解釋 Arbitrum 停機時間BTC ETH 的 L2 和 L2 的不同道路

前天，Arbitrum網路從10：29到11：57停止運行了大約90分鐘，為什麼ETH L2會宕機？

Arbitrum的官方回答是：

由於銘文協定帶來的用戶數量激增，仲裁序列停止工作，最終導致網路宕機。

為什麼用戶數量的激增會導致 Arbitrum 下降？ BTC鏈上有數十萬個銘文，沒有停機時間？ 因為，Arbitrum的排序器是中心化的，只有一個官方節點在運行網路，所以當這個節點（sequencer）出現問題時，網路肯定會宕機。

其實你可以簡單理解為 Arbitrum 的 POS 網路帳本的操作取決於官方自己的節點（sequencer），但為什麼使用者還敢使用它，因為 Arbitrum 的帳本會被 Roullp（捲起來壓縮）打包到ETH網路，這樣ETH網路節點就可以驗證帳本，從而保證帳本的安全，ETH L2 基本上就是這個想法。 OP-Roullp 和 ZK-Roullp 都將帳本打包到ETH主網，並讓主網節點驗證第 2 層帳本。 這樣做的核心目標是使第 2 層帳本可信。

用一個難看的比喻：兒子沒錢，兒子的信用不值錢，所以兒子拿老子的一張支票作為花錢，用老子的信用來擔保兒子。 ETH車間第二層台賬的功勞附在ETH廣場一樓，是ETH車間L2比較主流的設計。

當然，這種設計目前是最佳的，但存在幾個問題：

1.第二層會有單點風險，因為定序器是集中的，例如容易停機。

2、第二層資產不抗審核，可強制凍結。

這是二樓幾乎所有ETH店都面臨的問題！

ETH二層網路有這樣的問題嗎？ BTC層2能否解決這些問題，BTC層2的設計與ETH廣場二樓的設計有何異同？

在我們探討這個問題之前，我們需要瞭解幾個問題：

1. 什麼是第 2 層，第 2 層的本質是什麼？

2. 第 2 層的設計原則是什麼BTC第 2 層和第 2 層在ETH有什麼異同？

3. 為第 2 層BTC正確的路徑

1. 什麼是第 2 層，第 2 層的本質是什麼？

第 2 層的概念因為生態系統ETH而廣為人知，但第 2 層的概念並非ETH生態系統的原創，而是來自BTC。

BTC 0.1版本的代碼保留了中本聰留下的原始版本的副本。 此代碼允許使用者在礦工打包和確認交易之前更新交易。 如果一個用戶的餘額增加，另一個用戶的餘額也會相應減少，一旦使用者完成交易，他們只能將一個交易結果傳輸到主鏈網路，然後關閉他們的支付通道。 基於「支付管道」，閃電網路誕生了，它是BTC最早的第2層，也是加密世界中最早可行的第2層

因此，當我們談論 Layer 2 是什麼時，我們不能只以 ETH Layer 2 為第一眼，也不能以 ETH Layer 2 的設計方案作為唯一的標準（畢竟 Layer 2 經過兩年的開發，ETH Layer 2 已經基本確定了 roullp 設計方向的可行性），而是應該透過現象看本質，我們需要瞭解 Layer 2 的本質是什麼，這樣才能設計出一個可行的 Layer 2。

無論是BTC Layer 2 還是 ETH Layer 2，其誕生的背景是，當 Layer 1 主網無法實現更複雜、更高性能的應用場景時，需要從 Layer 1 資產跳出 Layer 2 來實現。 ETH需要第 2 層來擴展其性能，BTC更需要第 2 層。 例如，BTC可以在閃電網路中實現快速高效的支付場景，ETH可以跨界到Arbitrum以獲得更快，更低的gas和更複雜的智慧合約場景。

因此，無論是BTC二層還是ETH二層，其本質都是一樣的，就是讓第一層的主網資產跨到二層，實現更複雜、更高性能的應用場景。 因此，第 2 層的本質是去中心化的跨鏈解決方案 + 高性能且無需信任的第 2 層網路。

