Conocimiento básico sobre la red de segunda capa de Bitcoin

El auge de las inscripciones en Bitcoin ha traído nueva vida al ecosistema de Bitcoin, haciendo que más personas vuelvan a prestar atención a Bitcoin. Algunos creen que esto ha abierto la caja de Pandora del ecosistema de Bitcoin. En medio de los numerosos desarrollos tecnológicos en el ecosistema de Bitcoin, la construcción de la segunda capa es crucial. Este artículo se basa en algunos artículos conocidos y en las conversaciones con varios amigos, resumiendo los conocimientos básicos sobre la segunda capa de Bitcoin, con la esperanza de que sirva como un estímulo para promover el desarrollo de este campo.

El mundo de la blockchain comienza con Bitcoin y termina con el ecosistema de Bitcoin. Ethereum también puede considerarse como una exploración de tecnología de cadena lateral de Bitcoin.

1. La misión de la capa 2

Para entender los problemas básicos que necesita resolver la construcción de la segunda capa de Bitcoin, comenzaremos con las características básicas del sistema de blockchain.

1.1 Las características fundamentales y las necesidades de la blockchain

Podemos ver la blockchain como una "computadora mundial". Desde esta perspectiva, entender las diversas características de la blockchain será más claro. Primero, resumamos algunas características básicas:

Transparente y público: Esta es la característica de almacenamiento de datos y ejecución de instrucciones de la "computadora mundial" que es la blockchain, así como una necesidad interna que requiere la participación conjunta de numerosos nodos distribuidos en todo el mundo. Esta característica satisface el derecho a la información de los usuarios sobre los datos, siendo un resultado conjunto de los requisitos de colaboración interna de esta "computadora mundial" y las necesidades externas de los usuarios.

Descentralización: Esta es una característica arquitectónica de esta "computadora mundial", y el grado de descentralización y tolerancia a fallos está respaldado teóricamente por la teoría de los generales bizantinos. El grado de descentralización es un indicador importante de la seguridad de la cadena de bloques y también es la base de ciertas características.

Seguridad: La seguridad se compone de las necesidades internas generadas por las características arquitectónicas de esta "computadora mundial" y de las necesidades externas de los usuarios. Desde un nivel micro, la seguridad está garantizada por tecnologías relacionadas con la criptografía, y desde un nivel macro, está asegurada por la descentralización de la arquitectura, lo que impide que la seguridad de esta "computadora mundial" se vea afectada por la falsificación de datos micro o por la destrucción de la arquitectura macro.

Capacidad de Cálculo: Una de las funciones principales de esta computadora mundial llamada blockchain es la capacidad de cálculo. Para medir este indicador, generalmente examinamos si es Turing completo. Algunas cadenas, para mantener sus características principales, están diseñadas intencionalmente para no ser Turing completas. Por ejemplo, en la red Bitcoin, Satoshi Nakamoto no solo hizo que sus instrucciones de código no fueran Turing completas, sino que también eliminó deliberadamente algunas instrucciones durante su desarrollo, con el fin de mantener su estabilidad y seguridad. Todas las tecnologías Turing completas están destinadas a expandir la capacidad de cálculo de la blockchain. Desde la perspectiva del diseño en capas, los sistemas simples son más adecuados para ser la base.

Rendimiento: Dada la misma capacidad de cálculo, el rendimiento es otra de las principales capacidades a evaluar en el mundo de la computación blockchain. Generalmente se mide en TPS, es decir, el número de transacciones procesadas por segundo.

Almacenamiento: La blockchain se describe como "una computadora mundial", por lo que debe tener una función de almacenamiento, es decir, la capacidad de registrar datos. Actualmente, la mayoría de los datos se almacenan dentro de los bloques, mientras que el almacenamiento en cadena fuera de los bloques, más profesional, aún está en desarrollo.

Privacidad: La privacidad es una necesidad específica en la "computadora mundial", que exige mantener el ámbito de permisos de los productores y usuarios de datos durante el proceso de cálculo y almacenamiento. Esto está fundamentalmente impulsado por las necesidades externas de los usuarios.

Además, hay un indicador integral de escalabilidad, que generalmente se refiere a la escalabilidad de toda la arquitectura. Esta característica afecta la mayoría de las características básicas. A nivel arquitectónico, la escalabilidad del sistema es un indicador muy importante.

Entre las características fundamentales de estas blockchains, la mayoría están limitadas por la relación de desarrollo mutuo del triángulo imposible. Por ejemplo, la conjetura DSS se refiere a la descentralización, la seguridad y la escalabilidad.

En sistemas distribuidos, un triángulo imposible similar es el principio CAP, que se refiere a que en un sistema distribuido no se pueden tener simultáneamente consistencia, disponibilidad y tolerancia a particiones. Un sistema de cadena de bloques es un sistema distribuido que presenta el problema de los generales bizantinos, por lo que también se aplica el principio CAP.

