3分钟了解Layer 0,Layer 1,Layer 2是什么!

一般认识、使用区块链时,我们都在讲Layer 1,像是我们最常听到的比特币、以太坊区块链都是属于Layer 1 区块链,那在接触币圈不久后,可能常常听到很多人在讲Layer 2,那Layer 到底是什么呢?

有Layer 1、Layer 2,那有没有Layer 0 ?今天这篇文章,会用很清楚、很白话的方式,让你搞懂Layer 0,Layer 1,Layer 2 到底是什么!

区块链六层架构

要讲Layer 前,要先知道区块链具有六层架构:数据层、网络层、共识层、激励层、合约层、应用层

  • Layer 1对应六层模型中的数据层、网络层、共识层、激励层;
  • Layer 2对应六层模型中的合约层和应用层

那Layer是参考通信界的开放式系统互联通信参考模型(Open System Interconnection Reference Model,OSI),将区块链系统的六层架构划分成三个层次

OSI模型有七层:实体层、资料连结层、网络层、传输层、会议层、展示层、应用层

  • Layer 0 对应OSI模型中的底层协议,包含了实体层、资料连接层、网络层、传输层
  • Layer 1、Layer 2对应OSI模型中的会议层、展示层、应用层

那我觉得要介绍Layer,要先从介绍Layer 1 开始,接下来再去介绍Layer 0、Layer 2 ~

LAYER 1

Layer 1 介绍

Layer 1 就是大家最熟悉、一进入加密货币世界就接触到的区块链

我们常听到的公链:比特币、以太坊、币安智能链、SOLANA,这些链都是属于Layer 1,他们是一条一条独立的区块链,彼此不能交换讯息、交易

Layer 1 主要工作是产生区块、负责进行交易并记录在去中心化的帐本上;Layer 1 有许多底层的基础设施

Layer 1 有哪些?

比特币

以太坊

币安智能链

SOLANA

Layer 1 结论

纪录交易,确保网络的安全以及去中心化

Layer 0

创建Layer 0 的原因

Layer 1 是采用单体架构构建,数据层、网络层、共识层、激励层都在Layer 1 运行,使得Layer 1 区块链需要同时兼顾安全性、去中心化、可扩展性,这样的设计给区块链带来压力

但人们普遍认为网络无法同时实现安全性、去中心化、可扩展性,又被称作可扩展性三难困境(Scalability Trilemma),所以为了解决扩展性的问题,需要一个新的基础设施来补救,这个基础设施称为Layer 0

Layer 0使开发人员能够启动多个Layer 1区块链,让这些Layer 1 区块链可以相互通信

非相关科系可能看不懂上面在说什么,所以下面就用实际的例子来讲解!

常见的Layer 0 有: Polkadot、Cosmos、Horizen,我们就以Polkadot来解释Layer 0

以下这张图是波卡Polkadot的示意图

中继链( The Relay Chain )是Polkadot最主要的区块链,它属于Layer 0,也就是最底层(图中中间圆形部分、箭头所指)

那在这个底层上面,可以建构许多Layer 1 的区块链,这一条一条的Layer 1 区块链,在Polkadot中被称为平行链( Parachains )(图片中Parachain的部分)

那一般来说,常见的Layer 1 区块链(例如以太坊、比特币区块链)上的讯息是不能互通、彼此间是不能交易的。但是在Polkadot中,因为有Layer 0 中继链的存在,所以Polkadot上面的Layer 1 区块链间可以彼此交换讯息,让交易更加

所以之后看到Layer 0,就想到Polkadot 的中继链( The Relay Chain ),就是一个大家可以共用的底层协议,负责数据的基础传递,这个底层协议就是平行链能彼此交流讯息的根本原因

常见的Layer 0有哪些?

 Polkadot

 Cosmos

 Horizen

Layer 0结论

Layer 0 是区块链的底层协议,使开发人员能够启动、建构多个Layer 1区块链,让这些Layer 1 区块链可以相互通信

利用Layer 0 技术可以增加区块链的扩展性,同时解决区块链的主要网络拥塞问题,帮助它保持安全和真正去中心化

Layer 2

Layer 2 介绍

目前大家最熟悉的Layer 1 区块链是以太坊,那以太坊出现了一些问题,就是区块链的用户数量大幅增加,让交易量、数据运算量越来越庞大,使得链上” 塞车” 了,造成交易速度缓慢、手续费变得昂贵

Layer 2 是用来解决Layer 1 的扩展和速度问题,用来减轻Layer 1 基础设施的负担,它可以帮Layer 1 处理交易以及计算的工作,减少主区块链上的壅塞,让交易更快、更便宜

