加密货币和区块链的普及程度呈指数级增长，用户和交易的数量也在快速增长。区块链的开创性显而易见，而可扩展性（系统在满足日益增长需求的同时不断成长的能力）始终是一个挑战。高度去中心化及安全的公共区块链网络往往难以实现高吞吐量。

这通常被描述为区块链三难困境，即一个去中心化的系统几乎不可能同时达到同样高的去中心化、安全性和可扩展性水平。实际上，区块链网络仅有三个因素中的两个。

但幸运的是，成千上万的爱好者和专家都在努力寻找扩展解决方案。其中一些解决方案旨在调整主要区块链的架构(Layer 1)，而其他解决方案则针对在底层网络之上运行的Layer 2协议。

导语

可用的区块链和加密货币如此繁多，您可能不知道您使用的是Layer 1还是Layer 2链。避开区块链的复杂性固然有其好处，但了解您正在投资或使用的系统是值得的。通过本文，您将了解Layer 1和Layer 2区块链之间的区别以及各种可扩展性解决方案。

什么是区块链Layer 1和Layer 2

Layer 1指的是区块链架构的基础层。这是区块链网络的主要结构。比特币、以太坊和BNB链就属于Layer 1区块链。Layer 2是指建立在其他区块链之上的网络。因此，如果比特币属于Layer 1，那么，在比特币之上运行的Lightning Network就是Layer 2的一个范例。

区块链网络可扩展性改进可分为Layer 1和Layer 2解决方案。Layer 1解决方案将直接改变原始区块链的规则和机制。Layer 2解决方案则利用一个外部的平行网络，来促进主链以外的交易。

为什么区块链可扩展性如此重要

想象一下，一座大城市和它快速发展的郊区之间新建的一条高速公路。随着通过高速公路的交通量增加，拥堵变得非常常见，尤其在高峰时段，从A地到B地的平均时间会显著增加。考虑到道路基础设施的容量有限，而需求却在不断增长，出现这种现象也不足为奇。

现在，有关当局能做些什么，来帮助更多上班族更快地通过这条线路出行呢其中一种解决方案是改善高速公路本身，在道路两侧增加额外的车道。但这并非总是可行，因为这个解决方案的成本不菲，会给那些通行于这条高速公路的人造成相当大的麻烦。另一种选择则是发挥创意，考虑各种与改变核心基础设施无关的方法，比如修建额外的服务道路，甚至沿着高速公路开通一条轻轨交通线。

在区块链技术的世界中，主要高速公路便是Layer 1（主要网络），而额外的服务道路则是Layer 2解决方案（提高整体容量的次要网络）。

比特币、以太坊和Polkadot均被认为是Layer 1区块链。它们是底层区块链，为各自的生态系统处理和记录交易，并拥有原生加密货币——通常用于支付费用和提供更广泛的效用。Polygon是以太坊Layer 2扩展解决方案的一个示例。Polygon网络定期向以太坊主网提交检查点，以更新其状态。

吞吐能力是区块链的一个重要元素。它是衡量速度和效率的标准，表示在某个特定的时间范围内可以处理和记录多少交易。随着用户数量的增加以及同时进行的交易数量的增加，使用Layer 1区块链可能会速度缓慢且成本高昂。对于使用工作证明机制而非权益证明的Layer 1区块链而言，更是如此。

Layer 1当前问题

比特币和以太坊都是存在可扩展性问题的Layer 1网络。二者都通过分布式共识模型来保证网络的安全。这意味着所有交易在验证之前，都要经过多个节点的验证。所谓的挖矿节点都争相解决一个复杂的计算难题，而成功的矿工将获得这个网络的原生加密货币作为奖励。

换句话说，所有交易在得到确认之前，都需要几个节点的独立验证。这种有效方法可将正确且经过验证的数据记录到区块链，同时降低了不良行为者攻击的风险。然而，一旦您的网络像以太坊或比特币那样流行，吞吐量需求就会成为一个日益严峻的问题。在网络拥堵的时候，用户将面临更慢的确认时间以及更高的交易手续费。

