区块链技术的第2层技术解决方案解析

我们都知道，区块链技术本身是革命性的，许多情况下，在分散化、不变性和对审查制度的抵制方面，它提供了前所未有的机会。然而，基于区块链的生态系统已经知道其局限性，主要的局限性是有限的可伸缩性，以及与其他生态系统（包括区块链和非区块链）的互操作性。

区块链不可能三角

在区块链技术的世界中，存在着所谓的区块链三难困境，它包括三个参数：分散化、可扩展性和安全性。传统观点认为，只实现其中两个目标是可能的，但同时实现三个目标是不可能的。例如，比特币网络在提供分散化和安全性方面做得很好，但无法提供可扩展性。Ripple实现了良好的可扩展性和安全性，但这是以更大的集中化为代价的，等等。

这些问题的解决方案之一是创建第2层系统，其中大多数旨在解决可扩展性问题，这主要取决于区块链网络的吞吐量（交易的数量和速度）。

第2层的技术解决方案有许多基本选项，包括：

· 支付渠道

· 广义状态通道

· 侧链

比特币BTC， 1.76%和以太坊ETH， 2.70%的社区都非常发达，数量众多，因此他们可以创建第二层的项目，目的仅仅是提高他们自己生态系统的可扩展性。与此同时，还有一些2层项目没有绑定到特定的区块链。

闪电网络

比特币可扩展性

闪电网络（LN）是Joseph Poon和Thaddeus Dryja在2016年提出的一种分布式支付P2P协议，在比特币区块链上运行，以加快交易和减少小额支付。所有这些都应有助于提高整个生态系统的可扩展性，参与者能够以大批量和高速的方式付款，而且无需求助于托管服务，因为支付渠道中的所有操作都以存储在区块链上的多签名地址的真实加密货币资金为后盾。

LN 为此使用双向支付渠道。他们的工作原则是：比特币区块链中的链条交易仅在两个参与者之间的通道打开和关闭时进行，所有中间交易都在闪电网络本身进行，即外部主区块无需以标准比特币网络范围的共识确认每笔交易。

因此，如果参与者之间有多个交易，那么首先可以节省交易费用，其次，可以比在链上进行更快的交易。

在技术层面上，闪电网络使用多签名地址和它自己的智能合约语言。该协议仍在开发中。

闪电网络上的使用费，包括实际的LN网络路由费（目前设置为零，因为到目前为止LN节点的数量相对较小，费用肯定会在未来增加），但这笔费用的大小将始终小于比特币网络本身的相应费用（否则用户可以随时停止使用闪电并将交易转移到主网络）。此外，当LN支付渠道被打开或关闭时，比特币网络交易需要付费。同时，LN 确实存在某些问题。例如，比特币交易的成本有可能大幅上升，这只是LN支付的一部分，但仍然是必不可少的组成部分。如果发生这种情况，它还会影响闪电，尤其是闪电在商家之间的分布和采用程度。

许多人认为，LN节点需要持续在线进行支付是一种劣势，因为该节点很容易受到各种攻击。此外，由于可以在比特币网络上进行（这种方法被认为是存储加密货币最安全的方法），LN中资金的冷存变得不可能。

另外，如果一个节点长时间处于离线状态，支付通道的一方可以单方面关闭该通道（称为欺诈通道关闭），这也可能导致另一方资金损失。为了防止在LN中出现这种情况，有一段时间可能会对通道关闭产生争议，但这段时间间隔不是无限的，这意味着足够长的脱机停留可能会导致不希望出现的结果。

LN的另一个风险是它不是完全分散的，因为可以在那里形成自然的中心——具有大量支付渠道的节点（例如，流行网点的节点等）。这可能导致这样一个事实，即关闭这样的集线器将导致重要网络阵列的不可操作性。事实上，我们可以在这里看到前面提到的区块链三难困境并没有在这里消失，在LN中，可扩展性的实现不利于分散。

因此，尽管闪电网络是一个很有前途的发展，但这个项目（至少以目前的形式）很难解决比特币面临的问题。

雷电网络

以太坊可扩展性

在以太层生态系统中，闪电网络的一种特殊的类似物被称为Raiden网络。Raiden项目的设计考虑到了以太坊的独特特点。

像闪电一样，Raiden处交易务时没有先将它们发送到以太坊区块链。Raiden不需要第三方来处理交易。这是可能的，因为Raiden使用存在于以太坊网络上的集市合约。因此，不需要中介，因为这个过程被委托给一个自治的系统。然而，在Raiden网络中，所有这些都不是在以太坊区块链上完成的，而是在一个单独的安全通信网络中，在用户之间部署直接支付通道。每个通道都保持打开状态，可以使用任意次数，直到其中一方决定关闭它。以太坊区块链仅在通道打开和关闭时使用，即分别发生初始交易和最终交易时。

这可以解决以太坊的可扩展性和加速支付的问题，这也是该网络开发者自2015年以来一直在努力解决的问题。低转会费也使小额支付成为可能。

Raiden Network使用它自己的RDN代币，并向改进网络的开发人员收取交易费用。Raiden网络还支持任何兼容的ERC20代币。

Raiden是以太坊社区期待已久的项目，但目前还不清楚它是否会成为生态系统的可扩展性解决方案，因为还有其他替代方案。此外，在未来的更新中，以太坊开发人员自己也有可能通过系统本身来解决这个问题。

