Un article résumant le système de connaissances de base V1.5 de la construction Bitcoin Layer 2

Auteur original : Fu Shaoqing, SatoshiLab, All Things Island BTC Studio

Notes de modification de la version V1.5 :

(1) « Un article résumant le système de connaissances de base V1.0 de la construction de la deuxième couche de Bitcoin (Couche 2) » a été publié en février 2024. Après avoir écrit en mars « En observant la deuxième couche de Bitcoin du point de vue d'une machine à états, nous peut obtenir l'article "Plus de réflexions et de conclusions", nous avons obtenu un résumé des caractéristiques des différentes secondes couches. Il sera plus facile à lire si nous le résumons dans le système de connaissances de base, nous avons donc publié la version V1.5.

(2) Modification du contenu de l'expression textuelle de certains détails, tels que la technologie de connexion entre la première couche et la deuxième couche.

(3) Parce qu'il y a souvent des litiges, les trois concepts de centralisé, décentralisé et distribué dans la section 2.4 sont expliqués plus en détail.

(4) La deuxième image de la section 2.4 a été améliorée et modifiée pour rendre le contraste plus clair.

(5) Ajout de la section 2.5 pour résumer les caractéristiques de base de la blockchain et les caractéristiques des trois constructions de couche 2, facilitant ainsi la compréhension si plusieurs structures de combinaison sont utilisées.

La montée en puissance de Bitcoin Inscription a apporté une nouvelle vitalité à l'écosystème Bitcoin, ce qui a amené davantage de personnes à s'intéresser à nouveau au Bitcoin. Certains disent que cela a ouvert la boîte de Pandore de l'écosystème Bitcoin. Parmi les nombreux développements techniques de l’écosystème Bitcoin, la construction de la deuxième couche du Bitcoin est la priorité absolue. Dans ce sens, je me suis inspiré de quelques articles bien connus sur Internet, d'échanges avec de nombreux amis et de l'expérience de notre équipe dans la conception et le développement de produits Web3, et j'ai résumé un article sur les connaissances de base de la deuxième couche de Bitcoin. Cette méthode est facile à résumer et à apprendre, et en raison des limites de la cognition individuelle, j'espère qu'elle pourra attirer plus de personnes pour améliorer les idées connexes et permettre à ce domaine de mieux se développer.

**Le monde de la blockchain commence avec Bitcoin et se termine avec l'écosystème Bitcoin. ** (Je suis personnellement d’accord avec le résumé de M. Dashan de Waterdrop Capital.) Ethereum est également une exploration de la technologie de chaîne latérale de Bitcoin. Dans cet article, nous utiliserons de manière interchangeable « construction de deuxième couche » ou « construction de réseau de deuxième couche ». Habituellement, le terme « construction de réseau de deuxième couche » est relativement étroit et la construction de deuxième couche est un concept plus large. Cependant, afin de nous adapter aux explications courantes telles que réseau de couche 1 et réseau de couche 2 qui sont habituellement discutées dans l'industrie, nous utiliserons également le concept de « construction de réseau de couche 2 ». Ces deux mots sont le même concept dans ce document. article.

1. Tâches courantes à accomplir par la couche 2

Afin de comprendre les problèmes fondamentaux qui doivent être résolus lors de la construction de la deuxième couche de Bitcoin. Commençons par comprendre les caractéristiques de base du système blockchain.

1.1. Caractéristiques de base et exigences de base de la blockchain

Cet article reprend un concept proposé par Vitalik : la blockchain est un « ordinateur mondial ». Il nous sera plus clair de comprendre les différentes caractéristiques de la blockchain de ce point de vue. Dans les chapitres suivants, nous analyserons également la possibilité de développer cet « ordinateur mondial » basé sur la structure de von Neumann dans les ordinateurs.

Résumons d’abord quelques fonctionnalités de base :

Note:

La demande générée afin de maintenir le fonctionnement normal de « l'ordinateur mondial » de la blockchain est appelée demande interne ;

*Les besoins des utilisateurs qui utilisent cet « ordinateur mondial » sont appelés besoins externes. *

Ouvert et transparent : Il s'agit des caractéristiques de stockage des données et d'exécution des instructions de « l'ordinateur mondial » de la blockchain. C'est également une exigence interne qui nécessite que de nombreux nœuds distribués à travers le monde participent aux calculs. Cette fonctionnalité satisfait simplement le droit de l'utilisateur à connaître les données et est le résultat des exigences de collaboration interne de « l'ordinateur mondial » lui-même et des besoins externes de l'utilisateur. Les fonctionnalités de confidentialité mentionnées plus loin visent à répondre aux besoins externes des utilisateurs sans détruire les exigences de collaboration de « l'ordinateur mondial » lui-même. Décentralisation : Cette caractéristique est une caractéristique architecturale de cet "ordinateur mondial". Le degré de décentralisation et de tolérance aux pannes est théoriquement déterminé par la théorie des généraux byzantins (la possibilité de malhonnêteté entre les collaborateurs, c'est-à-dire le non-respect de l'accord) est pris en charge. Les systèmes généraux non byzantins ne sont pas en théorie des systèmes blockchain. Nous verrons plus tard deux situations de systèmes non blockchain dans la construction de deuxième couche. Le degré de décentralisation est un indicateur important de la sécurité de la blockchain et constitue la base de certaines fonctionnalités.

**Sécurité : **La sécurité est une combinaison d'exigences internes générées par les caractéristiques architecturales de cet « ordinateur mondial » et d'exigences externes requises par les utilisateurs. Au niveau micro, la sécurité est garantie par les technologies liées à la cryptographie, et au niveau macro, elle est assurée par la décentralisation de l'architecture, afin que cet « ordinateur mondial » ne soit pas affecté par la falsification des microdonnées ou la destruction. de la macro-architecture.

Puissance de calcul : L'une des principales fonctions de l'ordinateur mondial, la blockchain, est la puissance de calcul. Pour mesurer cet indicateur, nous l'utilisons généralement pour examiner s'il est complet ou non. Afin de conserver leurs principales caractéristiques, certaines chaînes sont délibérément conçues pour être incomplètes de Turing. Par exemple, dans le réseau Bitcoin, Satoshi Nakamoto a non seulement rendu ses instructions de code non complètes à Turing, mais a également délibérément supprimé certains jeux d'instructions pendant le développement pour maintenir sa stabilité et sa sécurité. Toutes les technologies complètes de Turing sont conçues pour étendre la puissance de calcul de la blockchain. Du point de vue de la conception en couches, les systèmes simples conviennent mieux à la couche inférieure.

Performances : Avec la même puissance de calcul, les performances sont une autre capacité majeure lors de l'examen des ordinateurs dans le monde de la blockchain. Elle est généralement mesurée par le TPS, qui est le nombre de transactions traitées par seconde.

Stockage : La blockchain est décrite comme un « ordinateur mondial », elle doit donc avoir une fonction de stockage, qui est la capacité d'enregistrer des données. À l’heure actuelle, il est essentiellement stocké dans le bloc, et un stockage en chaîne plus professionnel en dehors du bloc est encore en cours de développement.

**Confidentialité : **La confidentialité est une exigence subdivisée dans "World Computer", qui nécessite que les autorisations des producteurs de données et des utilisateurs soient maintenues pendant le processus de calcul et de stockage (nous mettons également la résistance à la censure dans la partie confidentialité). Ceci est essentiellement motivé par les besoins externes des utilisateurs.

Il existe également un indicateur complet, l'évolutivité, qui fait généralement référence à l'évolutivité de l'ensemble de l'architecture. Cette fonctionnalité affecte la plupart des fonctionnalités de base. Au niveau architectural, l'évolutivité du système est un indicateur très important. Il y aura également d'autres capacités de connexion, ou d'autres capacités pour des scénarios spécifiques. Je n'en parlerai pas trop ici. Je les analyserai en détail lorsque je rencontrerai ces scénarios particuliers.

Parmi les caractéristiques fondamentales de ces blockchains, la plupart d’entre elles sont limitées par des triangles impossibles. Par exemple, les conjectures DSS sont la décentralisation (Décentralisation, D), la sécurité (Security, S) et l'évolutivité (Scalability, S). Comme indiqué ci-dessous:

Dans les systèmes distribués, un triangle impossible similaire est le principe CAP. CAP fait référence au fait que la cohérence, la disponibilité et la tolérance de partition ne peuvent pas être atteintes simultanément dans un système distribué. Le système blockchain est un système distribué avec le problème des généraux byzantins, il s'applique donc également au principe CAP.

Le principe de la CAP est illustré dans la figure ci-dessous :

1.2. Le rôle de la construction du deuxième étage

Quels rôles doivent être remplis dans la construction du deuxième étage ? Quelles fonctions sont fournies ? La construction du deuxième étage doit accroître les lacunes du système du premier étage. Les choses qui ne peuvent pas être réalisées sur le système du premier étage peuvent être complétées sur la construction du deuxième étage.

