Bitcoin的完全去中心化跨鏈方案將引爆Layer2

01. BTC Layer 2 是什麼？

BTC Layer 2 是位於BTC 網絡之上的一層覆蓋網絡。它主要目的是為了解決BTC 網絡交易吞吐量不夠和擴展困難的問題。目前比特幣網絡仍然無法每秒處理數千筆交易（TPS），需要更高的吞吐量才能有效和更廣泛地使用BTC 網絡。在這種情況下，“Layer 2”就是指針對區塊鏈可擴展性問題提出的多種解決方案。通俗來說，Layer 1 指的是比特幣公鏈，為了解決BTC 網絡的吞吐量不高和手續費昂貴的問題，可以將交易移接到Layer 2 上去處理，處理完成以後再將結果返回給Layer 1，從而緩解BTC 網絡的壓力，進而也能拓展BTC 的流動性和拓展性。

02. 三大主流Layer 2 對比

比特幣和以太坊作為世界前兩大公鏈，現階段都在大力發展Layer 2。目前BTC Layer2 主要有Liquid Network、Lighting Network、ChainX 三大主流產品。

“Liquid Network”

三大主流| NO.1

Liquid 是由Blockstream 開發的比特幣主鏈的一條側鏈，是面向交易員和交易所的基於側鏈的結算網絡，其開發團隊Blockstream，是比特幣和區塊鏈科技的全球領跑者，負責BTC核心代碼的運營和維護。在Liquid 網絡中，可實現更快，更隱私的比特幣交易和數字資產的發行，但Liquid 功能單一， 多簽託管過於中心化，手續費昂貴。

“Lighting Network”

三大主流| NO.2

閃電網絡同樣也是由Blockstream 開發的產品。閃電網絡作為比特幣的二層支付協議，在某種意義上解決了比特幣PoW 機制下的效率低下問題。項目巧妙的運用了RSMC （序列到期可撤銷合約）和HLTC （哈希時間鎖定合約）搭建了鏈下支付網絡。閃電網絡是基於狀態通道實現的鏈上、鏈下協同，為用戶提供即時的，低成本的比特幣小額支付，但也同樣存在功能單一，手續費昂貴的問題，目前還不適合普通人使用。

“ChainX”

三大主流| NO.3

ChainX 由PolkaX 團隊開發，團隊一直致力於區塊鍊和隱私加密通訊領域的前沿技術的探索，致力於BTC Layer2 拓展、數字資產網關及波卡二級中繼鏈的開發研究。 ChainX 通過採用輕節點+ 多簽託管實現的跨鏈技術，同時支持EVM/WASM 合約擴展。 ChainX 可以讓用戶實現便捷的資產跨鏈、快速支付和安全交易。但是目前多簽過於中心化，結算手續費過於昂貴， EVM/WASM 技術一直在測試網狀態，未在主網上應用。

03. Taproot 升級將為BTC

帶來的技術性革命

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▲圖2

當前大多數區塊鏈採用ECDSA 多簽算法。針對區塊數據，每個節點用自身私鑰生成獨立的數字簽名，並廣播給其他節點。其他節點會驗證該簽名，並將其寫入下一區塊數據中。使用這種方式，當共識節點數較多時，會導致每輪共識區塊存儲的簽名數據不斷增加，佔用存儲空間。每當新節點加入網絡，需要同步歷史區塊時，大量簽名數據會對網絡帶寬造成很大的挑戰。

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▲圖3

MAST(Merkle Abstract Syntax Tree) 是使用默克樹來加密複雜的鎖定腳本，其葉子是一系列相互不重疊的腳本（比如，多重簽名或時間鎖）。支出時，只需披露相關腳本以及從該腳本通向默克樹根的路徑。如圖3，要使用script 1，只需披露script 1、script 2 以及hash 3 即可。

MAST 的主要優點包括：一是支持複雜的支出條件。二是不用披露未被執行的腳本或未被觸發的支出條件，提供更好的隱私保護。三是壓縮交易大小。隨著腳本數量的增加，非MAST 交易大小是線性增長，而MAST 交易大小是對數增長。