Layer 1扩展解决方案如何运作

对于Layer 1区块链，有几个选项可以提高吞吐量和整体网络容量。如果区块链使用工作量证明，转向权益证明可能是一种选择，这样可以增加每秒交易量(TPS)，同时降低处理手续费。尽管如此，加密社区对权益证明的好处和长期影响存在不同的看法。

Layer 1网络上的可扩展性解决方案通常由项目的开发团队引入。根据解决方案的不同，社区将需要对网络进行硬分叉或软分叉。一些小的变化是向后兼容的，例如比特币的SegWit更新。

更大的变化，如将比特币的区块大小增加至8MB，则需要硬分叉。这将创建两个版本的区块链，一个进行了更新，一个没有更新。提高网络吞吐量的另一个选择是分片。它会将一个区块链的操作拆分到多个更小的部分，可以同时而不是按顺序处理数据。

Layer 2扩展解决方案如何运作

正如上文中所讨论的，Layer 2解决方案依赖于平行或独立于主链运行的次要网络。

汇总

零知识汇总（最常见的一种）将链下Layer 2交易捆绑起来，作为一个交易提交到主链。这些系统使用有效性证明来检查交易的完整性。资产通过桥接智能合约保存在原始链上，智能合约确认汇总功能按预期运行。这样既保证了原始网络的安全性，又减少了汇总的资源消耗。

侧链

侧链是独立的区块链网络，有自己的一组验证者。这意味着，主链上的桥接智能合约并不会验证侧链网络的有效性。因此，您需要相信侧链的操作是正确的，因为它能够控制原始链上的资产。

状态通道

状态通道是交易各方之间的双向通信环境。各方将底层区块链的一部分封存起来，并将其连接到链下交易通道。这通常通过事先约定的智能合约或多重签名来完成。随后，各方在链下执行一笔交易或一批交易，而不立即向底层分布式账本（即主链）提交交易数据。一旦该集合中的所有交易完成，通道的最终“状态”将被广播到区块链上进行验证。这种机制提高了交易的处理速度，并增加了网络的总体容量。诸如比特币闪电网络和以太坊的Raiden之类的解决方案，都是基于状态通道运作的。

嵌套区块链

这种解决方案依赖于一组位于主要“父”区块链之上的二级链。嵌套区块链根据父链设置的规则和参数运行。主链不参与执行交易，它的作用仅限于在必要时解决争议。日常工作被委托给“子”链，这些子链在主链下完成处理，并将已处理的交易返回主链。OmiseGO的Plasma项目就是Layer 2嵌套区块链解决方案的一个实例。

Layer 1和Layer 2扩展解决方案的局限性

Layer 1和Layer 2解决方案都有独特的优势和劣势。围绕Layer 1可以为大规模协议改进提供最有效的解决方案。然而，这也意味着必须说服验证者通过硬分叉来接受变化。

验证者可能不想这样做，比如从工作量证明转变为权益证明时。转向更高效的系统将导致矿工失去收入，从而让他们失去提高可扩展性的动力。

Layer 2提供了一种更快速的方法来提高可扩展性。然而，根据所使用的方法，原始区块链的安全性很可能大打折扣。用户之所以信任以太坊和比特币之类的网络，是因为它们的复原力和安全记录。如果摒弃Layer 1的某些方面，您往往不得不依靠Layer 2团队和网络来提高效率和安全。

Layer 1和Layer 2之后是什么

一个关键问题在于，随着Layer 1的可扩展性增强，我们是否还需要Layer 2解决方案。现有区块链有所改进，且具有良好可扩展性的新网络已经创建。但想要提高主要系统的可扩展性需要很长时间，无法得到保证。最可能的选择是使Layer 1专注于安全性，并允许Layer 2网络根据特定用例定制服务。

在不久的将来，像以太坊这样的大型链很有可能仍占据主导地位，因为它们拥有大量用户和开发者社区。但其庞大、去中心化的验证者组和可靠的信誉为Layer 2解决方案目标奠定了坚实基础。

总结

自加密货币交易开始以来，对改进可扩展性的追求催生了一种双管齐下的方法，即Layer 1改进和Layer 2解决方案。若您拥有多种加密产品组合，则您很有可能已经接触到了Layer 1和Layer 2网络。现在，您已经了解了两者之间的差异以及它们提供的不同扩展方法。