Nous pouvons tirer une conclusion préliminaire des caractéristiques de la blockchain résumées ci-dessus, qui doivent être d'étendre ces capacités de base : ** ouverture et transparence, décentralisation, sécurité, puissance de calcul, performances (débit), stockage, confidentialité, etc. ** . En plus de ces capacités de base d'un point de vue technique, il existe également un problème économique très important à résoudre, à savoir la réduction des coûts. Habituellement, le coût global de l'exécution des transactions sur un réseau à un niveau est relativement élevé, et un réseau à deux niveaux Un réseau à plusieurs niveaux doit être utilisé pour réduire ces coûts.

Pour résumer en une phrase, afin d'augmenter la capacité, de réduire les coûts et de personnaliser les fonctionnalités, les solutions tridimensionnelles sont toutes construites à deux couches. Quant aux fonctionnalités de personnalisation, elles ne sont pas encore assez évidentes, ou sont souvent enfouies dans les deux premières fonctionnalités et prêtent quelque peu à confusion. On peut comprendre que les caractéristiques du réseau de première couche sont requises à des degrés divers pour de nombreuses applications, et la mise en œuvre de diverses caractéristiques peut être réajustée pour certaines applications sur la deuxième couche.

Dans la construction de la deuxième couche, les capacités de base de la blockchain nécessiteront des compromis, et certaines fonctionnalités seront réduites, voire supprimées, en échange d'améliorations significatives de certaines fonctionnalités. Par exemple : afin d'améliorer les performances, certaines secondes couches réduiront le degré de décentralisation et la sécurité ; afin d'augmenter le débit, certaines secondes couches, comme le Lightning Network, modifieront la structure du système et la méthode de règlement. Il y en a aussi qui améliorent certaines fonctionnalités sans réduire les fonctionnalités de base, comme la méthode de traitement RVB, qui augmente évidemment la confidentialité et la résistance à la censure, mais augmente la difficulté de mise en œuvre technique. Dans les cas ultérieurs, nous verrons une construction à deux étages qui réduit ou modifie simultanément plusieurs propriétés.

Parmi eux, la réduction des coûts devrait être une nécessité fondamentale pour toute construction de deuxième étage. (Y a-t-il des deuxièmes étages qui ne réduisent pas les coûts ? Je n’en ai pas encore vu.)

1.3. Pourquoi avons-nous besoin d'une conception en couches ?

La conception en couches est un moyen et une méthodologie permettant aux humains de gérer des systèmes complexes. Elle permet d'obtenir la modularité, la maintenabilité et l'évolutivité du système en divisant le système en plusieurs structures hiérarchiques et en définissant les relations et les fonctions entre chaque couche. Amélioreant ainsi l'efficacité de la conception et fiabilité du système.

Pour un système de protocoles étendu et étendu, l’utilisation de la superposition présente des avantages évidents. Cela le rend facile à comprendre pour les gens, facile à mettre en œuvre par division du travail et facile à améliorer par modules. Comme la conception du modèle ISO/OSI à sept couches dans les réseaux informatiques, mais dans une mise en œuvre spécifique, certaines couches peuvent être combinées. Par exemple, le protocole réseau spécifique TCP/IP est un protocole à quatre couches. Comme indiqué ci-dessous:

Plus précisément, les avantages de la superposition de protocoles :

1. **Chaque niveau est indépendant. **Une certaine couche n'a pas besoin de savoir comment la couche située en dessous d'elle est implémentée, mais a seulement besoin de connaître les services fournis par la couche via l'interface entre les couches. De cette façon, la complexité de l’ensemble du problème est réduite. En d'autres termes, la manière dont le travail de la couche supérieure est effectué n'affecte pas le travail de la couche suivante. De cette façon, tant que l'interface reste inchangée lors de la conception du travail de chaque couche, nous pouvons ajuster les méthodes de travail au sein du couche à volonté.
2. **Bonne flexibilité. **Lorsqu'un calque change, tant que la relation d'interface entre les calques reste inchangée, les calques situés au-dessus ou au-dessous de ce calque ne seront pas affectés. Lorsqu'il y a une innovation technologique dans une certaine couche ou qu'un problème survient dans le travail d'une certaine couche, cela n'affectera pas le travail des autres couches. Lors du dépannage, seuls les problèmes de cette couche doivent être pris en compte.
3. ** Structurellement séparable. **Chaque couche peut être mise en œuvre en utilisant la technologie la plus appropriée. Le développement de la technologie est souvent asymétrique, et la division hiérarchique évite efficacement l'effet tonneau, et l'efficacité globale du travail ne sera pas affectée par une technologie imparfaite dans un aspect.
4. **Facile à mettre en œuvre et à entretenir. **Cette structure facilite la mise en œuvre et le débogage d'un système vaste et complexe car l'ensemble du système a été décomposé en plusieurs sous-systèmes relativement indépendants. Lors du débogage et de la maintenance, chaque couche peut être déboguée indépendamment pour éviter de ne pas trouver ou résoudre le mauvais problème.
5. **Peut promouvoir le travail de normalisation. **Parce que les fonctions de chaque couche et les services qu'elles fournissent ont été décrits avec précision. L'avantage de la standardisation est que l'une des couches peut être remplacée à volonté, ce qui est très pratique pour l'utilisation et la recherche.

L'idée de conception modulaire hiérarchique est une méthode courante dans le domaine technique pour gérer un projet qui a une fonction énorme et nécessite la coopération de nombreuses personnes et l'amélioration continue des projets d'ingénierie. C'est une méthode efficace qui a été testée dans la pratique.

2. Plusieurs idées de construction pour Bitcoin Layer 2

Nous prenons la construction de la deuxième couche de Bitcoin comme cas pour mener une analyse pertinente. Il existe trois voies évidentes de construction de deuxième couche pour la deuxième couche de Bitcoin :

(1) L'une est une voie d'expansion basée sur la chaîne, qui est très similaire à la deuxième couche d'EVM et est une structure blockchain ;

(2) L’un est basé sur une route distribuée, représentée par le Lightning Network, qui est une structure distribuée.

(3) Il existe également un itinéraire basé sur un système centralisé, représenté par un index centralisé, qui est une structure centralisée.

Les deux premières méthodes sont très distinctes et certains produits sont déjà utilisés et certains produits sont en cours d'exploration. Pour la première méthode, en raison du développement fulgurant d’Ethereum et de l’exploration d’autres chaînes d’imitation Bitcoin, l’expansion de la deuxième couche basée sur la chaîne est relativement plus facile et il existe davantage de cas de référence. La deuxième méthode distribuée est généralement plus difficile et se développe plus lentement, représentée par le Lightning Network. La troisième méthode est très controversée car elle ne ressemble pas à un bâtiment à deux étages, mais elle semble compléter la fonction d'un bâtiment à deux étages.

Quel plan de construction à deux étages est le meilleur ? Nous utilisons le résultat d'un test de marché comme indicateur de mesure. Quel que soit le réseau de deuxième niveau ayant une TVL (Total Value Locked) plus élevée, ce plan est le plan optimal. Avec l’évolution du temps et de la technologie, cette solution optimale sera un processus de changement.

Quant à la définition du réseau de deuxième niveau de Bitcoin, tant qu'il s'appuie sur le réseau Bitcoin, établit une connexion technique avec le réseau Bitcoin et possède certaines fonctionnalités meilleures que le réseau de premier niveau de Bitcoin, il est considéré comme le deuxième réseau de Bitcoin. construction de réseaux à plusieurs niveaux. En d’autres termes, tant que le BTC est consommé sous forme de gaz, un système qui utilise le BTC comme actif sous-jacent et étend les performances du Bitcoin est considéré comme une construction de second niveau. Sur la base de ce jugement, nous devrions reconnaître le troisième type de construction de réseau de deuxième niveau, c'est-à-dire la construction de deuxième niveau d'une structure centralisée.

Le développement de la propre technologie de Bitcoin, telle que OP_RETURN modifié, SegWit (Segregated Witness), Taproot (Segregated Witness version améliorée), la signature Schnnor, MAST et Tap devraient tous être conçus dans le but de connecter les première et deuxième couches et ne devrait pas être utilisé Ces technologies ont trop de fonctions de développement, car quelle que soit l'extension du réseau de premier niveau, il n'y aura pas de percée qualitative et une construction de deuxième niveau doit être réalisée. Cependant, en l’absence de produits Bitcoin de deuxième couche mieux utilisés, ces capacités techniques qui connectent la première et la deuxième couche seront surutilisées pendant un certain temps.

2.1. Construction de la deuxième couche basée sur une chaîne

Les premières chaînes d'imitation Bitcoin ont fait diverses explorations, telles que "Colorcoin" (pièces colorées), "CovertCoins" et "MasterCoin" ; diverses chaînes d'imitation Bitcoin étendues, telles que BCH (Bitcoin Cash), BSV (Bitcoin SV), 5 BTG (Bitcoin Gold); Diverses technologies de chaînes latérales sont basées sur des cas de construction d'expansion de chaîne, qui peuvent être considérées comme une deuxième couche au sens large.

