說第 2 層的概念起源於 BitcoinLighting Network，後來被 Vtalik 應用到了乙太坊上。 這些都是事實，但從不同的角度出發。

第 2 層的概念並非比特幣或乙太坊所獨有，而是區塊鏈技術中擴展技術的總體方向。

第 2 層是指建立在主網之上的一組鏈下解決方案，旨在在不犧牲去中心化或安全性的情況下提高交易輸送量（敲黑板！！

隨著BTC擴展敘事的不斷發酵，出現了各種BTC Layer 2專案。 第 2 層正在逐漸從面向技術的區塊鏈擴展路線轉向模糊的行銷標籤。

本文將對這個BTC第 2 層標記的專案進行簡單的技術回顧。 需要注意的是，在這個以熱量為主的市場中，技術對市場的影響往往是次要的。 同時，由於作者自身的局限性，一些技術觀點可能與外界有所不同。 歡迎大家參加小組討論。

全文不構成任何投資建議。

01、無法迴避的老話題 第 2 層和側鏈有什麼區別？

如上所述，第 2 層技術的目的是在不犧牲去中心化或安全性的情況下擴展主網，因此它不是狹義上的單一技術概念，而是包括各種不同的解決方案和實現。

目前，有兩種最常見的第 2 層技術：狀態通道和匯總。

狀態通道是指在主網上建立兩方或多方之間的通道，然後在通道內進行多個交易，並且只有在通道打開或關閉時才需要在主網上廣播交易。 **

BTC的照明網路正式採用了這個方案，通俗地說，照明網路的通道可以理解為一個多重簽名位址，Bob和Alice分別在主網上向這個通道（Address）存入BTC，雙方通過照明網路進行日常交易。

這些日常交易不是主網，從而節省了昂貴的gas，有一天，當雙方決定不再進行交易時，他們可以向主網發起提現訂單，而該訂單的簽名可以向BTC主網證明主網外一系列交易的真實性。

此時，主網安全共識介入結算並向鮑勃和愛麗絲借錢，因此在照明網路上發生的交易具有BTC主網安全級別。 目前，在該方案中沒有實施智能合約的先例。

乙太坊上的樂觀匯總和零知識匯總是以太坊的第 2 層擴展解決方案，旨在將複雜的執行和狀態存儲過程移動到第 2 層以提高輸送量。

通俗地說，主網驗證第 2 層是否定期提交給主網上的證明，以確保第 2 層帳本的真實性（此驗證過程尤為重要）。

這樣，主網就可以「即時」控制L2帳本，當L2資金穿越回主網時，ETH主網安全共識就會介入，主網二層借貸合約可以驗證貸款是否可以僅根據主網共識生成的數據進行發放，而無需依賴第三方來源。

讀到這裡，相信很多讀者都能體會到，傳統**Layer 2的本質是與主網具有相同安全性的跨鏈交互橋。 有了這種意識，我們可以很好地識別側鏈。

側鏈是指在主網之外建立獨立的區塊鏈網路（如BSC），主網共識無法確定跨鏈交互的合法性。

側鏈的跨鏈交互橋將資產鎖定在主網上並映射到側鏈，然後側鏈中映射的資產可以實現交易轉帳等功能，當側鏈返回主網時，主網的跨鏈交互橋接合約只會驗證側鏈跨鏈交互本身發送的借幣消息的真實性，不會驗證側鏈的帳本。 **

也就是說，如果跨鏈交互專案方作惡、惡意簽名，或者側鏈直接製造假帳本，主網端的資金就會流失。

不難看出，根據傳統的L2定義，觀察主網是否可以驗證主網外的帳本，可以判斷一條鏈是否是第2層的關鍵。

有了這個概念，就不難解釋為什麼ETH比BTC晚推出，但它可以實現超車，搶先使第 2 層異步。

02， BTC 第 2 層技術難題 - 驗證

要瞭解BTC第 2 層的技術痛點，您需要瞭解為第 2 層創造可能性的BTC Taproot 升級BTC。

Taproot於2018年由Bitcoin Core貢獻者Gregory Maxwell首次提出。 Taproot是對比特幣協議的改進，最初旨在提高比特幣交易的隱私和效率。

Taproot 的核心思想是讓多種條件下的交易看起來像普通的單簽名交易，從而減少鏈上數據的佔用和洩露，讓複雜的交易（多重簽名、時間鎖）像單筆比特幣交易一樣執行。

Taproot 可以 Taproot 升級引入了 2 項重要技術，以創造未來BTC第 2 層的可能性。

1）MAST（默克化抽象語法樹）;

2） 施諾爾的簽名;

MAST 是一種將複雜腳本分解成多個下標並組織成 Merkle 樹的結構，只有滿足下標的條件時，才需要公開下標的哈希值和內容。 這節省了空間，增加了靈活性，並增加了隱私。

Schnorr 簽名是一種數位簽名演演演算法，可將多個簽名者合併為一個簽名者並生成單個簽名。 這簡化了多重簽名交易，降低了費用，提高了安全性並增加了隱私。

MAST （Merkle 抽象語法樹）

MAST 的意義在於，在 Taproot 升級之前，我們只能使用 P2SH 位址來實現複雜的腳本條件，並且我們必須生成具有相同哈希值的贖回腳本並將其包含在交易中。

而對於P2SH的複雜條件，交易量可能會變得非常大。 P2SH 位址 BTC，您必須生成具有相同哈希值的贖回腳本並將其包含在交易中。 如果腳本中指定的支出條件過多，交易量將變得非常大。

