Sistema de conocimiento básico sobre la red de segunda capa de Bitcoin

El surgimiento de las inscripciones de Bitcoin ha traído nueva vida al ecosistema de Bitcoin, haciendo que más personas vuelvan a prestar atención a Bitcoin. Algunos creen que esto ha abierto la caja de Pandora del ecosistema de Bitcoin. Entre los numerosos desarrollos tecnológicos en el ecosistema de Bitcoin, la construcción de la segunda capa es de suma importancia. Este artículo se basa en algunos artículos conocidos y en las conversaciones con varios amigos, así como en la experiencia del equipo en el diseño y desarrollo de productos Web3, y resume los conocimientos básicos sobre la segunda capa de Bitcoin. Espero que esto pueda servir como un punto de partida para atraer a más personas a perfeccionar ideas relacionadas y promover el desarrollo de este campo.

El mundo de la blockchain comienza con Bitcoin y termina con el ecosistema de Bitcoin. Ethereum también puede considerarse como una exploración de tecnología de cadena lateral de Bitcoin.

En este artículo, los conceptos de "construcción de segunda capa" y "construcción de red de segunda capa" son intercambiables. La construcción de segunda capa es un concepto más amplio, pero para adaptarse a la terminología común en la industria, también se utilizará "construcción de red de segunda capa".

1. La misión de Layer2

Para entender los problemas básicos que necesita resolver la construcción de la segunda capa de Bitcoin, comencemos con las características fundamentales del sistema de blockchain.

1.1 Características básicas y necesidades de la blockchain

Usamos el concepto propuesto por Vitalik: la blockchain es una "computadora mundial". Desde esta perspectiva, entender las diversas características de la blockchain será más claro. También analizaremos la posibilidad de desarrollo de esta "computadora mundial" basándonos en la estructura de von Neumann en las computadoras.

Resumen de algunas características básicas:

Transparente y público: Esta es la característica de almacenamiento de datos y ejecución de instrucciones de la "computadora mundial" que es la blockchain, y también es una necesidad interna que requiere la participación conjunta de numerosos nodos distribuidos a nivel global en el cálculo. Esta característica satisface el derecho a la información de los usuarios sobre los datos, y es el resultado conjunto de los requisitos de colaboración interna de esta "computadora mundial" y de las necesidades externas de los usuarios.

Descentralización: Esta característica es una característica arquitectónica de esta "computadora mundial", y el grado de descentralización y la tolerancia a fallos están teóricamente respaldados por la teoría de los generales bizantinos. Los sistemas no bizantinos de generales, en teoría, no son sistemas de blockchain, y más adelante veremos dos casos de sistemas no blockchain en la construcción de la segunda capa. El grado de descentralización es un indicador importante de la seguridad de blockchain, y también es la base de ciertas características.

Seguridad: La seguridad es una composición conjunta de la demanda interna generada por las características de la arquitectura de esta "computadora mundial" y de la demanda externa requerida por los usuarios. A nivel microscópico, la seguridad se garantiza mediante tecnologías relacionadas con la criptografía; a nivel macroscópico, se garantiza mediante la descentralización de la arquitectura, de modo que no se vea afectada la seguridad de esta "computadora mundial" por la falsificación de datos microscópicos o la destrucción de la arquitectura macroscópica.

Capacidad de cálculo: una de las principales funciones de esta computadora mundial que es la blockchain es la capacidad de cálculo. Para medir este indicador, generalmente evaluamos si es Turing completo. Algunas cadenas, para mantener sus características principales, están deliberadamente diseñadas para ser Turing incompletas. Por ejemplo, en la red Bitcoin, Satoshi Nakamoto no solo hizo que sus instrucciones de código no fueran Turing completas, sino que además, durante su desarrollo, eliminó intencionadamente algunas instrucciones del conjunto, manteniendo así su estabilidad y seguridad. Todas las tecnologías Turing completas están destinadas a ampliar la capacidad de cálculo de la blockchain. Desde la perspectiva del diseño en capas, los sistemas simples son más adecuados para ser la capa base.

Rendimiento: Con la misma capacidad de cálculo, el rendimiento es otra capacidad principal que se evalúa en el mundo de las computadoras blockchain. Generalmente se mide por TPS, es decir, la cantidad de transacciones procesadas por segundo.

Almacenamiento: La blockchain se describe como "una computadora mundial", por lo que debe tener una función de almacenamiento, es decir, la capacidad de registrar datos. Actualmente, la mayoría de los datos se almacenan en bloques, mientras que el almacenamiento en cadena fuera de los bloques, más especializado, aún está en desarrollo.

Privacidad: La privacidad es una demanda segmentada en la "computadora mundial", que exige mantener el ámbito de permisos de los productores y usuarios de datos durante el proceso de cálculo y almacenamiento ( También incluimos la resistencia a la censura en la parte de privacidad ). Esto está impulsado básicamente por las necesidades externas de los usuarios.