Y compris Ethereum, qui est également une exploration des améliorations basées sur Bitcoin. Après avoir convaincu en vain d'autres équipes du projet, Vitalik a formé sa propre équipe pour publier un livre blanc et développer une nouvelle génération de blockchain au vu des imperfections du Bitcoin : système sans compte d'UTXO, exhaustivité non-Turing du langage d'exécution, faible scalabilité et autres problèmes.Système Blockchain. Bien que ce type d’exploration d’Ethereum ne soit pas une construction directe de deuxième couche sur Bitcoin, il s’agit d’une sorte d’exploration de construction basée sur une chaîne au sens large.

L’exploration par Ethereum des améliorations apportées aux imperfections de Bitcoin, ainsi que le développement et la vérification de la deuxième couche sur Ethereum, fournissent un cas de référence pour le développement de réseaux de deuxième couche basés sur des chaînes sur Bitcoin. Diverses solutions Rollup, solutions inter-chaînes, technologie de canal de message et technologie de partitionnement propre à Ethereum* (du point de vue de la réflexion en couches sur la gestion de systèmes complexes, peut-être que cette idée de résoudre plusieurs problèmes à un seul niveau est fausse) *, qui a fait prospérer l'écosystème technologique Ethereum, faisant croire à de nombreuses personnes que l'orientation du développement et l'avenir de la chaîne publique ont été déterminés et que l'écologie représentée par Ethereum a gagné. En fait, c'est aussi une étape relativement mature de la construction de deuxième couche basée sur le type de performance de la chaîne. Cependant, la construction de deuxième couche par chaîne n'est qu'une méthode de construction de deuxième couche, elle présente ses propres avantages et inconvénients, et d'autres technologies de deuxième couche sont également nécessaires pour améliorer l'ensemble de l'écologie de la deuxième couche.

La construction de deuxième couche basée sur la chaîne dans Bitcoin comprend à peu près deux types de chaînes typiques, l'un est un modèle de compte compatible EVM et l'autre est un modèle UTXO de type Bitcoin. Les cas existants (nous utilisons la définition généralisée de deuxième couche) incluent : Ethereum, Polygon, Bsc, Arbitrum, etc. sont tous des modèles de compte EVM, et CKB (Nervos) et Chia sont tous des modèles UTXO.

Dans les chapitres suivants, certains cas seront présentés plus en détail lors de la présentation des projets Bitcoin de deuxième couche qui ont été mis en œuvre.

En outre, les projets de deuxième couche qui ont réussi sur Ethereum seront également ajoutés à la construction de deuxième couche basée sur la chaîne de Bitcoin. Pour ces projets de deuxième couche sur Ethereum, la charge de travail et les défis liés à la transformation vers la deuxième couche sur Bitcoin seront moindres. Basée sur le développement et les réalisations théoriques de la maturité et de la modularité du rollup d'Ethereum, cette méthode de construction de deuxième couche deviendra le courant dominant des discussions sur l'expansion et constitue également la solution la plus rapide et efficace.

Dans quelle mesure cette transformation sera-t-elle réussie ? Les tests de développement restent. Nous pouvons émettre quelques jugements préliminaires sur les avantages et les inconvénients de cette construction de deuxième couche basée sur une chaîne.

**Quels sont les avantages et les inconvénients de la construction d'une deuxième couche basée sur une chaîne ? **

L'inconvénient de cette solution est que la deuxième couche basée sur la chaîne est généralement limitée par les limitations de la blockchain, et l'amélioration des performances est limitée. Soit le système devient plus centralisé, soit l'intervalle de génération des blocs est réduit, et la capacité des blocs est augmentée. , la sécurité sera généralement réduite. En conséquence, un bâtiment de deux étages au-dessus du deuxième étage est né, également appelé couche 3 ou couche 4.

L'avantage est que cette solution conserve la plupart des caractéristiques de base de la blockchain et résout généralement le problème de Turing-complet. Les coûts de transaction sont également considérablement réduits et étendent dans une certaine mesure les capacités du réseau de première couche. De plus, cette solution présente de nombreux cas de construction et la mise en œuvre technique est relativement simple. Il existe déjà de nombreux cas d'exploration et la migration des applications de couche supérieure est également très pratique. C'est une méthode de mise en œuvre plus rapide. Je pense que cette méthode permettra produire davantage de solutions de seconde main.

En gros, en raison des limites d'expansion de cette méthode, il devrait y avoir de nombreux projets au deuxième étage basés sur la structure en chaîne. Il peut y avoir un ou plusieurs deuxièmes étages dans chaque champ vertical. Chaque projet doit réaliser sa propre construction unique au deuxième étage. . , pour répondre aux besoins de certaines applications. Sa valeur sera également déterminée par le nombre et la valeur totale des candidatures.

2.2. Construction de deuxième couche basée sur un système distribué

Dans la construction de deuxième niveau, il existe également des constructions basées sur des systèmes distribués. Dans cette solution, la structure et le cadre de deuxième couche ne sont plus des structures blockchain, mais un système distribué basé sur Channel. Lightning Network est un représentant typique.

Un système distribué se compose d’un ensemble limité de processus et d’un ensemble limité de canaux. Afin de transmettre des messages dans un système distribué, les données, les événements et les canaux qui doivent être contrôlés constituent déjà un ensemble de problèmes relativement complexes. Le canal auquel nous faisons référence ici est le concept de canal de niveau supérieur, tel que le canal de paiement dans le réseau Lightning et le canal de message dans Nostr, plutôt que le concept sous-jacent du canal technologique spécifique dans le réseau distribué.

Il existe deux catégories dans la construction de deuxième couche des systèmes distribués :

(1) Seul le transfert de valeur est effectué, similaire au Lightning Network ;

(2) Non seulement un transfert de valeur complet, mais également une technologie complète de Turing, telle que RVB ;

Dans la solution de construction distribuée à deux couches, parce qu'il s'agit d'une transmission de valeur, il existe de nombreuses difficultés qui dépassent la transmission du message d'origine. Par exemple, la capacité de valeur totale du canal, la rigueur des transactions et l'impossibilité de consommer deux fois. au-delà de la transmission des messages. Par conséquent, le développement de la construction distribuée de deuxième niveau n'est pas aussi rapide que celui de la construction de deuxième niveau en chaîne, et il n'y a pas beaucoup de cas matures.

Si vous souhaitez effectuer des calculs complets de Turing sur une telle deuxième couche, c'est-à-dire créer un système de machine virtuelle complet de Turing sur Channel, ce sera encore plus difficile. Comme le protocole RGB, il implémente des calculs complets de Turing sur un système distribué via une vérification client et un scellement unique.

Concernant la construction de deuxième couche de systèmes distribués distribués dans Bitcoin, les cas existants incluent : Lightning Network, RGB, existe-t-il d'autres cas célèbres ? Si nous le regardons selon le standard de la construction généralisée à deux niveaux, Nostr appartient-il également à la construction de deuxième niveau des systèmes distribués avec mécanisme Channel ? Lors du tri des informations Ethereum, j'ai vu des cas d'utilisation de canaux dans les documents Ethereum : Connext, Raiden et Perun, qui peuvent être utilisés comme directions d'exploration pour les chercheurs approfondis.

Dans les chapitres suivants, le projet de deuxième couche Bitcoin déjà en cours sera présenté, et le Lightning Network et RGB seront présentés plus en détail.

**Quels sont les avantages et les inconvénients des systèmes distribués basés sur la distribution ? **

Les avantages de cette solution sont généralement que le système est plus décentralisé, que le réseau de deuxième couche peut accueillir d'innombrables nœuds, a une meilleure résistance à la confidentialité et à la censure et a une évolutivité illimitée, de sorte que théoriquement les performances deviennent extrêmement élevées.

L'inconvénient de cette solution est que la mise en œuvre technique est complexe et que l'algorithme de routage, les algorithmes de fractionnement de valeurs et d'encapsulation dans un énorme système distribué sont relativement complexes. Par rapport au transfert d’informations, il manque encore une expérience en matière de mise en œuvre de l’ingénierie et d’infrastructure en matière de transfert de valeur. C’est également l’une des raisons pour lesquelles le Lightning Network est considéré comme se développant lentement.

De plus, la mise en œuvre d'un système Turing complet dans ce type de système, c'est-à-dire l'informatique Channel+, constitue un très grand défi. Cela peut certainement être réalisé en théorie, mais en pratique, il en est encore au stade expérimental précoce. RVB est un représentant typique de cette situation.

Une fois qu’une percée sera réalisée dans la construction de deuxième couche basée sur des méthodes distribuées, cela favorisera grandement le développement d’applications de couche supérieure. Les capacités de décentralisation formées par ses énormes nœuds distribués et les capacités d'exécution de code complètes de Turing prendront mieux en charge la prochaine génération d'applications Internet, ce qui est le scénario de « l'adoption massive » dont tout le monde parle.

On peut grossièrement juger que la deuxième couche de la structure distribuée basée sur Channel n'a généralement que quelques projets parallèles, pour deux raisons principales : l'une est la capacité d'extension illimitée de ce système et l'autre est la difficulté technique de mise en œuvre. Par conséquent, un tel système doit être plus ouvert dans sa conception et son concept, et pouvoir accueillir davantage de personnes et d’équipes participantes. Et sur la base de cette infrastructure de deuxième couche, l'équipe de développement d'applications favorisera également le développement de cette deuxième couche, par exemple le projet BiHelix basé sur RVB.