那麼，無論是BTC第 2 層還是第 2 層ETH，在設計時都必須遵循一些基本原則：

1. 需要認識到，第 1 層資產可以不受信任地跨到第 2 層，這是最重要的第一步。

2. 第 2 層網路的帳本必須是安全且無需信任的

只有同時滿足上述兩個條件，才能成為實用且完全去中心化的第 2 層。

2. BTC第 2 層和第 2 層在設計方面ETH有什麼異同？

現在我們已經搞清楚了第 2 層的本質是什麼，也瞭解了第 2 層設計的基本原理，下面我們來看看第 2 層和第 2 層BTC ETH在實際設計方面的異同。

1. 必須信任第 1 層資產才能跨到第 2 層。

在解決這個問題方面，ETH方的方法如下：Layer 2 在ETH主網上正式部署託管資產的智能合約，當使用者從 ETH Fang 主網跨越ETH到 Layer 2 時，使用者的ETH被鎖定在智慧合約中，並在 Layer 2 網路上生成新的ETH 1：1。 當使用者發送命令穿越回主網時，第 2 層的ETH被破壞，觸發第 1 層上的智慧合約向使用者解鎖ETH。 這是ETH中第 1 層和第 2 層的跨鏈實現。 它是通過ETH方的智慧合約以及第1層和第2層網路之間的通信來實現的，可以實現去信任。

那麼，BTC Layer2如何實現無信任BTC跨鏈呢？

在 2021 年 BTC Taproot 升級之前，不可能實現完全去中心化BTC跨鏈，但由於 Taproot 升級帶來了 Schnorr 簽名和 MAST 合約，完全去中心化BTC跨鏈成為現實。

Schnorr簽名是一種比橢圓曲線簽名更適合BTC的簽名演演演算法（不是我說的，中本聰創建BTC的時候，他其實想用Schnorr簽名，但當時Schnorr簽名並不是開源的，2009年Schnorr簽名開源后，經過12年的調研驗證，終於在2021年BTC Core通過Taproot升級正式將Schnorr簽名引入BTC，ETH方一直想支援Schnorr簽名，但因為升級簽名演演演算法涉及ETH方的賬號系統等複雜問題因此，ETH車間沒有升級到Schnorr簽名。 ）

Schnorr簽名的最大特點是多重簽名，可以實現1000個BTC位址對同一資產進行簽名和管理，不僅可以實現簽名的隱私，還可以將1000個簽名提交的數據合併為一個，徹底解決多個簽名帶來的數據積累問題，因此，Schnorr簽名最多可以突破原來最多15個多重簽名BTC的限制，實現完全去中心化的簽名管理。

Mast合約，Merkle抽象語法樹的全稱，使用Merkle樹來加密複雜的鎖定腳本，它的葉子是一系列彼此不重疊的腳本，在花費時，只公開了相關的腳本和從這個腳本到默克樹根的路徑。

簡單來說，桅杆合約是一個等價於VM的功能（類似智慧合約的功能），可以通過指令來執行給定的操作，例如桅杆合約+Schnorr簽名的組合可以讓1000個參與去中心化資產管理的節點通過觸發Mast合約進行簽名，從而按照合約設定的規則智慧執行BTC的進出和支出，無需任何人工干預，完全依靠合約執行，從而實現BTC的去中心化管理。

Schnorr簽名+桅杆合約的有機組合可以實現完全去中心化的BTC第2層。 為了更容易理解，讓我們以BTC Layer 2專案BEVM為例（BEVM是使用Schnorr簽名+Mast合約實現的），看看BTCLayer2是如何實現的。

當使用者從主網跨越BTC BTC到BEVM時，使用者的BTC輸入1000個節點託管的合約位址，然後，同時在BEVM中1：1生成一個新的BTC，即BTC二層網路，當使用者發出指令將BTC從BEVM穿越回主網時，BEVM網路節點將觸發Mast合約，1000個託管資產的節點將按照既定規則自動簽名，並將BTC返回到用戶位址。 整個過程是完全去中心化和無信任的。

從上面可以看出，通過使用 Taproot 帶來的 Mast 合約 + Schnorr 簽名的組合，BTC還可以實現像第 2 層一樣ETH完全無需信任的跨鏈，這是實現完全去中心化BTC第 2 層最重要的第一步。