También hay un indicador integral de escalabilidad, que generalmente se refiere a la escalabilidad de toda la arquitectura. Esta característica afecta la mayoría de las características fundamentales. A nivel de arquitectura, la escalabilidad del sistema es un indicador muy importante. Además, puede haber algunas capacidades de conexión u otras capacidades para escenarios específicos; aquí no se discutirá más al respecto. Cuando se encuentren con estos escenarios especiales, se analizará en detalle.

En estas características fundamentales de la blockchain, la mayoría está restringida por la relación de desarrollo mutuo del triángulo imposible. Por ejemplo, la conjetura DSS es la descentralización (Decentralization, D ), seguridad (Security, S ) y escalabilidad (Scalability, S ).

En un sistema distribuido, un triángulo imposible similar es el principio CAP, que se refiere a que en un sistema distribuido, la Consistencia(, la Disponibilidad) y la Tolerancia a particiones( no se pueden tener al mismo tiempo. El sistema de blockchain es un sistema distribuido que presenta el problema de los generales bizantinos, por lo que también se aplica el principio CAP.

![Un resumen de los conocimientos básicos sobre la red de segunda capa de Bitcoin])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-ad899d00cda3df50aead693947e770bc.webp(

) 1.2 El papel de la construcción de la segunda capa

¿Qué roles debe completar la construcción de la segunda capa? ¿Qué funciones debe proporcionar? La construcción de la segunda capa debe abordar las deficiencias del sistema de la primera capa, realizando aquellas tareas que no son adecuadas para completarse en el sistema de la primera capa en la construcción de la segunda capa.

A partir de las características de blockchain resumidas anteriormente, podemos llegar a una conclusión preliminar: es necesario expandir estas capacidades básicas: transparencia pública, descentralización, seguridad, capacidad de cálculo, rendimiento (, capacidad de procesamiento ), almacenamiento, privacidad, etc. Además de estas capacidades básicas desde el punto de vista técnico, hay un problema económico muy importante que necesita ser resuelto, que es la reducción de costos; generalmente, el costo integral de ejecutar transacciones en una red de primera capa es bastante alto, por lo que se necesita usar una red de segunda capa para reducir estos costos.

Resumiendo en una frase, las soluciones para aumentar la capacidad, reducir costos y personalizar características son todas construcciones de segunda capa. En cuanto a la personalización de características, actualmente no es lo suficientemente clara, o a menudo está oculta entre las dos primeras características, lo que resulta algo confuso. Podemos entenderlo de esta manera: las características de la red de primera capa requieren diferentes grados para muchas aplicaciones, y se pueden ajustar nuevamente los distintos grados de implementación de características en la segunda capa para ciertas aplicaciones.

En la construcción de la segunda capa, las capacidades básicas de la blockchain tendrán diferentes compromisos, se reducirán algunas características e incluso se descartarán algunas, a cambio de una mejora significativa en ciertas características. Por ejemplo: algunas segundas capas, para mejorar el rendimiento, reducirán el grado de descentralización y disminuirán la seguridad; algunas segundas capas, para aumentar el rendimiento, como la red Lightning, cambiarán la estructura del sistema y la forma de liquidación. También hay algunas que, sin reducir las características básicas, han mejorado alguna característica, como el método de procesamiento RGB, que ha aumentado notablemente la privacidad y la resistencia a la censura, pero ha incrementado la dificultad de implementación técnica. En los siguientes casos, veremos construcciones de segunda capa que reducen o cambian simultáneamente varias características.

La reducción de costos debería ser una necesidad básica en toda la construcción de la segunda capa.

![Una revisión de la base de conocimientos del segundo nivel de Bitcoin]###https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-086a074fde8e4b3baab62f0dd9a0726c.webp(

) 1.3 ¿Por qué hacer un diseño por capas?

El diseño por capas es un medio y una metodología para que los humanos manejen sistemas complejos, dividiendo el sistema en múltiples estructuras de capas y definiendo las relaciones y funciones entre cada capa, con el fin de lograr la modularidad, mantenibilidad y escalabilidad del sistema, lo que a su vez mejora la eficiencia y fiabilidad del diseño del sistema.

Para un sistema de protocolos amplio y extenso, el uso de capas tendrá beneficios evidentes. Esto facilita la comprensión, la división del trabajo para la implementación y la mejora modular, entre otros. Como en el diseño del modelo de siete capas ISO/OSI en redes informáticas, pero en la implementación concreta, se pueden combinar algunas capas, por ejemplo, el protocolo de red específico TCP/IP es un protocolo de cuatro capas.