2.3. Construction de deuxième couche basée sur un système centralisé

*Voulez-vous cette catégorie ? Il devrait y avoir une controverse. *

Les structures d'index centralisées comme les ordinaux ou les indexeurs de certains nœuds fonctionnels sont toutes des structures centralisées, et elles constituent également une idée de construction à deux couches. Cependant, cette idée de construction sera moins reconnue car la deuxième couche est trop centralisée et l’expansion du réseau de première couche est très limitée. Dans la construction de la deuxième couche de cette structure centralisée, les caractéristiques de base des différentes blockchains dépendent du réseau de la première couche. La deuxième couche ne sert que de simples fonctions de calcul et de statistiques. La deuxième couche semble parfois être superflue. peut être remplacé à tout moment par un autre deuxième étage, et son importance ne semble pas si grande. Mais du point de vue On-Chain et Off-Chain, et du point de vue de l'amélioration des capacités du réseau de première couche, cette structure centralisée est également une extension de deuxième couche.

En plus des ordinaux, des exemples de tels systèmes devraient inclure des échanges centralisés. Les projets dans cette situation ne seront pas introduits dans les cas suivants.

Avantages et inconvénients de la construction de deuxième niveau basée sur des systèmes centralisés :

L'avantage est que le système centralisé est très mature, dispose d'innombrables cas et solutions d'optimisation disponibles, est entièrement complet de Turing et offre d'excellentes performances.

L’inconvénient est que la deuxième couche est extrêmement centralisée et que toutes les fonctionnalités de base de la blockchain dépendent du réseau de la première couche.

En gros, il devrait y avoir moins de projets au deuxième étage basés sur une structure centralisée, voire une existence par étapes. Une fois que la structure distribuée basée sur la structure en chaîne et le canal aura mûri et amélioré, la majeure partie de la construction de deuxième couche des structures centralisées disparaîtra, ou seule une deuxième couche centralisée avec moins de scénarios caractéristiques restera. Au stade actuel, le système centralisé étant très mature, il peut bien répondre aux scénarios de données On-Chain et de calculs Off-Chain lorsqu'il peut écrire des données sur la chaîne de base. C'est le plus simple à mettre en œuvre pour les applications primaires dans le Le modèle actuel de l’écosystème Bitcoin est largement utilisé.

2.4. Concepts plus larges de deuxième niveau et applications de niveau supérieur

En analysant la structure de la construction à deux couches ci-dessus, il existe une structure de blockchain, une structure de système distribué et une structure de système centralisé. **Il s'agit de notre classification commune des structures de système : Centralisé, Décentralisé, Distribué. De cette perspective, il nous est plus facile de comprendre les caractéristiques et les scénarios applicables de chaque type. Les trois types de deuxième couche ont tous leurs avantages et leurs inconvénients. Dans le futur écosystème Bitcoin complet, les trois types devraient être distribués selon différents scénarios.

J'ai utilisé ce schéma en référence à l'article de Vitalik : The Meaning of Decentralization, lien URL : 76 a 274

Il y a souvent des controverses à propos de cette image en Chine. On pense que les logos d'image décentralisés et distribués sont inversés. Du point de vue du contrôle et de la prise de décision, nous devrions être en mesure d'éliminer cette controverse et de mieux comprendre les modes décentralisé et distribué. Concernant Centralisé (A) dans la figure, il ne devrait y avoir aucune contestation entre tout le monde sous différents angles, nous comparons donc uniquement décentralisé et distribué. Décentralisé La décentralisation est en fait une sorte de multicentrage, et son contrôle et sa prise de décision nécessitent également la participation de certains nœuds centraux. A cette époque, le contrôle et la prise de décision sont appelés consensus. Par exemple, seuls les nœuds complets dotés de capacités minières dans Bitcoin ont la capacité de déterminer la génération de nouveaux blocs et le contenu écrit dans les nouveaux blocs. Ces nœuds sans capacités minières sont des nœuds en lecture seule ou des nœuds de vérification. Dans les chaînes POS et DPOS, cette situation sera plus évidente : seul le nœud de consensus peut décider quoi générer et écrire dans le nouveau bloc. La différence entre les algorithmes synchrones et les algorithmes asynchrones dans les protocoles de consensus est également plus évidente, ce qui déterminera le nombre de nœuds pouvant être hébergés dans le réseau blockchain. Dans un système distribué, il n'y a pas de centre évident, seulement des nœuds. N'importe quel nœud peut rejoindre ou quitter le réseau à tout moment, et son contrôle et sa prise de décision sont locaux. C'est aussi l'une des raisons pour lesquelles les systèmes distribués peuvent atteindre très hautes performances. . Cette explication élimine-t-elle les conflits courants entre décentralisé et distribué ?

De plus, les adeptes de la blockchain discutent souvent de la couche 3 ou même de la couche 4 au-dessus de la construction de la deuxième couche, qui est une construction généralisée de la deuxième couche. Les couches 3 et 4 sont des concepts complètement différents de la structure à 5 couches de la pile technologique Web3 proposée par Gavin Wood. Les couches 3 et 4 de la pile technologique Web3 sont les méthodes de classification des protocoles d'application.

Quel impact ces constructions au deuxième étage auront-elles sur les applications de niveau supérieur ? Avec les fonctionnalités de base fournies par le système blockchain : ouverture et transparence, décentralisation, sécurité, puissance de calcul, débit, stockage, confidentialité, etc., les applications de couche supérieure seront construites sur ces extensions de deuxième couche, et les interactions seront intercalés sur ces deuxièmes étages. L'expansion de deuxième couche basée sur la structure blockchain, l'expansion de deuxième couche de la structure distribuée, l'expansion de deuxième couche de la structure centralisée et certaines applications centralisées produiront de véritables applications Web3.0 à grande échelle.

2.5. Résumé des caractéristiques de base de la blockchain et des caractéristiques de trois constructions de couche 2

Le contenu de cette section provient d'un autre article que j'ai écrit : « En observant la deuxième couche de Bitcoin du point de vue d'une machine à états, vous pouvez obtenir plus de réflexions et de conclusions. » Le tableau récapitulatif et certaines conclusions sont directement cités ici. Pour l'architecture système des applications Web3.0, veuillez également vous référer à cet article.

Grâce au tableau ci-dessus, nous pouvons résumer grossièrement les caractéristiques de la structure de la blockchain, de la structure du système distribué et de la structure centralisée.

(1) Structure de la chaîne de blocs

Le plus grand avantage de la structure blockchain est qu'elle résout les problèmes liés à la confiance (le rôle du grand livre) et peut enregistrer le processus de modification des données (transition d'état), de sorte que les données et les règles de calcul deviennent des données et des calculs fiables.

Le plus gros problème de la structure blockchain est la mauvaise performance. Il y a deux raisons à cela : premièrement, la structure blockchain ne peut pas supprimer les scénarios de calcul partiels et toutes les demandes sont traitées de manière complète. Par exemple, calcul partiel et calcul global, données locales et données globales, données temporaires et données permanentes. Deuxièmement, la structure de la blockchain a une limite supérieure de performances évidente. Si l'expansion de la couche 2 est effectuée via une chaîne, le nombre de transactions prises en charge est également très limité.

Afin d’étendre les performances des structures contenant une blockchain, une construction multicouche est nécessaire et doit être utilisée conjointement avec des systèmes hétérogènes.

D'après le tableau ci-dessus, seule la structure blockchain peut réaliser la fonction de registre sans confiance. Par conséquent, si un système souhaite réaliser la fonction de registre sans confiance, il doit inclure un système blockchain. Cependant, en raison des exigences de performances des applications à grande échelle, le système blockchain doit être combiné avec d'autres systèmes pour répondre aux besoins.

(2) Système distribué

Dans le tableau ci-dessus, nous pouvons voir les avantages évidents des systèmes distribués : la décentralisation, les performances et l'évolutivité sont toutes excellentes, mais il existe des fonctionnalités plus complexes dans la mise en œuvre des fonctions. De plus, les systèmes distribués n’ont pas la capacité de faire confiance au grand livre.

Par conséquent, si nous pouvons utiliser le système distribué dans la construction de deuxième couche basée sur la fonction de grand livre de première couche de Bitcoin, nous pouvons théoriquement atteindre une expansion illimitée des performances tout en conservant les caractéristiques de base de la blockchain. Un cas dans ce domaine est représenté par Bitcoin + Lightning Network. La performance de cette combinaison est de 7 TPS * ∞ de Bitcoin.

La raison pour laquelle Turing est complet dans un système distribué est que le coût d'enregistrement et d'exécution de contrats intelligents dans un système blockchain est très élevé car il s'agit de données et de codes globaux. Par conséquent, les contrats intelligents conviennent également à la théorie en couches, qui limite le stockage du code et l'exécution des contrats intelligents aux participants.