2. 第 2 層網路的帳本必須是安全且無需信任的。

ETH車間第 2 層的帳本由排序器管理，在處理交易時，將第 2 層的帳本按照一定的比例打包上傳到ETH的主網，一般為 10：1 的比例，然後由ETH節點進行驗證，但是ETH Layer 2（即 Layer 2 網路的運行節點，一般只有一個官方節點）的 Sequencer 是完全中心化的，由第 2 層官方運行和掌握。

這樣的中心化設計如何獲得使用者信任？ 主要是通過將 Layer2 帳本 roullp 打包到ETH主網供礦工節點驗證，如果使用者不信任帳本，可以通過發起鏈下報表來驗證帳本，因此，Op-Roullp 也被稱為樂觀證明，即它的信任假設是樂觀的官方不作惡，如果作惡，可以通過報告來證明。 這些組合基本上可以確保第 2 層帳本是可信的。

但這也導致了ETH Layer 2 中 Sequencer 的單點風險，也導致了 Layer 2 上的 ETH 和其他資產不抗審查，可以被外力強行凍結，因為 ETH Layer 2 Sequencer 正式是自己的節點，可以集中控制。 這也會導致ETH Layer 2的資產規模有上限，因為很多大基金因為不抗拒審查的問題，不敢進入，試想一下，如果你有10萬ETH，你敢把這些資產跨越到一個不抗拒審查的ETH嗎？ 昨日的Arbitrum網路中斷事件也暴露了序列器單點風險的問題。

同時，這裡出現了兩個使用者友好的問題：

a. 由於 Op-Roullp 有 7 天的報告機制，當使用者從第 2 層跨越ETH回到ETH主網時，至少需要完成 7 天的報告期。

b. 由於 ETH 層 2 的序列器完全由專案的官方節點控制，ETH 層 2 的跨鏈和交易費用完全由專案官方獨家承擔（據悉，Base、ZKsync 等ETH Layer 2 的月序列器收入超過 500 萬美元，高峰時超過 1000 萬美元），第 2 層使用者無法分享這些網路增長紅利。

那麼，BTC層2是如何實現帳本可信度的呢？

我們仍然以BEVM為例，正如我們前面提到的，BEVM是桅杆合約+Schnorr簽名的組合，實現了BTC去中心化的跨鏈，為了實現第2層和第1層之間的即時通信，BEVM的網路是一個完全可操作BTC的輕節點，所以BEVM是一個由1000個BTC輕節點組成的可信網路。

為了保證二層帳本的絕對安全，保證網路節點不作惡，BEVM借鑒了BTC網路的經濟博弈機制，將託管BTC的節點和運行二層網路的節點合併為一，即通過質押資產運行二層網路的節點也是託管BTC資產BTC的節點。 主網代幣的總價值始終大於其託管的資產價值，並採用經濟博弈機制，確保第 2 層網路節點沒有作惡的動機，從而確保第 2 層的帳本絕對安全可信。

此外，BEVM 的設計帶來了兩個好處，這些好處在ETH第 2 層中也不可用：

a. BEVM的網路節點是完全去中心化的，不受某個專案方的控制，因此，BTC BEVM是第2層，不能被任何力量凍結，可以隨時進出BTC主網。 因此，可以解決對大額資金的信任問題。

b. 由於BEVM網路由去中心化節點運行，產生的跨鏈和網路費用與節點和用戶共用，並非專案團隊專屬。

3. BTC第 2 層的正確路徑

通過上面的對比，我們可以清楚地看到BTC 2層和ETH 2層的異同，由於BTCETH Workshop的內在差異，因此，在設計BTC 2層時，我們不能複製ETH的第2層模型，而應該看透2層的精髓，結合BTC的特點，才能走出BTC 2層的正確路徑。

BTC第 2 層的正確設計方向：

1. BTC Layer1 自然不是圖靈完備的，BTC極簡的 UTXO 設計和區塊空間無法驗證複雜的數據和程式，因此，嘗試通過用戶端驗證或在有限的 UTXO 和區塊空間中進行改進是不可行的BTC，這個方向不僅實現方案極其複雜，而且應用場景有限，最多只能支持資產的發行，以更高的性能擴展 Layer2 的方向是不可行的。 唯一正確的方向是以去中心化的方式跳出BTC到第 2 層，從而實現更複雜、更高性能的場景擴展。

