作者：BEVM 来源：medium 翻译：善欧巴，金色财经
介绍
比特币生态系统不能建立在第 1 层之上。比特币区块链本质上不是图灵完备的。而且，比特币过于简单的UTXO和有限的区块空间无法处理复杂的数据和计算。因此，比特币生态的发展需要Layer 2，特别是完全去中心化的比特币Layer 2。比特币15年来的几次重大升级带来了很多技术创新，但却被忽视了。因此，大多数人认为比特币无法开发出完全去中心化的支持大规模生态系统应用的 Layer 2。这是由于对比特币发展缺乏了解，对Layer 2本质的误解，以及对比特币生态系统的傲慢和偏见。
进步的最大障碍是傲慢和偏见。奉劝大家放下傲慢，虚心学习，端正认识。本文旨在为去中心化的比特币layer2澄清事实。
一、什么是layer2？Layer 2 的本质是什么？
Layer 2 的概念因以太坊生态而被人们所熟知，但 Layer 2 的概念并非源自以太坊，而是源自比特币。
比特币0.1版本包含了中本聪留下的一段原始代码。该代码允许用户在交易被矿工确认之前更新交易。如果一个用户的余额增加，另一个用户的余额就会相应减少。一旦用户完成交易，他们只能将交易结果传输到网络，然后关闭他们的支付通道。基于“支付通道”的闪电网络就是从这个概念中诞生的。它是比特币最早的 Layer 2，也是加密世界中最早、最可行的 Layer 2 解决方案之一。
因此，在讨论什么是 Layer 2 时，我们不应该只看以太坊 Layer 2，也不应该以它作为唯一标准（毕竟以太坊 Layer 2 的 rollups 设计方向经过近两年的发展才变得可行） ）。
相反，我们应该透过表面来了解第 2 层是什么。只有这样我们才能设计出可行的 Layer 2。
无论是比特币 Layer 2 还是以太坊 Layer 2，它们的出现都是因为 Layer 1 主网无法处理更复杂、高性能的应用场景。以太坊需要 Layer 2 来扩展其功能，比特币更需要它。例如，BTC可以在闪电网络中实现快速高效的支付场景；$ETH 可以转移到 Arbitrum，以实现更快、更便宜、更复杂的智能合约场景。
因此，比特币 Layer 2 和以太坊 Layer 2 本质上都是让 Layer 1 主网资产迁移到 Layer 2，以实现更复杂、高性能的应用场景。因此，Layer 2 的本质是去中心化的跨链解决方案+高性能、去信任的第二层网络。
因此，比特币 Layer 2 和以太坊 Layer 2 的设计都必须遵循一些基本原则。
1. 他们必须实现第一层资产的去信任跨链移动。这是最关键的第一步。
2. 二层网络的账本必须是安全且去信任的。
只有满足这两个条件，Layer 2 才能真正可用、完全去中心化。
二. 比特币 Layer 2 和以太坊 Layer 2 在设计上有何不同？Layer 2 设计的原则是什么？
明确了 Layer 2 的本质及其设计的基本原理后，我们来看看比特币 Layer 2 和以太坊 Layer 2 在实际设计上有何不同。
1. Layer 1 资产的无信任跨链转移
以太坊Layer 1和Layer 2之间的跨链方式。Layer 2正式在以太坊主网上部署资产托管智能合约。当用户将 ETH 从以太坊主网转移到 Layer 2 时，他们的 ETH 被锁定在这个智能合约中，并且新的 ETH 在 Layer 2 网络上以 1:1 的比例生成。
当用户发起返回主网时，Layer 2 的 ETH 被销毁，触发 Layer 1 上的智能合约解锁并将 ETH 返还给用户。这就是以太坊Layer 1和Layer 2之间的跨链实现方法，它是通过以太坊的智能合约以及Layer 1和Layer 2之间的通信来实现的，实现了去信任化。
那么，比特币如何实现去信任的BTC跨链呢？
在2021年比特币Taproot升级之前，不可能实现完全去中心化的BTC跨链。然而，Taproot 引入 Schnorr 签名和 MAST 合约已经使之成为现实。
Schnorr签名是一种比椭圆曲线签名更适合比特币的签名算法。以太坊也曾想支持这个签名，但由于升级签名算法比较复杂，涉及到以太坊的账户系统，所以一直没有这么做。Schnorr签名的主要特点是聚合签名，允许1000个比特币地址通过一个签名管理同一资产。
这不仅实现了签名隐私，而且将1000个签名的数据整合到一笔交易中，解决了多个签名带来的数据积累问题。因此，Schnorr签名可以打破比特币之前15个多重签名的限制，实现完全去中心化的签名管理。
MAST 合约或 Merkle 抽象语法树使用 Merkle 树来加密复杂的锁定脚本。它们的叶子是一系列不重叠的文字。花费时，只需公开相关脚本以及从该脚本到 Merkle 树根的路径。