(3) Système centralisé

Dans le tableau ci-dessus, nous pouvons voir que l'avantage du système centralisé est que la mise en œuvre technique est relativement simple, grâce à un contrôle logique interne simple et à des calculs simples. De même, les systèmes centralisés n’ont pas la capacité de faire confiance aux grands livres. Les avantages d'un système centralisé ne sont pas exceptionnels : si vous traitez des données à petite échelle, ou si vous traitez des données temporaires et des calculs temporaires, il sera relativement adapté.

La construction au deuxième étage du système centralisé peut être utilisée comme solution complémentaire ou transitoire aux deux autres méthodes.

(4) Analyse complète

À l'ère de la valeur, à travers le contenu ci-dessus, nous pouvons voir qu'il est difficile d'obtenir l'effet de répondre aux besoins en s'appuyant sur un seul système. C’est également une nécessité pratique pour la deuxième couche de développement écologique du Bitcoin. Mais comment combiner ces trois systèmes nécessite beaucoup d'exploration. Analysons-le d'abord théoriquement. Face à des besoins différents, il y aura différentes structures de combinaison.

Tout d'abord, du point de vue du concept de conception de la superposition de protocoles, le réseau Bitcoin n'exige pas l'exhaustivité de Turing. Il s'agit d'une machine de confiance mondiale qui n'a besoin que de sauvegarder les données et les modifications de données qui nécessitent une confiance mondiale. Sur la base de cette exigence la plus élémentaire, le jeu d'instructions de Bitcoin peut être réduit au minimum. D'autres fonctions sont laissées aux extensions de couche supérieure.

Généralement, les petites applications ne doivent être complétées que sur une seule blockchain. Des systèmes légèrement plus grands conviennent pour compléter la construction de deuxième couche de blockchain + blockchain. Mais pour les applications à grande échelle, la solution privilégiée est d’utiliser un système blockchain + système distribué.

Grâce à la combinaison de plusieurs structures de systèmes, les limites de la théorie de base d’un système unique peuvent être brisées. Par exemple, le système blockchain est limité par les limites du triangle impossible DSS, mais si un système blockchain + système distribué est utilisé, le triangle impossible de décentralisation D, de sécurité S et d'évolutivité S peut être résolu. D’autres combinaisons, blockchain + système centralisé, peuvent également résoudre dans une certaine mesure le problème d’évolutivité. Système distribué + système centralisé peut résoudre les limites du triangle CAP dans les systèmes distribués.

3. Choses liées à la construction du deuxième étage

Entre le réseau de premier rang et la construction de deuxième rang, quel est le lien entre les deux ? Ou les deux sont-ils directement liés ? L'une d'elles est une connexion technique directe, par exemple une liaison via un verrouillage bidirectionnel ou une technologie de pont. L’autre est la corrélation en dehors du système, comme Bitcoin et Ethereum. Bien qu’il n’y ait pas de corrélation directe, les gens transforment BTC en WBTC pour circuler sur Ethereum. Il n’y a même pas de corrélation technique, mais des ajustements individuels basés sur les fluctuations des prix. Bitcoin et Ethereum sont une corrélation en dehors du système.

Ici, nous discutons uniquement des corrélations techniques. Ces technologies de corrélation sont tout à fait étroitement liées à la structure et aux caractéristiques de la deuxième couche. Plus tard, nous ferons référence à la structure de von Neumann dans une perspective plus macro pour juger du développement de l’écologie liée à la blockchain.

3.1. Technologie de connexion de première et deuxième couches

Nous avons déjà mentionné le développement de la propre technologie de Bitcoin, comme la modification de OP_RETURN, SegWit (Segregated Witness), Taproot (Segregated Witness version améliorée), la signature Schnnor, MAST et Tap, qui devraient tous être utilisés pour connecter le premier et deuxième couche.La conception est l'élément technique de base qui relie la première couche et la deuxième couche dans l'écosystème Bitcoin. Ces technologies de connexion sont un élément important de la réflexion sur la construction de la deuxième couche. Bien qu'il existe certaines solutions de mise en œuvre de technologies de connexion BTC sur le réseau, comme l'utilisation de HashLock, ou de signatures à seuil, MPC, etc., ces solutions ont des fonctions limitées et sont ne convient pas à des fonctions plus complexes.Pour segmenter davantage les scénarios et les exigences, il est toujours nécessaire d'utiliser les éléments techniques de base générés pour la connexion dans l'écosystème Bitcoin.

Les connexions de première et deuxième couches de BEVM sont quelque peu représentatives et la plupart d'entre elles utilisent les fonctions construites avec les éléments de base ci-dessus. Sa solution signature Shnorr + contrat MAST + BTC L2 du réseau de nœuds légers Bitcoin est un bon cas pour apprendre à connecter la première couche et la deuxième couche.

En plus de ces éléments techniques de base reliant le premier et le deuxième étage, les technologies de connexion spécifiques varieront en fonction de la structure de la construction du deuxième étage. Permettez-moi d'abord de présenter brièvement certains types de technologies de connexion. Les technologies courantes pour connecter le réseau de premier niveau et le réseau de deuxième niveau de la blockchain sont les suivantes :

**Technologie cross-chain : **Grâce à la technologie cross-chain, différentes blockchains peuvent interopérer et réaliser la connexion entre le réseau de première couche et le réseau de deuxième couche. La technologie inter-chaînes peut réaliser le transfert et l’interaction d’actifs entre chaînes, permettant aux données et à la valeur de circuler entre différentes blockchains.

**Technologie de vérification isolée : **La technologie de vérification isolée peut isoler les données de transaction dans le réseau de premier niveau, puis les vérifier et les traiter via le réseau de deuxième niveau. Cette approche peut réduire la charge sur le réseau de premier niveau et améliorer le débit et l'efficacité globale.

**Technologie Sidechain : **La technologie Sidechain est une technologie qui connecte la chaîne principale et la chaîne latérale. La chaîne latérale peut réaliser la transmission de données entre le réseau de première couche et le réseau de deuxième couche. Les chaînes latérales peuvent séparer certaines fonctions et applications spécifiques de la chaîne principale pour améliorer les performances globales et l'évolutivité.

**Technologie State Channel : **La technologie State Channel est une solution basée sur le réseau de deuxième couche. En établissant un canal de communication en dehors de la chaîne, les transactions peuvent être effectuées en dehors de la chaîne et soumises au réseau de première couche uniquement en cas de besoin. . La technologie State Channel peut augmenter la vitesse et le débit des transactions et réduire les frais de transaction.

**Technologie plasma : **La technologie plasma est une solution d'expansion basée sur le réseau de deuxième couche. En partageant les données de transaction du réseau de première couche, puis en les vérifiant et en les traitant via le réseau de deuxième couche, elle peut atteindre un débit plus élevé. et évolutivité.

Les structures courantes à deux couches incluent la structure blockchain, la structure de système distribué et la structure de système centralisé. Les technologies de connexion courantes ci-dessus seront différentes en raison des différentes structures de deuxième couche, et la plupart d'entre elles ne peuvent être utilisées que dans une seule structure. Non abordé dans profondeur ici.

À mesure que la construction du deuxième étage mûrit, des technologies ou des cas plus spécifiques apparaîtront, et il ne s’agira peut-être même pas d’un lien technique mais seulement d’un lien économique.

Quels sont les indicateurs de référence pour examiner la qualité de la technologie des liaisons de couche un et de couche deux ? Les indicateurs que vous pouvez voir grossièrement sont :

La première couche peut-elle vérifier les transactions sur la deuxième couche ?

Les actifs du premier étage peuvent-ils s'échapper en douceur lorsque le deuxième étage s'effondre ?

La technologie de connexion dégrade-t-elle certaines caractéristiques du système ?

……

Le contenu de la technologie de liaison entre la première et la deuxième couche devrait être mieux résumé et amélioré lorsqu'il y aura davantage de cas de construction de deuxième couche. Ces technologies de connexion sont actuellement pour la plupart réalisées par des constructeurs de second rang. Il est difficile de dire s'il existera à l'avenir des produits indépendants similaires aux ponts inter-chaînes.

Cette section vise davantage à soulever des questions et à nous permettre, à nous, participants et constructeurs, de réfléchir davantage.

3.2. Regardez le développement de la blockchain en référence à la structure de von Neumann.

Plus tôt, nous avons utilisé le concept proposé par Vitalik : La blockchain est un « ordinateur mondial ». Puisqu'ils peuvent tous être appelés ordinateurs, cet « ordinateur mondial » peut être comparé et analysé avec la structure de von Neumann des ordinateurs traditionnels.

Les cinq principaux composants d'un ordinateur structuré par von Neumann sont : l'unité arithmétique, le contrôleur, la mémoire, le périphérique d'entrée et le périphérique de sortie. ** Dans le système « ordinateur mondial » de la blockchain, des composants similaires existent également, et il faut également faire attention à la partie connexion entre ces cinq composants, car dans un système distribué, la partie connexion a un plus grand impact.