MAST 是解決這些問題的良好解決方案，這就是為什麼BTC第 2 層開發是可能的。

MAST 是一種結合了默克爾樹和抽象語法樹的機制。 它類似於P2SH，它支付指定哈希的腳本，除了MAST支付指定Merkle Root的哈希。

MAST 將大量條件組裝成一個哈希樹，即所謂的默克爾樹。 在此樹中，每個節點都是由其子節點計算的哈希值。

樹的根是表示所有條件集的哈希。 這樣，只需要在事務中包含根哈希，而不需要列出所有條件，這對減少事務的大小起到了作用。

首先，對所有腳本（條件）單獨進行哈希處理，然後將計算出的哈希與相鄰的哈希一起進行哈希處理，以生成一組新的哈希。 重複此哈希過程，直到計算出最後一個哈希。

這個哈希就是默克爾根。

MAST 可以將比特幣交易與默克爾樹相關聯，其中每個葉節點代表解鎖比特幣的條件。

要花費這些鎖定的比特幣，您需要構建一個與默克爾樹上的路徑對應的條件匹配的解鎖腳本。

網路只需要驗證這個腳本對應的條件是否屬於默克爾樹的原始條件集，即驗證這個條件在默克爾樹上是否存在。

一旦網路確認該腳本（以及相應的條件）屬於Merkle Root，它就知道該腳本符合鎖定比特幣的要求，然後繼續驗證解鎖腳本。 這樣我們就不需要在交易中包含完整的腳本，這減少了比特幣交易的大小。

應該說，雖然MAST大大減少了交易腳本佔用的空間，提供了複雜鏈上操作的可能性，但語法樹結構所能實現的邏輯相對有限，因此有人聲稱“MAST可以在比特幣上實現類似智慧合約的功能”。 是不準確的。

目前，BTC主網不支援像乙太坊 Layer 2 那樣實現帳本驗證功能，這意味著BTC Layer 2 無法完全複製 ETH Layer 2 的技術架構，而要保證跨鏈交互橋體的安全性，需要另闢蹊徑。 **

如果Schnorr簽名與MAST相結合，它們可以為從BTC主網到第2層的跨鏈交互橋提供一種新的思維方式，這是目前市場上BTC第2層專案的主流技術解決方案。

施諾爾簽名

Schnorr簽名是由Claus Schnorr提出的數位簽名方案，以其簡單性和效率而聞名。 其優點是可以將多個簽名聚合為單個簽名，從而優化多簽名場景下的驗證和認證過程。

例如，在需要 12 個簽名的多重簽名事務中，每個簽名可能佔用 20 個字節的存儲空間，那麼總共需要 240 個字節來存儲 12 個簽名。

另一方面，Schnorr 簽名將這 12 個簽名組合成一個統一的 Schnorr 簽名，只需要大約 60 位元組的空間。 這節省了大量的存儲空間，可用於容納更多的交易腳本資訊。

**Schnorr 簽名為所有 n-n 多重簽名合同提供隱私保護。 最典型的應用是照明網路支付管道，因為它本質上是一個 2-2 多重簽名合同。

對於通用 m-n （m

以2-3個多重簽名為例，相當於A、B解鎖或B、C解鎖或A、C解鎖。 這可以被認為是一個多條件腳本，其中每個條件都是 2-2 個多重，因此也可以根據聚合公鑰而不是顯式多重簽名來定義它。

這是STX、BEVM等專案使用的跨鏈技術基礎：跨鏈交互是通過創建數百個第 2 層節點的控制BTC地址來實現的。

03. 總結：BTC第 2 層可行的開發路徑

基於前面的比較，很明顯，BTC第 2 層解決方案不能簡單地複製第二層乙太坊的設計，因為兩者之間存在固有的差異。

為了規劃正確的前進道路，BTC第 2 層解決方案應專注於安全的核心本質，同時考慮到比特幣的獨特屬性。

比特幣基礎層使用具有有限區塊空間的簡單UTXO模型。 **

如上所述，即使使用MAST，BTC主網仍然無法實現過於複雜的OP/ZKP驗證邏輯。

註定BTC，與乙太坊匯總不同，比特幣第 2 層解決方案無法定期提交鏈上責任記錄進行驗證。 將數據存儲在比特幣區塊鏈上只能用作可用性檢查點，而不能用於實際驗證。

這是目前市場關注的問題，對於BTC信徒來說，如果沒有BTC共識參與驗證，BTC第 2 層敘事就丟失了，對於ETH老用戶來說，安全性比ETH Rollup 弱的技術方案也不會很有吸引力。

**去中心化跨鏈交互能力問題。 **

這是第 2 層的關鍵定義，很難實現像主網共識BTC主網一樣安全的跨鏈交互橋。 目前傳統的比特幣交叉鏈技術，如哈希/時間鎖、鉤子、交換和多重簽名，並不能提供足夠的信任保證。

2021 年比特幣 Taproot 升級中引入的 MAST 合約和施諾爾簽名的結合，為去中心化的比特幣跨鏈交互帶來了希望，是實現BTC第 2 層的重大突破點。

與匯總的鏈上驗證相比，BTC Layer 2 團隊需要關注的主要方向是盡可能提高跨鏈交互橋接簽名的安全性。

至於實現完美的第 2 層，只有比特幣能夠升級 BIP 層，礦工更新底層代碼，並支援 OP/ZKP 驗證和 BitcoinMiner 計算執行，才能實現類似於 ETH 匯總的第 2 層解決方案。 重要的是要知道這將需要很長時間，或者永遠不會被礦工採用。