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加密貨幣和區塊鏈的受歡迎程度呈指數級增長，用戶和交易數量也呈指數級增長。即使像區塊鏈這樣的革命性技術也始終存在可擴展性的問題——系統成長並滿足不斷增長的需求的能力。高度分散且安全的公共區塊鏈網路通常難以實現高吞吐量。
這通常被稱為區塊鏈三難困境，即在去中心化系統中幾乎不可能同時實現同等高水準的去中心化、安全性和可擴展性。事實上，區塊鏈網路只能提供這三個因素中的兩個。
幸運的是，有成千上萬的愛好者和專家致力於創建擴展解決方案。其中一些解決方案旨在改變主區塊鏈（第一層）的架構，而其他解決方案則針對在主網路之上運行的第二層協定。
介紹
鑑於大量的區塊鏈和加密貨幣，您甚至可能不知道自己是在一級鏈還是二級鏈中工作。隱藏區塊鏈的複雜性有好處，但了解您正在使用和投資的系統始終很重要。在本文中，我們將討論第 1 層和第 2 層區塊鏈之間的差異，以及不同的擴展解決方案。
什麼是一級和二級區塊鏈？
術語「第一層」是指區塊鏈架構的基礎層。這是區塊鏈網路的基本結構，例如比特幣、以太坊和BNB Chain。第二層是指建立在其他區塊鏈之上的網路。也就是說，如果比特幣是第一層，那麼運行在其之上的閃電網路就是第二層。
區塊鏈網路的可擴展性改進也可以分為第一層和第二層解決方案。 Layer 1 解決方案修改了原始區塊鏈的規則和機制，而 Layer 2 解決方案則使用外部平行網路來促進主網路以外的交易。
為什麼區塊鏈可擴展性很重要
想像一下，在一個大城市和快速發展的郊區之間正在建造一條新的高速公路。隨著高速公路擁堵的加劇和擁堵的發生（特別是在高峰時段），從A點到B點的平均行駛時間會顯著增加。這是由於道路基礎設施有限和交通密度不斷增加所造成的。
當局可以採取哪些措施來提高這條路線的速度並減少擁塞？例如，您可以拓寬高速公路本身並在道路兩側添加額外的車道。然而，由於成本高昂且對於已經使用高速公路的人來說存在潛在問題，這並不總是可行。或者，可以考慮不涉及改變底層基礎設施的各種方法，例如建造額外的道路，甚至沿著高速公路運行輕軌線。
在區塊鏈技術的背景下，這個主幹網路代表第一層（主網路），額外的道路是第二層解決方案（用於增加整體吞吐量的輔助網路）。
比特幣、以太坊和 Polkadot 被視為 1 級或基礎區塊鏈。他們處理和記錄各自生態系統的交易，並擁有自己的加密貨幣，通常用於支付服務費用和執行其他任務。 Polygon 是以太坊第 2 層擴展解決方案的範例之一。 Polygon 網路定期向以太坊主網發送檢查點以更新其狀態。
區塊鏈最重要的元素是吞吐量——在一定時間內處理交易的速度和效率的指標。隨著用戶數量和同時交易數量的增加，第一級區塊鏈中的工作可能變得非常緩慢且昂貴。對於使用工作量證明而不是權益證明的第 1 層區塊鏈來說尤其如此。
當前第一級存在的問題
比特幣和以太坊是存在擴展問題的第一層網路的例子。它們使用分散式共識模型提供安全性，這意味著所有交易在確認之前都會由多個節點進行驗證。所謂的挖礦節點競相解決複雜的運算難題，成功的礦工將獲得網路原生加密貨幣的獎勵。
換句話說，交易需要多個節點的獨立驗證來確認。這是在區塊鏈上註冊和記錄經過驗證的資料的有效方法，同時降低了惡意行為者攻擊的風險。然而，一旦網路發展到以太坊或比特幣的規模，增加吞吐量的需求就變得越來越迫切。在網路擁塞期間，確認時間和交易費用都會增加。
第 1 層擴展解決方案的工作原理