Les règles de développement de « World Computer » sont très similaires aux règles de développement des ordinateurs traditionnels. Par rapport au développement des ordinateurs traditionnels, le système blockchain est encore à un stade similaire à celui d'avant 286. Il continue d'étendre ses capacités de traitement et de stockage, il dispose de périphériques simples et est encore très limité dans ce qu'il peut faire.

Plusieurs comparaisons comparant le développement des ordinateurs traditionnels avec le développement des « ordinateurs du monde » :

(1) L'expansion du processeur (calculatrice et contrôleur) est comme l'expansion de l'énergie et du débit de calcul actuels à une et deux couches ;

(2) L'expansion de la mémoire passera progressivement de la concurrence pour l'espace sur la chaîne à l'utilisation d'un véritable stockage blockchain. Les espaces de stockage en chaîne actuels à une et deux couches sont comme les registres, le cache de premier niveau et le cache de deuxième niveau dans les ordinateurs traditionnels. À l'avenir, il y aura des méthodes de stockage professionnelles en blockchain telles que la mémoire, le disque dur et stockage externe. La manière actuelle d’écrire les données va également beaucoup changer à l’avenir.

(3) Les périphériques d'entrée et les périphériques de sortie, dans le système blockchain, sont des oracles. Ces dispositifs d'entrée et de sortie n'ont pas été beaucoup reflétés dans la construction du deuxième étage, et il y aura davantage de demandes dans les applications des couches supérieures.

(4) Certaines chaînes et fonctions spéciales de la blockchain sont très similaires au GPU, aux cartes d'équipement spéciales, aux périphériques spéciaux et à d'autres composants des ordinateurs traditionnels.

(5) Les applications en chaîne et les applications de niveau supérieur, tout comme les ordinateurs traditionnels qui ne distinguent pas encore les systèmes d'exploitation et les logiciels d'application, évoluent également et se séparent fonctionnellement étape par étape.

(6) De nombreuses applications actuelles de la blockchain sont des applications financières, tout comme les premiers ordinateurs traditionnels, qui sont principalement utilisés pour la recherche scientifique et les applications militaires. Avec le développement, elles s'orientent lentement vers les entreprises, les familles et les particuliers. Les applications blockchain connaîtront une tendance de développement similaire, passant des premières applications financières à des applications plus larges.

Depuis la construction de la deuxième couche, il y a encore beaucoup de choses à discuter en comparant les ordinateurs traditionnels et « l'ordinateur mondial » de la blockchain, qui ne seront pas décrites dans cet article.

4. État actuel de la construction de la couche 2 de Bitcoin

4.1. Projets Bitcoin de deuxième couche déjà opérationnels

Dans cet article, nous présentons principalement les projets Bitcoin de deuxième couche qui ont été exploités avec succès, en nous référant à certains rapports de recherche et rapports de l'industrie. Ces constructions de deuxième couche fonctionnent depuis un certain temps et la plupart d'entre elles ont été brassées ou lancé de 2015 à 2019. . Certains projets plus récents seront également introduits s'ils comportent des fonctionnalités spéciales. Nous verrons que ces cas sont essentiellement basés sur la construction de deuxième couche de la chaîne, et que la seule construction de système distribué basée sur le canal est le Lightning Network. Si vous incluez la construction de deuxième couche d'Ethereum, Raiden Network est également un cas de conception basé sur Channel, mais son développement actuel ne semble pas réussir et ne sera pas présenté dans cet article. La technologie Plasma d'Ethereum est une conception de sous-chaîne basée sur Channel. Elle semble être une combinaison de chaîne et de Channel. Personnellement, je pense que sa principale caractéristique est une conception à deux couches basée sur la chaîne, donc je n'en parlerai pas trop. ici.

1. Lightning Network Lightning Network (basé sur une construction distribuée de deuxième couche)

Lightning Network est une solution de deuxième couche construite sur la blockchain Bitcoin et est conçue pour résoudre les problèmes d'évolutivité et de faible vitesse de transaction de Bitcoin. Le Lightning Network a été proposé pour la première fois en 2015 et entièrement mis en œuvre en 2018.

Les principales fonctionnalités du Lightning Network sont rapides, peu coûteuses et évolutives. Il établit une série de canaux de paiement afin que les transactions Bitcoin puissent être effectuées au sein de ces canaux sans être directement enregistrées sur la blockchain. Cela peut réduire considérablement le temps de confirmation des transactions et les frais de transaction, et prendre en charge un grand nombre de transactions parallèles. Le Lightning Network s'appuie sur le protocole RMSC pour garantir la sécurité et la fiabilité des transactions, tandis que HTLC résout le problème de l'évolutivité routable. L'évolutivité de son architecture lui confère de très hautes performances.

Depuis son lancement, le Lightning Network a suscité une attention et une adoption généralisées. De plus en plus d'utilisateurs, d'échanges et de commerçants Bitcoin utilisent le réseau Lightning pour des transactions inter-chaînes rapides et des paiements en temps réel. De plus, les développeurs améliorent constamment les performances et l'expérience utilisateur du Lightning Network, en lui offrant plus de fonctionnalités et d'évolutivité.

Bien que le Lightning Network offre des améliorations significatives en termes d’évolutivité et de vitesse de transaction, il reste confronté à plusieurs défis techniques et d’adoption. Par exemple, la stabilité du réseau, les algorithmes de routage et les interfaces utilisateur doivent être continuellement améliorés. Cependant, à mesure que le temps passe et que la technologie s'améliore, le Lightning Network devrait devenir une solution de paiement importante pour Bitcoin et d'autres crypto-monnaies, offrant aux utilisateurs une expérience de transaction plus rapide et moins coûteuse.

2.Liquide (construction de deuxième couche basée sur une chaîne)

Liquid est une solution sidechain lancée par Blockstream en 2015. En tant que première sidechain de Bitcoin, Liquid vise à fournir des solutions de transactions plus rapides, sécurisées et privées pour répondre aux besoins des utilisateurs professionnels tels que les institutions financières et les bourses.

L’une des principales caractéristiques de Liquid est la rapidité de confirmation des transactions. Comparé au temps de confirmation de Bitcoin d’environ 10 minutes, le temps de confirmation de transaction de Liquid n’est que de 2 minutes. Cela permet aux utilisateurs d'effectuer des transactions plus rapidement et de transférer des fonds rapidement en cas de besoin. Une autre caractéristique importante est la confidentialité des transactions de Liquid. Liquid utilise la technologie Confidential Transactions (transactions confidentielles) pour masquer le montant de la transaction, et seuls les participants à la transaction peuvent voir le montant spécifique. Cela contribue à protéger la vie privée des participants à la transaction.

Liquid présente également un débit de transaction plus élevé. En utilisant la technologie Federated Peg (ancrage fédéral), Liquid peut prendre en charge un grand nombre de transactions parallèles et s'ancrer sur le réseau Bitcoin pour atteindre l'interopérabilité avec Bitcoin. Cela permet à Liquid de gérer plus de volume de transactions et d'améliorer le débit global du système.

Depuis son lancement, Liquid s’est progressivement développé dans le secteur des cryptomonnaies. De plus en plus de bourses, d'institutions financières et d'entreprises commencent à adopter Liquid comme solution de négociation et de règlement de fonds. Dans le même temps, Blockstream continue d'introduire de nouvelles fonctionnalités et améliorations pour améliorer encore les performances et la sécurité de Liquid.

En résumé, Liquid est une solution sidechain Bitcoin lancée par Blockstream qui vise à fournir des transactions rapides, privées et à haut débit. Il répond aux besoins des utilisateurs professionnels en réduisant le temps de confirmation des transactions, en assurant la confidentialité des transactions et en augmentant le débit des transactions. Au fil du temps, Liquid a été largement adopté et a connu une croissance dans le secteur des crypto-monnaies.

3. Rootstock (RSK) (construction de deuxième couche basée sur une chaîne)

Rootstock (RSK) est une plateforme de contrats intelligents construite sur la blockchain Bitcoin et vise à fournir des fonctionnalités de type Ethereum à l'écosystème Bitcoin. Rootstock a été proposé pour la première fois en 2015 et officiellement lancé en 2018.

Les principales caractéristiques de Rootstock sont l’ancrage bidirectionnel avec Bitcoin et la fonctionnalité de contrat intelligent. Avec un lien bidirectionnel avec Bitcoin, Rootstock est en mesure d'utiliser Bitcoin comme actif principal, permettant ainsi la sécurité et la stabilité. Dans le même temps, Rootstock prend en charge les fonctions de contrats intelligents, permettant aux développeurs de créer et d'exécuter des contrats intelligents avec des fonctions d'automatisation sur sa plateforme.

Depuis son lancement, Rootstock a progressivement gagné en reconnaissance et en adoption au sein de l’écosystème Bitcoin. Il offre plus de fonctions et de flexibilité aux utilisateurs et développeurs de Bitcoin, permettant à Bitcoin de prendre en charge un plus large éventail de scénarios d'application, tels que la finance décentralisée (DeFi), l'émission d'actifs numériques et la gestion de la chaîne d'approvisionnement.