简单来说，MAST 合约相当于 VM 函数（类似智能合约函数）。它们可以通过指令执行预定的操作。例如，MAST合约与Schnorr签名的组合可以触发MAST合约，使参与去中心化资产管理的1000个节点进行签名，从而根据合约设定的规则智能执行比特币的流入、流出和支出。
这里没有人为干预；一切都由合约执行，实现了比特币的去中心化管理。更多详情请参考BEVM白皮书：https://github.com/btclaer2/BEVM-white-paper
我们以BTC Layer 2项目BEVM为例，看看真正的BTCLayer 2如何实现完全去中心化的跨链。
当用户将 BTC 从比特币主网转移到 BEVM 时，他们的 BTC 会进入由 1000 个节点管理的合约地址。然后，在BEVM（即BTC第2层网络）上1:1生成新的BTC。当用户发出将 BTC 从 BEVM 移回主网的指令时，BEVM 网络节点将触发 MAST 合约，1000 个资产托管节点将按照预定规则自动签名，将 BTC 返回到用户地址。整个过程实现了完全的去中心化和去信任化。
从上面我们可以看到，利用Taproot引入的MAST合约和Schnorr签名的结合，比特币也可以实现像以太坊Layer 2一样完全去信任的跨链。这是实现完全去中心化的BTC Layer最重要的第一步2.
2. 二层网络的账本必须是安全且去信任的
以太坊 Layer 2 的账本由排序器管理。在处理交易时，他们通常使用 10:1 的比例来汇总 Layer 2 的账本并将其打包到以太坊主网上，并由以太坊节点进行验证。
然而，以太坊 Layer 2 的排序器（运行 Layer 2 网络的节点，通常只有一个节点）完全由 Layer 2 官员中心化和控制。这样的中心化设计如何获得用户的信任呢？主要是通过将Layer 2的账本打包到以太坊主网上进行矿工节点验证。
不信任账本的用户可以发起链下挑战来验证它。因此，Optimistic Rollups 也被称为乐观证明——它们乐观地假设官员不会做出恶意行为，如果有，也可以通过挑战来证明。这些组合设计可以确保 Layer 2 的账本是值得信赖的。
然而，这也意味着以太坊 Layer 2 上的资产，比如 ETH，不具备审查能力，可以被外力强制冻结，因为以太坊 Layer 2 的定序器由单个官方节点控制，可以集中控制。这也将限制ETH Layer 2上的资产规模，因为许多大型基金会因为不抗审查的问题而犹豫是否进入。想象一下，如果你有 100,000 个 ETH，你敢把这些资产转移到不抗审查的以太坊 Layer 2 上吗？
同时，由此产生了两个用户不友好的问题：
A。由于 Optimistic Rollups 有 7 天的挑战期，当用户将 ETH 从 Layer 2 移回以太坊主网时，必须等待至少 7 天挑战期结束。
b. 由于以太坊 Layer 2 的排序器完全由单一官方节点控制，因此 ETH Layer 2 上的所有跨链和交易费用均由官方独享（据悉 Base、ZKsync 等 ETH Layer 2 排序器收入超过 500 万美元）每月，峰值超过 1000 万美元），而 Layer 2 用户无法分享这些网络增长红利。
那么，比特币 Layer 2 如何确保账本值得信赖呢？
继续以BEVM为例，之前我们提到BEVM通过Mast合约和Schnorr签名的结合实现了去中心化的比特币跨链。为了促进第2层和第1层之间的实时通信，BEVM的网络完全运行在比特币轻节点上，使其成为由1000个比特币轻节点组成的值得信赖的网络。
为了保证第二层账本的绝对安全，防止网络节点恶意行为，BEVM 采用了比特币的经济博弈论机制。BEVM 将管理比特币的节点与运行第 2 层网络的节点合并。这意味着通过资产抵押操作二层网络的节点也是管理BTC资产的节点。
此外，BEVM 设计了完全基于经济学的自动动态质押机制，确保 BEVM 第 2 层节点质押的 BTC/主网代币总价值始终超过其管理的资产价值。这种博弈论机制保证了二层网络节点没有恶意行为的动机，从而保证了二层账本的绝对安全和可信。
此外，BEVM 的设计带来了以太坊 Layer 2 不具备的两个优势：
A。BEVM的网络节点是完全去中心化的，不受任何项目团队的控制。因此，这个第 2 层上的 BTC 可以抵抗审查，不能被任何力量冻结，并且可以随时在 BEVM 和比特币主网之间自由交叉。这就解决了主要资本的信任问题。
b. 由于BEVM网络是由去中心化节点运营，产生的跨链和网络交易费用与节点和用户共享，而不是由项目团队垄断。
