比特币銘文的興起，為比特幣生態系帶來了新的活力，使更多人重新關注比特幣，也有人說是打開了比特幣生態的潘多拉魔盒。在比特幣生態眾多技術發展中，比特幣二層建設是重中之重。針對這個方向，我借鑒一些網絡上的知名文章，和多位朋友的交流，以及我們團隊在Web3產品設計與開發中所探索的經歷，總結了一篇比特幣二層的基礎知識文章。這種方式便於總結和學習，也因為個體認知的局限性，希望能抛磚引玉，吸引更多人完善相關思路，讓這個領域得到更好的發展。
區塊鏈的世界是以比特幣為開局，以比特幣生態為終局。（水滴資本大山老師的一個總結，我個人很認同。）
以太坊也是比特幣的一種側鏈技術探索。
在本文中我們會混合使用「二層建設」或「二層網絡建設」，通常「二層網絡建設」的詞語相對狹義，二層建設是一個更廣泛的概念。但為了適應業內通常討論的一層網絡、二層網絡等常用說法，我們也會使用「二層網絡建設」的概念，這兩個詞語在本文中是一個概念。
1 常見二層 Layer2 要完成的使命
為了理解比特幣二層建設需要解決哪些基本問題。我們先從了解區塊鏈系統的基礎特性開始。
1.1區塊鏈的基礎特性和基礎需求
本文使用Vitalik提出的一個概念：區塊鏈是一台「世界計算機」。我們從這個角度來理解區塊鏈的多種特性會更清晰。在後面章節，我們還會依據計算機中的冯諾依曼結構來分析這個「世界計算機」發展的可能性。
我們先總結一些基礎特性：
注釋：
為了維護區塊鏈這台「世界計算機」的正常運轉而產生的需求稱為內部需求；為了滿足使用這台「世界計算機」的用戶的需求稱為外部需求。
公開透明：這是區塊鏈這台「世界計算機」的數據存儲和執行指令特點，同時也是需要全球眾多分佈式節點共同參與計算的內部需求特性。這個特點正好滿足了使用者對於數據的知情權，是這台「世界計算機」本身的內部協作要求和使用者的外部需求的共同結果。後面提到的隱私特性是滿足使用者的外部需求，同時又不破壞這台「世界計算機」本身的協作要求。
去中心化：這個特性是這台「世界計算機」的架構特性，去中心化的程度和容錯性，在理論上都是由拜占庭將軍理論（協作者中有可能不誠實的情形，即不遵守協議的情形）在支持。非拜占庭將軍系統從理論上都不是區塊鏈系統，我們稍後會看到二層建設中的非區塊鏈系統的兩種情況。去中心化的程度是區塊鏈安全性的一個重要指標，也是某些特性的基礎。
安全性：安全性是由這台「世界計算機」的架構特性產生的內部需求和使用者需要的外部需求的共同組成。從微觀層面安全性由密碼學相關的技術來保證，從宏觀層面上由架構的去中心化來保證，從而使得不會因為微觀數據的偽造，或宏觀架構的破壞而影響這台「世界計算機」的安全性。
計算能力：區塊鏈這台世界計算機的一個主要功能是計算能力。衡量這個指標，我們一般用是否圖靈完備來考察。一些鏈為了保持自己的主要特性，是故意設計成圖靈不完備的。例如，比特幣網絡，中本聰不僅讓其代碼指令不圖靈完備，而且在發展中還故意刪減了一些指令集，從而保持其穩定性和安全性。所有的圖靈完備技術都是為了擴展區塊鏈的計算能力。從分層設計的思想看，簡單的系統更適合做底層。
性能：在計算能力相同的情況下，性能是考察區塊鏈這個世界計算機的另一項主要能力。一般都用TPS，即每秒處理的事務數量來衡量的。
存儲：區塊鏈被描述為「世界計算機」，那麼它一定有一個存儲功能，就是將數據記錄下來的能力。目前基本都在區塊內存儲，更專業的區塊外的鏈上存儲還在發展中。
隱私：隱私是「世界計算機」中的一個細分需求，即要求在計算和存儲的過程中保持數據生產者和使用者的權限範圍（我們把抗審查性也放在隱私部分）。這基本上是由使用者的外部需求驅動的。
還有個綜合指標可擴展性，一般是指整個架構的可擴展性，這個特性影響多數的基礎特性，在架構層面，系統的可擴展性是一個很重要的指標。其他還會有一些連接能力，或其他一些特定場景的能力，在這裡不過多的討論，遇到這些特殊的場景時，再詳細分析。
在這些區塊鏈的基礎特性中，大都由不可能三角形在制約相互的發展關係。例如，DSS猜想即去中心化（Decentralization,D）、安全性（Security,S）和可擴展性（Scalability,S）。如下圖所示：
在分佈式系統中，類似的不可能三角形是CAP原理，CAP指的是在一個分佈式系統中Consistency（一致性）、Availability（可用性）、Partition tolerance（分區容錯性）三者不可兼得。區塊鏈系統是帶有拜占庭將軍問題的分佈式系統，所以也適用於CAP原理。
CAP原理如下圖所示：
2 比特幣 Layer2 的幾種建設思路
我們以比特幣的二層建設為案例，進行相關的分析。比特幣的二層有三種顯著的二層建設路線：
(1)一種是基於鏈的擴展路線，和EVM的二層很類似，是區塊鏈結構。
(2)一種是基於分佈式的路線，以閃電網絡為代表，是分佈式結構。
(3)還有一種是基於中心化系統的路線，以中心化索引為代表，是中心化的結構。
前兩種方式都很有特點，已經有一些在使用的產品。