Cependant, le développement de Rootstock a été relativement lent par rapport aux autres plateformes de contrats intelligents. Son expansion en termes de communautés d’utilisateurs et de développeurs nécessite davantage d’efforts. Néanmoins, les perspectives de développement de Rootstock sont toujours considérées comme positives et ont le potentiel de devenir l’une des principales plateformes de contrats intelligents de l’écosystème Bitcoin.

** 4. RVB (basé sur la construction complète de deuxième couche distribuée + Turing) **

L'histoire de RGB remonte à 2016, lorsque Giacomo Zucco a voulu exploiter les concepts de vérification côté client et de sceaux jetables de Peter Todd pour développer de meilleures pièces colorées et apporter ces jetons au réseau Lightning (c'est de là que vient le nom "RGB". depuis). Il s'agit d'un protocole ouvert construit sur la blockchain Bitcoin et vise à fournir des fonctions plus riches pour la création, la transaction et la gestion d'actifs numériques.

RGB est un système de contrat intelligent Bitcoin et Lightning Network évolutif et confidentiel développé par la LNP/BP Standards Association. Il adopte les concepts de propriété privée et commune et constitue une forme d'informatique distribuée complète et sans confiance à la Turing qui ne nécessite pas l'introduction de jetons et constitue un protocole décentralisé sans bloc. RGB est conçu pour exécuter des contrats intelligents évolutifs, robustes et privés sur les blockchains UTXO (comme Bitcoin) afin de rendre toutes les possibilités possibles. Grâce à RGB, les développeurs peuvent exécuter l'émission de jetons, la frappe NFT, DeFi, DAO et des contrats intelligents multicatégories plus complexes.

Le protocole RGB est un état côté client fonctionnant sur les deuxième et troisième couches (hors chaîne) de l'écosystème Bitcoin, basé sur les concepts de validation côté client et de sceaux à usage unique, de systèmes de vérification et de contrats intelligents.

5.Stacks (construction de deuxième couche basée sur une chaîne)

Stacks (anciennement Blockstack) est une plateforme informatique décentralisée construite sur la blockchain Bitcoin. Stacks a été proposé pour la première fois en 2013 et a fait l'objet d'une offre initiale de pièces (ICO) en 2017. Sa principale caractéristique est de fournir des fonctions décentralisées d’authentification, de stockage et de contrat intelligent.

La fonctionnalité principale de Stacks est de prendre en charge le développement et l’exécution d’applications décentralisées avec la sécurité et la stabilité de Bitcoin. Il utilise un mécanisme de consensus appelé « Stacking » pour parvenir à un consensus en permettant aux utilisateurs détenant des jetons STX de verrouiller un certain nombre de jetons et de participer à la vérification du réseau. Ce mécanisme incite les utilisateurs et augmente la sécurité du réseau.

En termes de développement, Stacks est devenue l'une des plateformes importantes dans le domaine des applications décentralisées. Il a attiré un groupe de développeurs et de projets, créé de nombreuses applications décentralisées et fourni une multitude d'outils et de documentation de développement. Stacks collabore également avec d'autres projets blockchain pour étendre son écosystème et ses scénarios d'application.

6. Autres projets Bitcoin de deuxième couche

Avec la popularité du Bitcoin, de nombreux nouveaux projets ont vu le jour. Parmi eux, on trouve de nombreux projets initiés par des chinois, et ces nouveaux projets comme B² Network, BEVM, Dovi, Map Protocol, Merlin, Bison, etc. présentent également certaines caractéristiques.

Fondé en 2022, B²Network est un réseau Bitcoin de deuxième couche développé sur la base de ZK-Rollup. Il est compatible avec EVM et permet aux développeurs de l'écosystème EVM de déployer des DApps de manière transparente. Il s’agit d’un cas typique de transfert de la technologie de deuxième couche de la technologie Ethereum vers l’écosystème Bitcoin.

L'équipe originale de BEVM a été créée en 2017 et a exploré diverses applications étendues de Bitcoin. Le concept BEVM proposé en 2023 est un Bitcoin L2 décentralisé compatible avec EVM. BEVM est basé sur des technologies telles que l'algorithme de signature Schnorr apporté par la mise à niveau Taproot, permettant à BTC de passer du réseau principal Bitcoin à la couche 2 de manière décentralisée. Étant donné que BEVM est compatible avec EVM, tous les DApp exécutés dans l'écosystème Ethereum peuvent fonctionner sur BTC Layer 2 et utiliser BTC comme gaz. Le 29 novembre 2023, la BEVM a publié un livre blanc.

Fondé en 2023, Dovi est un Bitcoin Layer 2 compatible avec les contrats intelligents EVM. En novembre 2023, Dovi a officiellement publié le livre blanc. Selon le livre blanc, Dovi intègre les signatures Schnorr et les structures MAST pour améliorer la confidentialité des transactions, optimiser la taille des données et les processus de vérification, proposer un cadre flexible pour divers types d'actifs autres que Bitcoin et réaliser des transferts d'actifs entre chaînes.

L'équipe Map Protocol a été créée relativement tôt et s'est initialement concentrée sur les protocoles inter-chaînes, qui sont les technologies de connexion de première et deuxième couches que nous avons introduites plus tôt. Une fois que l’écosystème Bitcoin est devenu populaire, il sera bientôt en mesure de construire une construction de deuxième couche basée sur la chaîne. La capacité d’interchaîner les actifs d’inscription actuels et de réduire les coûts de transaction attirera certaines parties au projet et certaines candidatures.

Sur le site officiel de Merlin Chain, il est facile de voir ses attributs Bridge. Il transfère les actifs sur BTC vers le réseau de deuxième couche et réduit les coûts de transaction. C'est un représentant typique de la résolution des problèmes en premier. Selon l'introduction du site officiel et certains rapports de recherche, Merlin est une solution Bitcoin Layer 2 qui intègre le réseau ZK-Rollup, des oracles décentralisés et des modules de prévention de la fraude BTC en chaîne. Le projet est lancé par Bitmap Tech. Ils forment une équipe unique. Les actifs Bitmap.game et BRC-420 "Blue Box" Ordinals qu'ils ont lancés ont une bonne réputation.

Fondé en 2023, Bison est un zk-rollup natif de Bitcoin qui augmente la vitesse de transaction tout en permettant des fonctionnalités avancées sur Bitcoin natif. Les développeurs peuvent utiliser zk-rollup pour créer des solutions DeFi innovantes, telles que des plateformes de trading, des services de prêt et des teneurs de marché automatisés. Depuis son site officiel, Bridge est également une fonctionnalité importante. Le cross-chain des actifs Bitcoin et la réalisation d’applications d’actifs de couche supérieure constituent le point d’entrée de nombreux projets.

À en juger par les projets relativement nouveaux ci-dessus, B² Network, BEVM, Dovi, Map Protocol, Merlin et Bison, ils ont rapidement achevé la réduction des frais de transaction et répondu aux besoins de transaction des actifs de premier niveau de Bitcoin. Ils impliquent tous des actifs inter-chaînes. Les équipes qui disposent de protocoles inter-chaînes peuvent le faire plus rapidement. Les équipes qui ont de l'expérience dans la construction de deuxième couche ont plus d'avantages dans les applications de couche supérieure. Ces projets plus récents sont tous basés sur la construction de la deuxième couche de la chaîne, tirant parti de l'accumulation technologique d'origine et de la puissance explosive à court terme. Ces projets sont assez homogènes, quelle sera leur évolution future ? Quel sera le résultat de la concurrence avec les prestataires de services de construction distribués de deuxième rang ? Cela demande également beaucoup d’observation. À en juger par l'expérience des projets de deuxième niveau sur Ethereum, de nombreux projets échoueront après l'émission des jetons via le marketing hot-spot. Sera-ce le cas pour les projets de deuxième niveau de Bitcoin ?

À partir des projets actuellement en cours sur la deuxième couche de Bitcoin, nous pouvons voir à peu près que les projets Bitcoin de deuxième couche bien connus ont été créés relativement tôt et explorent les technologies associées depuis longtemps. L'écosystème n'a pas été formé, le projet La plupart d'entre eux ne sont pas assez excitants, ou ils sont éclipsés par la lumière d'Ethereum et de l'écosystème Ethereum. Avec la maturité des protocoles de base de Bitcoin, en particulier la formation de technologies sous-jacentes telles que Segregated Witness, Taproot, les signatures Schnorr, l'arbre de syntaxe abstraite MAST Merkel et Tap, la technologie de connexion entre la première couche et la deuxième couche s'est mieux développée. En conséquence, les choses que l’écosystème Bitcoin peut faire s’enrichissent. Parmi les projets de deuxième couche de Bitcoin déjà en cours, nous pouvons voir que certains sont des constructeurs de l'écosystème Bitcoin d'origine, une autre partie est des constructeurs de la deuxième couche d'Ethereum et certains sont des constructeurs de la technologie de connexion. D'où vient le projet, il doit utiliser ces technologies de connexion de base Bitcoin nouvellement générées. Plus les méthodes d'utilisation sont complètes et diversifiées, meilleure sera la prise en charge de la deuxième couche.