然而，在Taproot 升級中有一個問題，那就是P2SH 與常見的支付到公鑰的哈希（Pay-to-Public-Key-Hash，P2PKH）在表現上不一樣，仍然有隱私保護問題。有沒有可能讓P2SH 和P2PKH 在鏈上看起來一樣？

為此，Taproot 提出了一套解決方案，對於有限數量簽名者的腳本，可以分解成兩部分：第一部分是多重簽名，所有簽名者都同意某一支出結果，稱為「協作式支出」；第二部分稱為「非協作式支出」，可以有非常複雜的腳本結構。這兩部分是「或」的關係。

如圖3，Script 3 是一個2-of-2 型多重簽名，需要Alice 和Bob 兩人都簽名才有效，是「協作式支出」；Script 1 和2 是「非協作式支出」。 「協作式支出」和「非協作式支出」，都能夠花費這筆輸出，其中：

（1）對“非協作式支出”腳本，採取上述MAST 的方式，用MerkleRoot 表示默克樹根。

（2）對“協作式支出”腳本，採取基於Schnorr 簽名的多重簽名算法。用Pa 和Pb 分別表示Alice 和Bob 的公鑰，用Da 和Db 分別表示Alice 和Bob 的私鑰。因此，聚合公鑰公鑰是P=Pa+Pb，對應的私鑰是Da+Db。

（3）將“協作式支出”與“非協作式支出”合在一起表示成P2PKH形式，其公鑰是：P=P+H（P||MerkleRoot）G；對應的私鑰是Da+Db +H(P||MerkleRoot)。

（4）當Alice 和Bob 同意“協作式支出”，他們用Da+Db+H(P||MerkleRoot)（只需他們中的一個人在自己的私鑰上加上H（P||MerkleRoot） ）即可。在鏈上，這表現得如同P2PKH 交易，有一個公鑰和對應的私鑰，而不需要披露底層的MAST。

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▲圖5

轉出聚合後的多簽地址的資產，需要發起多重簽名交易，多重簽名交易的執行需要達到指定的閾值，一般設為總佔比的2/3。採用聚合簽名的形式，用戶和信託能夠共同發起一筆多重簽名交易，其中用戶的簽名佔總權重的1/3，其他信託的簽名權重接近2/3。在這種設置下，託管的BTC 完成轉賬的前提是用戶對這筆交易進行簽名，其他信託的總權重小於2/3，即使全部通過也無法完成多重簽名交易。因此，在用戶參與聚合簽名的情況下，用戶自身對託管資產進行了有效控制，削減了以往方案中信託的中心化管理。

採聚合簽名的方案，能有效壓縮交易腳本字節數從而顯著降低交易手續費，並且託管人沒有最大人數限制，隨著託管人數N 的增加，ChainX 的去中心化程度會不斷提高。

05. Layer2 誰才是最大的市場？

作為加密貨幣龍頭的比特幣已經在朝著“數字黃金”的方向發展，接下來會將更多的重心放在BTC 網絡的安全和去中心化上，而BTC Layer 2 的發展就是要增強比特幣的流動性，讓比特幣可以用於小額支付、日常消費使用， 擴大比特幣的影響力。

但是BTC Layer 2 卻遲遲沒有發展起來，如致力於比特幣小額支付的閃電網絡（Lightning Network），歷經了數年的努力，鎖定的比特幣數量相比起ETH上錨定發行的BTC 數量，卻連零頭也比不上，究其原因還是比特幣技術層面的可拓展性差。但這次Taproot 的升級，無比契合地解決了這一痛點，BTC Layer 2 應用數量必然會因此得到指數級的增長，與此同時，BTC Layer 2 的發展也會進一步穩固BTC 作為全球貨幣的地位，使其在與“數字黃金”的定位競爭中更具優勢。

回看現階段的ETH Layer 2, 已經佔領了大部分市場，因此BTC Layer 2 網絡發展前期會處於追趕階段，但發展到最後誰能拿下Layer 2 的最大市場，這一點是毋庸置疑的，BTC Layer 2 和ETH Layer 2 從技術上來說，差異並不大，但在市值上，很顯然比特幣處於絕對領先的地位。