三．比特币 Layer 2 的正确路径
从上面的对比中，我们可以看出比特币Layer 2和以太坊Layer 2的异同。由于比特币和以太坊先天的差异，比特币Layer 2的设计不能简单照搬以太坊的Layer 2模型。相反，它应该深入Layer 2的本质，并将其与比特币的独特特性相结合，为比特币Layer 2找到正确的路径。
比特币 Layer 2 设计的正确方向：
1. 比特币的 Layer1 本质上并不是图灵完备的。其简单的UTXO设计和有限的块空间无法验证和计算复杂的数据和程序。因此，试图在比特币有限的 UTXO 和区块空间内，或者通过客户端验证来改进这一点是不可行的。这种方式极其复杂，最多只能支持资产发行。唯一正确的方向是将BTC去中心化到Layer 2，从而能够扩展更复杂、高性能的场景。
2、解决比特币去中心化跨链到Layer 2的问题是至关重要的，因为这是一切的基础。传统的比特币跨链方法如哈希时间锁、挂钩、包装、多重签名等很难获得用户信任。比特币2021年Taproot升级带来的Mast合约和Schnorr签名的结合可以解决比特币去中心化跨链的问题，这是比特币Layer 2值得探索的方向。
3. 为了确保 Layer 2 账本的安全性和可信性，不要简单地复制以太坊 Layer 2 的模型。试图通过rollups将BTC Layer 2账本压缩打包到比特币链上进行验证是不可行的，因为比特币区块链不支持OP或ZKP验证，矿工不会参与Layer 2账本的验证。将这些账本存储在比特币链上只是一种记录保存形式，没有任何实际目的。为了保证二层账本的安全，可以借鉴比特币的经济博弈论，在经济和博弈论层面上为节点设计一种动态的质押机制，从而保证二层网络节点没有恶意行为的动机，保证网络安全。第 2 层账本。
4.支持比特币主网ZKP。我们都希望比特币未来能再进行一次BIP级别的升级，让比特币网络能够验证OP或者ZKP，让比特币矿机能够进行ZKP计算。到时候，ZK-rollups就可以进入比特币网络，比特币Layer 2可以实现更终极的解决方案。然而，这可能要在未来 5-10 年内才可行。
综合以上分析，我们可以看出，目前最可行的BTC Layer 2解决方案是基于Taproot升级带来的Mast合约和Schnorr签名，结合比特币轻节点动态质押网络来实现实时通信和网络安全介于 Layer 2 和 Layer1 之间，从而实现真正去中心化的比特币 Layer 2。这正是 BEVM 已经实现的解决方案。
四．比特币 Layer 2 必然超越以太坊 Layer 2，比特币生态也必然超越以太坊生态
为什么我们相信比特币 Layer 2 将超越以太坊 Layer 2，比特币生态系统将超越以太坊生态系统？
我们认为有以下几个原因：
1. 已经有一个完全去中心化的 BTC Layer 2 解决方案可用。在这样的解决方案之前，最大的比特币包装资产是WBTC，由中心化机构Bitgo发行，目前规模约为65亿美元。随着完全去中心化解决方案（例如 BEVM）的出现，预计该市场可能会再增长 5-10 倍甚至更多，达到 325 亿美元至 650 亿美元的规模，远远超过 ETH 目前 200 亿美元的总 TVL Layer 2（该数据包括跨链 ETH 和 ETH Layer 2 上的其他资产，实际跨链 ETH 远小于 200 亿美元）。
2. 由于比特币本质上不是图灵完备的，因此它比以太坊更需要 Layer 2 来发展其生态系统。因此，未来大量的BTC将会转移到Layer 2来构建各种去中心化的BTC应用。这是由市场需求决定的。
3.比特币 Layer 2 可以比以太坊 Layer 2 更能抵抗审查，更容易获得用户尤其是大资本的信任和青睐。
4、比特币市值是以太坊的三倍。目前，ETH Layer 2 的总 TVL 约为 200 亿美元，约占以太坊市值的 10%。按照同样的比例，如果未来有 10% 的 BTC 进入比特币 Layer 2，总 TVL 将达到 850 亿美元，是以太坊 Layer 2 交易量的三倍。
四．结论
我们剖析了 Layer 2 的本质，对比了比特币 Layer 2 和以太坊 Layer 2 的设计，看到了比特币 Layer 2 切实可行的解决方案。基于比特币 Layer 2 的先进设计以及以太坊 Layer 2 发展的刚性需求比特币的体量和生态系统，我们推断比特币 Layer 2 必然会超越以太坊 Layer 2。
最终，比特币生态系统也将超越以太坊生态系统。
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