2.我們必須解決BTC去中心化跨鏈到第2層的問題，這是一切的基礎。 通過哈希時間鎖、挂鉤、封裝、多重簽名等傳統BTC跨鏈方式，很難獲得使用者的信任。 2021 年 Taproot 升級帶來的BTC桅杆合約 + Schnorr 簽名的技術組合，可以解決去中心化跨鏈BTC問題，這也是 Layer2 值得探索BTC方向。

3、為了保證二層帳本的安全可信，絕對不可能複製ETH二層帳本的模型，嘗試將BTC二層帳本壓縮打包到BTC鏈上，通過roullp進行驗證，因為BTC區塊鏈不支援OP或ZKP的驗證，礦工不會參與二層帳本的驗證，將這些帳本存儲在BTC鏈上只是一個證明，沒有任何意義。 為了保證二層帳本的安全性，可以學習BTC經濟博弈機制，通過經濟學和博弈論的層面設計節點動態質押機制，從而實現二層網路的節點沒有作惡的動機，從而保證二層帳本的安全。

當然，我們也希望未來BTC再次升級BIP級別，讓BTC網路可以驗證OP或者ZKP，BTC礦機可以進行ZKP計算，然後ZK-roullp可以進入BTC網路，到時候BTC Layer 2可以實現更終極的解決方案。 但是，在未來5-10年甚至更長時間內，這可能是不可能的。

基於以上分析，我們可以看到，最可行的 BTC Layer2 解決方案是基於 Taproot 升級帶來的 Mast 合約 + Schnorr 簽名，結合BTC輕節點動態質押網路，實現第 2 層和第 1 層的即時通信和網路安全，從而實現真正去中心化的BTC第 2 層，這是 BEVM 已經實現的解決方案（具體細節請參考 BEVM 白皮書：）

那麼，BTC第 2 層是否有機會超過第 2 層ETH體積？

答案幾乎是肯定的：

我認為至少有幾個原因：

1. 已經有完全去中心化的BTC第 2 層解決方案可以使用。

在出現完全去中心化的解決方案之前，最大的BTC打包資產WBTC通過中心化機構Bitgo發行，目前約為65億美元。 完全去中心化解決方案（如BEVM）出現后，預計市場可以增長5-10倍以上，體量可以達到325億到650億美元，遠大於ETH Layer 2目前200億美元的總TVL（這個數據包括ETH二層的跨鏈ETH等資產，實際的跨鏈ETH遠未達到200億美元）

2. BTC由於圖靈天生不完整，BTC比ETH方更需要第 2 層來開發生態系統，因此未來會有大量BTC到 2 層來構建各種去中心化BTC應用。 這是由市場需求決定的。

3. BTC Layer 2 可以比ETH Layer 2 更抗審查，更容易獲得使用者尤其是大額資金的信任和青睞。

4、BTC市值是ETH方市值的三倍，二層ETH二層TVL總TVL約200億美元，約佔ETH方市值的10%，按照同樣的比例，如果未來有10%的BTC進入BTC二層，整個TVL將達到850億美元，是ETH方二層體量的三倍。

總結

Layer2解決方案起源於BTC生態系統，並在ETH生態系統中發揚光大。

ETH Layer 2 目前的解決方案並不完美，也不是 L2 的最終解決方案，也不能作為所有 L2 的唯一參考標準。

BTC第 1 層本質上是圖靈不完整的，BTC極簡的 UTXO 和有限的塊空間無法處理複雜的數據和計算。 因此，第 2 層是BTC發展生態系統所必需的，它是第 2 層的完全去中心化BTC。

在 Taproot 升級之前的 2021 BTC，BTC無法實現完全去中心化的 Layer2 解決方案，然而，Taproot 升級帶來的 Mast 合約 + Schnorr 簽名已經實現了完全去中心化的BTC跨鏈，因此，完全去中心化的 BTC L2 已經成為現實，BTC Layer2 專案——BEVM 給出了自己的答案。

BTC Layer2 無法完全複製ETH車間 Layer2 的方案，需要結合BTC本身的特點進行設計。

最後，BTC第2層的體積將超過ETH的第2層的體積，這是必然趨勢！