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BTC Layer2：从起源到未来展望
zhoucl 2025-01-10 13:40:47 区块资讯 已有人查阅
导读BTC 的白皮书由中本聪在 2008 年 10 月 31 日发布，此后的 2009 年 1 月 3 日，BTC 的共识链产生了第一个区块。然而，随着加密社区和生态日渐壮大繁荣，早期的 BTC 技术已无法满足用户对加密货币系统可扩展性的需求。直接改进 BTC 底层协议的复杂度高、社区阻力大，会增加 BTC 系统的风险、导致硬分叉和社区分裂。
比特币 (BTC) 是一个基于区块链和点对点网络的开源加密货币系统，由全球计算机网络维护。
2008 年 10 月 31 日，中本聪发布 BTC 白皮书；2009 年 1 月 3 日，首个区块生成。随着加密社区的发展，早期技术难以满足用户需求。直接改进底层协议复杂且风险高，可能导致硬分叉和社区分裂。因此，Layer 2 方案成为更合适的解决方案，在不改动 BTC 的基础上提升扩展性。
一、BTC 技术简介
BTC 使用区块链记录交易，通过哈希指针链表结构存储数据。新区块的写入权由节点通过工作量证明 (PoW) 竞争获得，成功写入后矿工获得奖励。BTC 不维护账户余额，只记录转账信息，并使用 UTXO 防范双花攻击。BTC 使用非对称加密保护交易，私钥签名，公钥验证。
BTC 的区块数据结构，图片来源:
https://www3.ntu.edu.sg/home/ehchua/programming/blockchain/bitcoin.html
BTC 记账工作流，图片来源:
https://hackernoon.com/exploring-the-feasibility-of-transitioning-btc-from-pow-to-pos
单个账户的 UTXO 示意图，图片来源:
https://docs.safepal.io/blockchain-tutorials/utxo-what-is-it-and-how-to-use-it
BTC 私钥和公钥签名与验证，图片来源:
Nakamoto, Satoshi. “Bitcoin whitepaper.”
Proof Of Work 流程示例，图片来源:
https://www.ledger.com/academy/blockchain/what-is-proof-of-work
二、BTC 现状与问题
BTC 是全球认可的加密货币龙头，但面临以下问题：
1. 交易速度慢、确认时间长: 每个区块容量为 1 MB，TPS 约为 7，最终确认需约 1 小时。
2. 手续费高昂: 平均手续费约为 4.66 美金，阻碍用户使用。
3. 不支持智能合约: 限制应用多样性和资产多样性。
三、Layer 2 方案
直接修改 BTC 复杂且风险高，Layer 2 在 BTC 上构建新层级，兼容并解决扩展性问题。
四、BTC Layer 2 发展历史
2015 年，Lightning Network 白皮书发布，2017 年 SegWit 激活，2018 年以来 Lightning Network 节点逐渐部署，截至 2023 年 6 月，闪电网络节点超过 18,000 个，支付通道超 7 万个，网络容量超过 5000 BTC。
五、闪电网络
闪电网络使用微支付通道，将大量交易放在链下处理，仅记录最终状态。关键技术包括 RSMC 和 HTLC。
闪电网络交易过程，图片来源:
https://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=8962150
闪电网络支付通道和路由，图片来源:
https://cypherpunks-core.github.io/bitcoinbook/ch12.html
早期闪电网络存在需要双方操作、博弈机制和通道状态管理等问题，但这些问题正在逐步解决。
OmniBOLT
OmniBOLT 基于 BTC 和 Omni Layer 提出完整闪电网络协议，支持多样化资产和 AMM，愿景宏大但技术复杂。
OmniBOLT 协议架构，图片来源:
https://omnilaboratory.github.io/obd/#/
OBAndroid 全节点钱包，图片来源:
https://github.com/omnilaboratory/OBAndroid
六、其他 BTC Layer 2 项目
Syscoin 分叉 BTC 源码开发，兼容以太坊生态；RGB 是集成闪电网络的 BTC 智能合约系统，具备隐私保护特性。
Syscoin 路线图，图源:
https://syscoin.org/news/syscoin-roadmap-2022
RGB 交易对比，图源:
https://medium.com/@FedericoTenga/understanding-rgb-protocol-7dc7819d3059
AluVM 对比，图源:
https://www.rgbfaq.com/glossary/aluvm
七、BTC Layer 2 总结与展望
尽管 BTC 生态持续深化，如闪电网络容量增长和 Taproot 升级，但与以太坊相比仍有差距。未来，闪电网络基础设施完善将吸引更多关注，推动相关项目发展。Syscoin 和 RGB 等项目也具备潜力，但可能晚于以太坊扩展落地。BTC 层扩展方案的讨论从未停止，未来可能带来更多功能和更高扩展性。
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