有多種選項可以提高第 1 層區塊鏈的吞吐量。對於具有工作量證明機制的區塊鏈，切換到權益證明可以幫助增加每秒處理的交易數量（TPS），並降低處理費用。然而，加密社群對於使用權益證明的好處和長期結果尚未達成共識。
第 1 層網路中的擴展決策通常由專案開發團隊實施。根據解決方案，社區將需要網路的硬分叉或軟分叉。一些細微的變化是向後相容的，例如比特幣的 SegWit 更新。
更重大的變化，例如將比特幣區塊大小增加到 8 MB，需要硬分叉。結果，創建了兩個版本的區塊鏈：一個有更新，一個沒有更新。增加網路容量的另一個選擇是分片。它允許區塊鏈操作分為幾個小部分，以同時而不是順序處理資料。
第 2 層擴展解決方案的工作原理
正如我們之前所說，第二層解決方案依賴與主鏈並行或獨立運作的輔助網路。
匯總
零知識匯總（最常見的類型）會聚合第二層鏈外交易並將它們作為主網路上的單一交易發送。這些系統使用有效性證明來驗證交易。這些材料透過智慧合約協議儲存在來源鏈上，智慧合約驗證部署是否正確。這提供了原始網路的安全性以及資源密集程度較低的總和的好處。
側鏈
側鏈是獨立的區塊鏈網絡，擁有自己的驗證器集。即主鏈中連接的智能合約並未驗證側鏈網路的有效性。因此，使用者必須依賴側鏈的可靠性，側鏈能夠控制原鏈上的資產。
狀態通道
狀態通道是交易參與者之間的雙向溝通媒介。各方隔離主區塊鏈的一部分並將其連接到鏈下交易通道。這通常是使用預先商定的智慧合約或多重簽名來完成的。然後，各方執行一筆交易或一批鏈下交易，而無需立即將交易資料傳輸到底層分散式訂單簿（即主鏈）。一旦一組中的所有交易完成，通道的最終「狀態」就會廣播到區塊鏈以進行確認。這種機制可以實現更快的交易速度並提高整體網路吞吐量。比特幣閃電網路和以太坊雷電網路等解決方案在狀態通道上運行。
嵌套區塊鏈
該解決方案基於位於主區塊鏈之上的一組輔助鏈。嵌套區塊鏈按照「父」鏈的規則和參數運行。主鏈不參與執行交易，其作用僅限於在必要時解決爭議。日常工作被委託給「子」鏈，它們處理鏈下交易並將其返回到主鏈。第 2 層嵌套區塊鏈解決方案的一個範例是 OmiseGO 的 Plasma 專案。
1 級和 2 級擴展解決方案的局限性
第一層和第二層的解決方案各有優點和缺點。使用第一層可以為大規模協議改進提供最有效的解決方案，但需要驗證者批准透過硬分叉進行更改。
在某些情況下，驗證者可能不願意接受這些更改，例如從工作量證明轉向權益證明時。礦工將因向更有效率的系統的過渡而損失收入，這將消除他們提高可擴展性的動力。
第二層提供了一種更快的方法來提高可擴展性。但有些方法可能會削弱原有區塊鏈的安全性。用戶信任以太坊和比特幣等網路的穩定性和經過時間考驗的可靠性。透過消除第一層的某些方面，我們必須依賴第二層的團隊和網路來提高效率和安全性。
第一級和第二級之後會發生什麼
主要問題之一是，如果第一層解決方案變得更具可擴展性，為什麼我們還需要第二層解決方案？現有的區塊鏈正在改進，並且正在創建具有高可擴展性的新網路。然而，提高大型系統的可擴展性需要很長時間，並且不能保證成功。第一層網路很可能會專注於安全性，並允許第二層網路根據特定需求自訂其服務。
無論如何，像以太坊這樣的大型鏈由於其龐大的用戶群和開發者社群將繼續佔據主導地位。然而，他們龐大且分散的驗證器集和良好的聲譽為目標第 2 層解決方案提供了堅實的基礎。
概括
自加密貨幣出現以來，對改進可擴展性的追求導致了雙管齊下的方法的出現，第一級改進和第二級解決方案。如果您擁有多種加密貨幣組合，那麼您很可能已經在使用第 1 層和第 2 層網路。現在您知道它們之間的差異，以及不同的擴充方法。