1.2 El papel de la construcción de la segunda capa

¿Qué roles deben completarse en la construcción de la segunda capa? ¿Qué funciones se proporcionan? La construcción de la segunda capa debe abordar las deficiencias del sistema de primera capa, realizando aquellas cosas que no son adecuadas para completarse en el sistema de primera capa en la construcción de la segunda capa.

A partir de las características de la blockchain resumidas anteriormente, se puede llegar a una conclusión preliminar de que es necesario expandir estas capacidades básicas: publicidad transparente, descentralización, seguridad, capacidad de cálculo, rendimiento (, capacidad de procesamiento ), almacenamiento, privacidad, etc. Además de estas capacidades básicas desde un punto de vista técnico, hay un problema económico muy importante que necesita ser resuelto, que es reducir costos, normalmente el costo integral de ejecutar transacciones en una red de primera capa es bastante alto, lo que requiere el uso de una red de segunda capa para reducir estos costos.

Resumiendo en una frase, las soluciones para aumentar la capacidad, reducir costos y personalizar características son todas construcciones de segunda capa. En cuanto a la personalización de características, actualmente no es lo suficientemente evidente, o a menudo está oculta en las dos primeras características, lo que puede resultar confuso. Podemos entenderlo así: las características de la red de primera capa son necesarias en diferentes grados para muchas aplicaciones, y se pueden ajustar nuevamente los niveles de implementación de diversas características en la segunda capa para ciertas aplicaciones.

En la construcción de la segunda capa, las capacidades básicas de la blockchain tendrán diferentes compromisos, se reducirán algunas características e incluso se descartarán algunas, a cambio de una mejora significativa en ciertas características. Por ejemplo: algunas segundas capas, para mejorar el rendimiento, disminuirán el grado de descentralización y la seguridad; algunas segundas capas, para aumentar el rendimiento, como la red Lightning, cambiarán la estructura del sistema y la forma de liquidación. También hay algunas que, sin disminuir las características básicas, mejoran alguna característica, como el método de procesamiento RGB, que aumenta notablemente la privacidad y la resistencia a la censura, pero aumenta la dificultad de implementación técnica.

Reducir costos debería ser una necesidad básica en toda la construcción de la segunda capa.

1.3 ¿Por qué hacer un diseño en capas?

El diseño en capas es un medio y una metodología para que los humanos manejen sistemas complejos, dividiendo el sistema en múltiples estructuras jerárquicas y definiendo las relaciones y funciones entre cada capa, para lograr la modularidad, mantenibilidad y escalabilidad del sistema, aumentando así la eficiencia y fiabilidad del diseño del sistema.

Para un sistema de protocolos amplio y extenso, el uso de capas tendrá ventajas claras. Esto facilita la comprensión, la división del trabajo para su implementación y la mejora modular, entre otros beneficios. Como en el diseño del modelo de siete capas ISO/OSI en redes informáticas, pero en la implementación específica, se pueden combinar algunas capas; por ejemplo, el protocolo de red específico TCP/IP es un protocolo de cuatro capas.

Específicamente, las ventajas de la arquitectura de protocolos son:

1.Cada nivel es independiente entre sí. Un nivel no necesita saber cómo se implementa su siguiente nivel, sino que solo necesita conocer los servicios proporcionados a través de la interfaz entre niveles. De esta manera, la complejidad del problema total se reduce. Es decir, cómo se lleva a cabo el trabajo del nivel anterior no afecta el trabajo del siguiente nivel, por lo que al diseñar el trabajo de cada nivel, solo necesitamos asegurar que la interfaz se mantenga constante, pudiendo ajustar libremente la forma de trabajo dentro del nivel.

2.Buena flexibilidad. Cuando cualquier capa cambia, siempre que la relación de interfaz entre capas se mantenga constante, las capas por encima o por debajo no se verán afectadas. Cuando una capa presenta una innovación técnica o un problema en su funcionamiento, no afectará el trabajo de las otras capas; al resolver el problema, solo se necesita considerar el problema de esa capa en particular.

3.Estructuralmente divisible. Cada capa puede adoptar la tecnología más adecuada para su implementación. El desarrollo de la tecnología a menudo es asimétrico, y la división jerárquica evita eficazmente el efecto del barril, de modo que la ineficiencia en un aspecto tecnológico no afecta la eficiencia general del trabajo.

4.Fácil de implementar y mantener. Esta estructura hace que la implementación y depuración de un sistema grande y complejo sea manejable, ya que todo el sistema se ha desglosado en varios subsistemas relativamente independientes. Al depurar y mantener, se puede depurar cada capa por separado, evitando la situación de no poder encontrar o resolver el problema incorrecto.