Counterfactual

以太坊的可扩展性极其智能合约

Counterfactual还设定了一个扩展以太坊空间生态系统的目标。然而，与Raiden 网络不同的是，该项目不仅旨在改进以太坊的交易，而且还着眼于智能合约系统本身。与Raiden不同，这是通过使用通用状态通道而不是支付通道实现的。

因此，Counterfactual由几个组件组成：用于独立应用程序的库、通用状态通道的直观可理解协议和一组以太坊智能合约。

与Web3类似，Counterfactual客户端库可被应用程序用于创建消息，并使用离链协议向其对手方发送消息。用户可以签署（有时是自动的）并写入区块链的承诺中，而不是直接向以太坊网络签署和发送交易，而是将这些承诺直接发送给他们的交易对手方。所有参与者在使用协议时签署的交易时最终都被设计成这样一种方式：如果一方不响应或以其他方式偏离其义务，则可以将它们放在区块链上。

在其工作中，Counterfactual依赖于L4、Magmo、Sprites、Perun等项目的研究。

Celer Network

可扩展到任何以dApps为重点的区块链

Celer 网络是一项多层技术，为现有和未来的区块链提供网络扩展。一个基于celer的网络可以扩展到每秒数十亿个安全的私人交易。Celer 网络的目标是释放区块链的全部潜力，并彻底改革分散式应用程序的创建和使用，如游戏、在线拍卖、保险、市场预测以及分散式交易所。

Celer技术的主要优点是其架构具有多层性，具有方便的跨层接口。Celer使用的技术栈称为cStack，由以下几层组成：

cChannel： Celer网络技术栈的底层，具有一定的抽象性，使用广义状态通道（即类似于闪电网络开发人员最初提出的方法）与各种区块链系统通信。

· cRoute： Celer支付路由模块，由分布式均衡路由（DBR）表示，使用分布式拥塞梯度指导支付流量。

· cRoute具有容错性、可证明的最优带宽、透明的信道均衡、匿名性和完全分散等特点。每个节点只与相邻节点通信，大大减少了整个网络中信号传输的需要。在Celer网络中，路由的匿名性是通过所谓的洋葱节点来实现的，它逐层解码下一个支付目的地的地址。

· cOS是一个以操作系统的形式呈现的开发框架，它极大地简化了各种平台上独立应用程序的开发和使用。

CELR是ERC20代币，是Celer cEconomy的基础。cEconomy的任务是在提高网络可扩展性的情况下，平衡服务的流动性和可用性问题。实现这一目标的计划依靠三个主要部分：

· 流动性承诺证明（PoLC）。这是一个基于“冻结”外部数字资产（例如，其他加密货币）的虚拟挖掘过程，在扩展系统时，这些资产应该能够保证流动性。

· 流动性支持拍卖（LiBA）。这一机制有助于通过协商利率下的群众借贷实现流动性。贷款机构有一个排名机制。

· 国家监护网（SGN）是一种特殊的小型旁路网络，用于存储用户通道离线时的状态。

Celer网络开发人员声明的主要关注点之一是用于快速创建和使用高度可伸缩分散应用程序（dApps）的第2层网络。

GEO Protocol

通用的可扩展性，加上区块链和非区块链系统之间的互操作性

GEO Protocol是一种通用的非链开源协议，它提供了扩展区块链系统的能力，以及在不同区块链生态系统之间、区块链世界和传统金融之间提供互操作性。

而且，GEO Protocol是一种开放技术，允许为各种不同的用例开发新的分散和分布式服务和解决方案，包括各种支付和结算系统、本地货币等，以及一些非财务解决方案，例如计分系统、委托的民主系统、忠诚计划等等。此外，还可以将实物资产和其他非数字资产数字化，从而使这些资产随后在全球地球观测网络中周转。

可扩展性问题通过创建一个真正的分布式离线网络来解决，其中安全交易由本地共识（即，不是由整个网络，而是仅由直接参与每个事务的成员）确认。同时，GEO Protocol提供了此类交易的跨链原子性，从而允许不同区块链之间的真正互操作性。

这样的网络将具有几乎无限的带宽，因此具有适当的可扩展性。此外，它对通信和计算资源的要求也非常低，这意味着地理网络节点几乎可以安装在任何设备上，包括移动设备。同时，原子性支持系统保证即使在不稳定的网络连接环境（因此，移动网络）中也能运行。

GEO Protocol开发商为自己制定的主要任务是为有价值的互联网创建一个基本协议解决方案，即一个全球金融网络，将所有可能的“有价值的局域网”联合起来，如加密货币系统、法定货币系统、银行和金融机构、交易所和交易平台、各种资产登记，包括所有权登记等。

在这样一个全球网络中，不论其性质或起源如何，任何形式的超快和极便宜的价值转移都是可能的。

结论

几十个项目正在寻求为区块链系统的可扩展性问题的各个方面设计适当的方法。社区聚集在最发达的生态系统（如比特币和以太坊）周围，创建旨在改善自身特定生态系统的解决方案。这些项目包括闪电网络、 Raiden 网络 和 Counterfactual。

然而，在未来的更新中，主要区块链的开发者有可能完全或部分地解决这个问题（例如，我们预计Ethereum 2.0将在2020年初发布）。

其他第2层项目关注于为更广泛的生态系统解决可扩展性问题，而不局限于其中任何一个生态系统，这使得它们更加通用。这些项目包括Celer 网络。

最后，像GEO Protocol这样的第二层项目，除了解决了跨范围广泛的区块链系统的问题外，还解决了它们的互操作性问题——不仅局限于区块链本身的世界本身——让它们能够有效地与传统金融世界联系起来，从而形成一个无缝的全球网络，实现价值转移交换。