他是透过智能合约来协助Layer 1 网络更有效率的进行数据处理,再将交易、运算的结果传回Layer 1 ,所以最终分配和决定还是在Layer 1

简单来说,Layer 2 就是帮Layer 1 分担计算的工作

如果听不懂,打个比方: 把Layer 1 比喻成中央银行、Layer 2 比喻成各大商业银行,如果大家业务都在中央银行办理,那中央银行一定会塞爆

所以一些业务例如转帐、汇款等等到各大商业银行办理,最后再交由中央银行统计数据,这样是不是就不会让中央银行塞车

然后在不改变区块链的底层协议和基础规则下,通过Layer 2等来提高交易处理速度

以下是3 个常见的Layer 2 改善方案:

State Channels状态通道

指的是使用者在区块链外或是链下(off-chain)进行交易

把他想成你和另一位做交易时,会在区块链外面开一个通道,不管你们之间交易几次,等到最后交易的结果出来后,各自花费、余额多少,你们再把这个结果再提交到区块链上,告诉区块链你们进行了交易,所以你只要付一次手续费

我们可以想像有两个人,分别是小吉和阿诺

阿诺开了一个咖啡馆,小吉他很常去阿诺家的这个咖啡馆买咖啡,他几乎每天都会去

如果小吉将每一天去阿诺咖啡馆里去买咖啡的这个动作,都放到以太坊Layer 1 这条链上面去处理的话,小吉每次买一杯咖啡,他都要付一次手续费,那是不是交易的手续费成本就非常非常高

这样不仅浪费手续费,也增加链上的繁忙程度,使区块链更加繁忙,交易越来越慢,手续费就跟着越来越昂贵

这个时候如果用状态通道来解决,那就是:

小吉先将未来一段时间可能会花费到的咖啡总费用,先放到Layer 1 的智能合约里面,然后小吉每天去阿诺那里买咖啡的时候,他不用每次去付钱,也不用每次都要付手续费,只要利用状态通道的功能,写一个证明给阿诺,说他有买咖啡,然后阿诺签名之后留下复本并还给小吉,每次买咖啡都重复这个动作

最后小吉不想买咖啡、或是阿诺要结帐时,再把最终” 小吉要付多少钱“这个「结果」传回Layer 1 区块链,这样就只要付一次手续费!

Plasma chain

同样用小吉和阿诺买咖啡的这个故事

在Plasma这个情况,小吉去买咖啡时,不再需要去提前放一笔资金在一个Layer 1的合约里面,而是每次去买咖啡将钱付给一个「Plasma 的运营者」

可以想像这个Plasma运营者是LINE Pay公司一样,小吉每次去买咖啡就把钱付给LINE Pay公司,然后LINE Pay公司会同时收集许许多多咖啡馆的这些顾客他们去消费的讯息,然后最后再统一汇总,每到固定的时间将他收集到所有咖啡馆的讯息,统一整理到以太坊的主链上

同时它也会将每一笔交易信息的证明给收款人,当老板阿诺想要兑现的时候,他就可以去Plasma这个Layer 2 上面发布收款的证明,七天后阿诺就可以收到款项了

Rollup

Rollup 简单来说就是将Layer 1 的运算搬到Layer 2 上面,然后再将这个在Layer 2上产生的这些运算的结果打包(Rollup),上传回主网Layer 1,然后跟Layer 1 之前存在的数据去进行更新

目前有两种类型的Rollup:

Optimistic-Rollup : Optimism、Arbitrum

  • 优点: 成本低,开发门槛更低,互操作性更好,可自动执行智能合约,吞吐量更高,扩展性更强
  • 缺点: 有约一周的挑战等待期,验证安全性透过押金和等待期来保证,而不是算法,恶意串通的风险更高了

Zero Knowledge-Rollup : zkSync、StarkNet

  • 优点: 速度更快,安全性更高,提供更强的隐私保护;没有挑战等待期
  • 缺点: 成本高、开发技术难度高、需要更强大的算力、无法直接执行智能合约

Layer 2 结论

Layer 2解决方案是加密货币领域的一个重要发展,因为它在不牺牲底层Layer 1 区块链的安全性和去中心化特性的情况下,提供了一个增加可扩展性和提高交易速度方法

总结

目前比较多在讨论的是Layer 0 Layer 1 Layer 2 ,对于Layer 3、4 的定义还没有很明确,希望这篇文章,有帮助你了解Layer 0 Layer 1 Layer 2分别是什么! 还有它们创建的原因

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