5.Puede promover el trabajo de estandarización. Porque cada capa ya tiene una descripción precisa de sus funciones y los servicios que ofrece. La ventaja de la estandarización es que se puede reemplazar libremente cualquiera de las capas, lo que es muy conveniente para el uso y la investigación.

El pensamiento de diseño modular y por capas es un enfoque común en el ámbito técnico para tratar con un proyecto de ingeniería que tiene una funcionalidad amplia, requiere la colaboración de varias personas y se mejora continuamente, y es un método que ha sido probado en la práctica y es eficaz.

2. Algunas ideas para la construcción de Bitcoin Layer2

Bitcoin tiene tres rutas de construcción de segunda capa destacadas:

(1) Una es una ruta de expansión basada en la cadena, muy similar a la segunda capa de EVM, es una estructura de blockchain;

(2) una es una ruta basada en distribuido, representada por la red relámpago, es una estructura distribuida.

(3) también hay una ruta basada en sistemas centralizados, representada por índices centralizados, que es una estructura centralizada.

Las dos primeras formas tienen características únicas, y ya existen algunos productos en uso y otros en exploración. Para la primera forma, debido al auge de Ethereum y la exploración de otras cadenas que imitan a Bitcoin, la escalabilidad de segunda capa basada en la cadena es relativamente más fácil, y hay más casos de referencia. La segunda forma, basada en la distribución, suele ser más difícil y su desarrollo es un poco más lento, representado por la red Lightning. La tercera forma es muy controvertida, porque no parece ser una construcción de segunda capa, pero parece haber cumplido con las funciones de una construcción de segunda capa.

¿Cuál de las soluciones de construcción de segunda capa es mejor? Usamos un resultado de mercado como criterio de evaluación, la solución cuya red de segunda capa tenga un mayor valor total de fondos bloqueados (TVL) es la mejor opción. Con el tiempo y el desarrollo de la tecnología, esta mejor solución será un proceso cambiante.

La definición de la segunda capa de la red de Bitcoin es que siempre que se base en la red de Bitcoin y establezca una conexión técnica con la red de Bitcoin, y algunas características sean superiores a la red de primera capa de Bitcoin, se considera construcción de la segunda capa de Bitcoin. En otras palabras: siempre que se consuma BTC como gas, y BTC sea el activo subyacente, cualquier sistema que expanda el rendimiento de Bitcoin se considera construcción de la segunda capa. Según este criterio, deberíamos reconocer un tercer tipo de construcción de la segunda capa, es decir, la construcción de la segunda capa con estructura centralizada.

El desarrollo de la tecnología del Bitcoin en sí, como la modificación de OP_RETURN, Taproot, firma Schnorr, MAST y Tapscript, debería diseñarse con el objetivo de conectar la capa uno y la capa dos, y no se deberían utilizar estas tecnologías para desarrollar funciones en exceso, ya que la red de la capa uno, por mucho que se expanda, no tendrá un avance cualitativo, es necesario llevar a cabo la construcción de la capa dos. Sin embargo, en ausencia de mejores productos de capa dos de Bitcoin, estas capacidades tecnológicas para conectar la capa uno y la capa dos serán utilizadas en exceso durante un tiempo.

2.1 Construcción de Capa 2 basada en la cadena

Las cadenas de imitación de Bitcoin tempranas realizaron diversas exploraciones, como "Colorcoin"( monedas de color), "CovertCoins" y "MasterCoin"; varias cadenas de imitación de Bitcoin de escalado, como BCH(Bitcoin Cash), BSV(Bitcoin SV), BTG(Bitcoin Gold); varias tecnologías de cadenas laterales se basan en casos de construcción de expansión de cadenas, se puede decir que es una forma amplia de segunda capa.

Incluyendo Ethereum, que también es una exploración de mejora basada en Bitcoin. Vitalik, al no poder convencer a otros equipos de proyectos, formó su propio equipo para publicar un libro blanco y desarrollar un nuevo sistema de blockchain, abordando las imperfecciones de Bitcoin: el sistema UTXO sin cuentas, el lenguaje de ejecución no turing completo, la mala escalabilidad, entre otros problemas. Aunque esta exploración de Ethereum no es directamente una construcción de segunda capa sobre Bitcoin, desde un punto de vista amplio, es una exploración de construcción basada en la cadena.

La exploración de mejoras en Ethereum respecto a las imperfecciones de Bitcoin, así como el desarrollo y la validación de la segunda capa en Ethereum, han proporcionado un caso de referencia para el desarrollo de redes de segunda capa basadas en cadena para Bitcoin. Variadas soluciones de Rollup, soluciones entre cadenas, tecnologías de canales de mensajes, y la propia tecnología de fragmentación de Ethereum, han hecho que el ecosistema tecnológico de Ethereum florezca, lo que llevó a muchos a creer que la dirección y el futuro del desarrollo de las cadenas públicas ya estaban determinados, y que el ecosistema representado por Ethereum había triunfado.