4.2. Analyse du développement de la construction de la deuxième couche de Bitcoin

Où que se trouvent les fonds, il y aura de l’enthousiasme et cela attirera davantage de fonds à rassembler. Le Bitcoin a actuellement une valeur marchande d’environ 800 milliards de dollars, son développement écologique est faible, mais il a le potentiel d’exploser. Par conséquent, de nombreux projets prétendent réaliser la construction de la deuxième couche du Bitcoin. Nous ne citerons pas ici les noms précis de ces projets, mais nous ferons quelques classements des entrants de ces projets pour voir leurs caractéristiques et leurs avantages et inconvénients respectifs.

1. Projet original de construction de deuxième couche Bitcoin

Les projets Bitcoin originaux de deuxième couche, en particulier ceux qui sont développés depuis de nombreuses années et qui présentent certains avantages accumulés, peuvent-ils être rajeunis cette fois par la popularité du Bitcoin ? Est-ce que ça va prospérer ? Il y a une grande incertitude.

Il existe deux critères de mesure : premièrement, comme mentionné précédemment, le réseau de deuxième couche ayant une valeur totale de blocage la plus élevée, TVL, l'emportera. L'autre est le type de structure à deux couches. La construction à deux couches basée sur une chaîne accueillera davantage d'acteurs parallèles en raison de ses caractéristiques d'expansion. La construction distribuée à deux couches ne peut accueillir que relativement peu de concurrents.

Les projets originaux de deuxième niveau doivent encore exploiter pleinement leurs avantages accumulés et établir de nouveaux avantages à l'aide de nouvelles technologies pour attirer davantage d'applications sur la plate-forme. Ce n'est qu'alors qu'ils pourront avoir la possibilité de se rajeunir et de gagner davantage de parts de marché. S’il ne parvient pas à attirer davantage de candidatures, ces vieux projets risquent de sombrer ou de se transformer. En fait, de tels projets peuvent également coopérer ou fusionner avec des projets qui n'ont aucune accumulation technique et qui ont établi une communauté grâce à un certain consensus en échange d'un plus grand développement.

En outre, si ces anciens projets peuvent présenter des avantages dans l'accumulation de technologies de construction de deuxième niveau basées sur la distribution, ils peuvent intervenir pleinement dans la construction de deuxième niveau basée sur la distribution, et ils seront plus efficaces en fournissant des conseils aux couches supérieures. applications.

2. Projet de construction de deuxième couche Bitcoin nouvellement entré

Les nouveaux projets qui entrent dans la construction de deuxième couche de Bitcoin n'ont généralement pas beaucoup d'avantages accumulés, mais cela donne à une telle équipe l'avantage d'être un retardataire.Elles peuvent rechercher les dernières technologies, résoudre d'abord les besoins légers et les plus attrayants et attirer un certain nombre de personnes.Saisie de candidature. Il est préférable d'avoir une équipe ayant une expérience en construction de deuxième couche dans l'écosystème Ethereum ou d'autres écosystèmes, ce qui est plus approprié pour entrer rapidement dans la construction de deuxième couche de Bitcoin. Pour un tel projet, vous pouvez envisager une construction de deuxième couche en chaîne, qui sera plus rapide et plus avantageuse.

Les équipes n'ayant absolument aucune expérience ou avantage peuvent se référer au troisième scénario pour voir si elles peuvent éliminer les utilisateurs et accumuler des fonds grâce au consensus communautaire.

3. Projets Bitcoin de deuxième niveau qui n'ont pas d'accumulation mais souhaitent participer

Je ne comprenais pas beaucoup les projets promouvant le Web3.0 sans aucune accumulation technique ou communautaire. Je considérais très probablement ces projets comme des projets CX. Mais grâce au phénomène des inscriptions, les communautés qui ont généré un large consensus communautaire grâce à une certaine inscription, comme les sats, les ordi et les rats, comptent non seulement de nombreux membres, mais ont également accumulé une certaine quantité de fonds. Un tel projet peut démarrer complètement une nouvelle construction de deuxième couche à partir de zéro. Grâce à la puissance de la communauté, les applications de couche supérieure peuvent être intégrées dans la communauté. En même temps, il est possible de construire une deuxième couche. la deuxième couche sera très probablement choisie pour être basée sur une chaîne. La construction de la deuxième couche est simple et rapide, et grâce à la puissance de la communauté, du DID (identité décentralisée), des outils DAO, des applications DeFi et d'autres applications de couche supérieure sont construits sur la deuxième couche de la communauté, et il n'est pas nécessaire de le construire vous-même, il suffit de le présenter aux parties de produits matures et de partager le partage des revenus avec eux. Cela peut former une petite écologie. De tels projets imposent des exigences plus élevées en matière de construction communautaire, de gestion des fondations et de mécanismes de prise de décision.

4. Développement d'applications de couche supérieure

Avec le développement rapide de la deuxième couche de Bitcoin, l'énorme quantité de fonds dormant sur BTC a commencé à se réveiller, et en raison de l'effet globe oculaire, davantage de nouveaux utilisateurs seront attirés pour entrer dans le domaine du Web3.0, couplé au développement rapide de Bitcoin. La technologie de deuxième couche jettera une base solide pour une adoption massive. Les applications de couche supérieure partiront des applications financières actuelles et introduiront progressivement des applications qui nécessitent des performances élevées, un trafic important et des interactions fréquentes, telles que Gamefi, SocialFi et d'autres applications. Il n'y aura pas de temps d'arrêt des applications en chaîne ni de service médiocre. Expérience Bonne situation. Le développement de la deuxième couche de Bitcoin apportera de nombreuses opportunités et une infrastructure solide aux applications de couche supérieure. Une fois mature, elle apportera plus d'opportunités à un plus grand nombre d'équipes Web3 moins natives.

Quoi qu'il en soit, l'ère du Web3.0 ne fait que commencer. Elle en est encore à ses balbutiements et à ses débuts et nécessite beaucoup d'exploration et de construction. De nombreux pays et régions ne sont pas encore pleinement ouverts à de nombreuses nouveautés du Web3.0. Le Web3.0 nécessite beaucoup de construction et donnera plus d'opportunités à chaque équipe de projet. Une équipe qui détecte constamment les nouveaux développements et les nouvelles technologies, s'ajuste constamment et participe constamment à la construction du Web3.0 gagnera certainement quelque chose à un certain stade et dans un certain domaine.

Description de la référence

La rédaction de cet article est le résultat de ma lecture d'un grand nombre d'articles de l'industrie et de ma participation à de nombreuses activités telles que TwitterSpace et la communication hors ligne. Inspirés par ce que de nombreuses personnes ont dit, certains des principaux facteurs et personnes d'influence sont les suivants :

(1) Professeur Dashan de Waterdrop Capital. Il a écrit de nombreux articles, nous a donné de nombreuses conférences sur l'Île de Toutes Choses et a participé à de nombreuses activités spatiales auxquelles il a participé.

(2) Certains contenus techniques approfondis sont obtenus en écoutant les conférences du professeur Hong Shuning, en regardant ses vidéos et en communiquant hors ligne avec le professeur Hong Shuning, tels que les problèmes de routage dans les systèmes distribués et les problèmes d'exhaustivité de Turing RVB.

(3) De nombreux articles sur www.btcstudy.org. Il existe une richesse de connaissances compilées sur ce site Web.

(4) Programme d'entretien avec Jan Xie, architecte en chef de Nervos (CKB).

(5) En savoir plus sur le protocole BIP, Segwit, Taproot, ordinaux, brc 20, Atomical, etc.

(6) D'autres connaissances sur la blockchain, y compris les idées de conception hiérarchique et la comparaison des structures de von Neumann, découlent de l'accumulation de connaissances que j'ai écrites dans plusieurs livres au cours des dernières années, dont 5 ont été publiés, "Blockchain Knowledge-Popular" Populaire. Edition", "Blockchain Knowledge-Technology Popular Edition", "Turing Blockchain", "Blockchain Economic Model", "Web3.0: Building the Digital Future of the Metaverse" ; et 3 livres sur Ethereum, terminés Une partie de l'écriture a été effectuée mais n'a pas été publié. Ces contenus font référence à de nombreux protocoles natifs, livres blancs et principes techniques de la blockchain. La sortie de ces contenus est aussi le résultat de tout le monde. Je viens de les collecter et de les organiser. Lentement, j’ai compris la corrélation entre ces principes sous-jacents et de nombreuses technologies et scénarios d’application futurs possibles.

(7) Discussion et réflexion avec les membres de l'équipe lors de la conception de produits associés à notre projet.

Je suis très reconnaissant à M. Dashan de SatoshiLab, Elaine Yang, Hong Shuning et les experts techniques associés. Ils ont lu cet article et ont donné de nombreux commentaires et avis de révision. Ils contrôlent strictement l'exactitude des concepts cités dans l'article et ne le feront pas. confirmez-le jusqu'à ce que nous puissions trouver la référence originale. , j'apprécie vraiment cette habitude rigoureuse ! Un grand merci à tous les contributeurs et participants qui ont enrichi mon corpus de connaissances.