Específicamente, las ventajas de la segmentación del protocolo:

1. Cada nivel es independiente. Un nivel no necesita saber cómo se implementa el siguiente, sino que solo necesita conocer los servicios que ofrece a través de la interfaz entre niveles. De esta manera, la complejidad del problema total disminuye. Es decir, la forma en que se realiza el trabajo del nivel anterior no afecta el trabajo del siguiente, por lo que al diseñar el trabajo en cada nivel, solo necesitamos garantizar que la interfaz permanezca constante, pudiendo ajustar libremente la forma de trabajo dentro del nivel.

2. Buena flexibilidad. Cuando cualquier capa cambia, siempre que la relación de interfaz entre capas se mantenga constante, las capas por encima o por debajo de esta capa no se verán afectadas. Cuando una capa presenta innovaciones tecnológicas o cuando aparece un problema en el trabajo de una capa, esto no afectará el trabajo de las otras capas; al resolver el problema, solo es necesario considerar el problema de esa capa por separado.

3. Estructuralmente se puede dividir. Cada capa puede adoptar la tecnología más adecuada para su implementación. El desarrollo tecnológico a menudo es asimétrico, y la división jerárquica evita eficazmente el efecto del barril de madera, de modo que la ineficiencia en un aspecto no afecte la eficiencia general del trabajo.

4.Fácil de implementar y mantener. Esta estructura facilita la implementación y depuración de un sistema grande y complejo, ya que todo el sistema se ha desglosado en varios subsistemas relativamente independientes. Durante la depuración y el mantenimiento, se puede depurar cada capa por separado, evitando la situación de no poder encontrar o resolver el problema incorrecto.

5. Puede promover el trabajo de estandarización. Porque cada capa tiene una descripción precisa de sus funciones y los servicios que ofrece. La ventaja de la estandarización es que se puede reemplazar libremente una de las capas, lo cual es muy conveniente para el uso y la investigación.

El diseño modular jerárquico es un enfoque común en el campo tecnológico para manejar un proyecto de ingeniería que es grande en funcionalidad, requiere la colaboración de múltiples personas y se mejora continuamente, y es un método comprobado y efectivo.

2. Algunas ideas para la construcción de Bitcoin Layer2

Analizamos la construcción de la segunda capa de Bitcoin como un caso. La segunda capa de Bitcoin tiene tres rutas de construcción de segunda capa destacadas:

###1( una es una ruta de expansión basada en la cadena, muy similar a la segunda capa de EVM, es una estructura de blockchain;

)2( una es una ruta basada en distribuciones, representada por la red Lightning, es una estructura distribuida.

)3( también hay una ruta basada en un sistema centralizado, representada por un índice centralizado, que es una estructura centralizada.

Las dos primeras formas tienen características destacadas, ya hay algunos productos en uso y otros en exploración. Para la primera forma, debido al florecimiento de Ethereum y la exploración de otras cadenas que imitan a Bitcoin, la expansión de segunda capa basada en la cadena es relativamente más fácil, y hay más casos de referencia. La segunda forma, basada en un enfoque distribuido, suele ser más difícil y su desarrollo es más lento, representado por la red Lightning. La tercera forma es muy controvertida, porque no parece una construcción de segunda capa, pero parece haber cumplido las funciones de construcción de segunda capa.

¿Cuál de los planes de construcción de segunda capa es mejor? Utilizamos los resultados del mercado como criterio de evaluación; el plan cuyo valor total bloqueado (TVL) ) Total Value Locked ( sea más alto, será el plan óptimo. Con el tiempo y el desarrollo tecnológico, este plan óptimo será un proceso cambiante.

En cuanto a la definición de la red de segunda capa de Bitcoin, siempre que se base en la red de Bitcoin y establezca una conexión técnica con ella, y algunas características sean superiores a las de la red de primera capa de Bitcoin, se considera construcción de la red de segunda capa de Bitcoin. En otras palabras: cualquier sistema que consuma BTC como gas, utilizando BTC como activo subyacente y que expanda el rendimiento de Bitcoin se considera construcción de segunda capa. Basándonos en este juicio, deberíamos reconocer un tercer tipo de construcción de red de segunda capa, es decir, la construcción de segunda capa con una estructura centralizada.

El desarrollo de la tecnología de Bitcoin en sí, como la modificación de OP_RETURN, Taproot, la firma Schnorr, MAST y Tapscript, debería estar diseñado para conectar la primera y la segunda capa, no se deberían utilizar estas tecnologías para desarrollar funciones en exceso, ya que la red de la primera capa no tendrá un avance cualitativo sin importar cuán expandida esté; es necesario llevar a cabo la construcción de la segunda capa. Sin embargo, en ausencia de productos de segunda capa de Bitcoin más útiles, estas capacidades tecnológicas que conectan la primera y la segunda capa serán utilizadas en exceso durante un tiempo.

![Un resumen de los conocimientos básicos de la red de segunda capa de Bitcoin])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-2c2d6311345cff334bcb6338cbfe47bd.webp