区块链中的区块链层L0、L1、L2、L3分别是什么
July 26th, 2023

区块链是比特币的底层技术,它一共有六层架构:数据层、网络层、共识层、激励层、合约层和应用层。

而这六层又分别和layer0、layer1、layer2有什么样的关系呢?话不多说,我们用下面这张图给您说清楚!

看到了吗,这六层分别对应这样L0、L1、L2。

Layer 0又称数据传输层,对应OSI模型的底层,主要涉及区块链和传统网络之间的结合问题。

Layer 1扩容方案又称链上扩容,指在区块链基层协议上实现的扩容解决方案。

Layer 2扩容方案又称链下扩容,指不改变区块链底层协议和基础规则,通过状态通道、侧链等方案提高交易处理速度。

而上图中没有提及的Layer3指的是客户端应用层,所以未在区块链的逻辑技术里面提及。

在区块链行业中,可拓展性、Layer 0/1/2/3无疑是一系列经常被提及的术语。尤其是在现在,以太坊积极进行合并扩容的情况下,Layer 2可说是最热的主题之一了。

那么什么是区块链的Layer 0、Layer 1、Layer 2、Layer 3,这三层架构各自又有什么不同的特点、用途呢?今天就来分别讲讲这四层。

01 四层总览

话不多说,再上一张图。该图从由技术底层逻辑到客户运用往上排列,并举出了一些具体代表案例。

那接下来我们分别看看每一层的作用。

02 Layer0层

L0是底楼,这是互联网和硬件连接存在的地方,在这里比特币可以利用传统网络在第 1 层顺利运行。第 0 层有这样几个作用:

1)允许区块链相互交互 一个很好的例子是 Cosmos,它创建了一个可互操作的区块链生态系统,这要归功于其“ Tendermint IBC ”(区块链间通信协议)。

对于开发人员来说,这是巨大的进步。如果一个 Dapp 可以在一个区块链上运行,它也可以在其他区块链上自动运行而无需投入更多时间和资源在另一个链上构建相同的应用程序,只要它们是使用相同的第 0 层构建的。

  1. 更快、更便宜的交易 使用 IBC,PoS 共识可以实现跨多个链进行交易,导致最终确定时间几乎在瞬间发生(最终确定 = 当一个块被批准时,不能回滚,并且被认为是不可逆的)。这使得跨链交易所的交易更快、更便宜。

  2. 是开发人员的基础设施 有了L0的存在,开发人员不需要从头开始构建他们的区块链。许多功能都是预先构建的,可以立即实施。

03 Layer1层

第 1 层是在自己的区块链上处理和完成交易的区块链(例如比特币和以太坊)。这是诸如共识(PoW、PoS)之类的事情以及诸如区块时间和争议解决之类的所有技术细节运作的地方。

第一层最重要的三个方面是正在克服的区块链不可能三角困境:去中心化、安全性和可扩展性。但截至目前为止,仍然没有一个区块链能够同时很好地解决这三个问题。

04 Layer2

第 2 层是与第 1 层结合使用的第三方集成,Layer2诞生的主要目的便是为了提高可扩展性和每秒交易数(系统吞吐量)。

当你听到零知识汇总(zk rollups)、侧链或任何与加快事务吞吐量有关的事情时,大概率指的都是第 2 层。

05 Layer3层

第三层是应用层。L3 与 L2 相关,就像 L2 与 L1 相关一样。这是我们作为消费者实际与之交互的 UI平台。比如有人认为使用以太坊 Layer2 ,交易吞吐量仍然有限,而且 Gas 不够便宜,无法执行以订单簿为中心的CEX所需的所需交易,就需要依靠第三层分流。

目前在Layer1和Layer2之间使用的跨链通道非常低效且昂贵。所以将层级间与同层间的组合操作平移至Layer3可能是一个不错的选择,而且更易于实施。因为定制化的Layer3是通过Layer2而不是Layer1进行互操作,这显然会更便宜。

区块链技术的必要元素
数据层、网络层、共识层

**数据层(Data Layer)相当于区块链四大核心技术中的数据结构,即“区块+链”的结构。**从还没有记录交易信息的创世区块起,直到现在仍一直在新添加的区块,构成的链式结构,里面包含了哈希值、随机数、认证交易的时间戳、交易信息数据、公钥和私钥等,是整个区块链技术中最底层的数据结构。

**网络层(Network Layer)则类似于四大核心技术中的分布式存储,主要是点对点机制、数据传播机制和数据验证机制。**分布式算法以及加密签名等都在网络层中实现,区块链上的各个节点通过这种方式来保持联系,共同维护整个区块链账本,比较熟知的有闪电网络、雷电网络等第二层支付协议。

**共识层(Consensus Layer)则相当于四大核心技术中的共识机制,主要包括共识算法机制。**目前为止有 PoW、PoS、DPoS、PoW 和 PoS 结合、燃烧证明、重要性证明等十几种共识机制。

数据层、网络层、共识层三者构成了区块链层级的底层基础,也是区块链必不可少的三个元素,缺少任何一个都无法称之为真正的区块链技术。

** 02 
区块链技术的拓展元素
激励层、合约层、 应用层**

**激励层(Actuator Layer)包括激励机制和分配制度。**在区块链中一般指挖矿奖励,通过奖励一部分数字资产从而激励矿工去验证交易信息,从而维持挖矿活动以及区块链账本更新的持续进行;另外,还会制定一些相关制度,奖惩分明,激励记账节点,惩罚恶意节点。

**合约层(Contract Layer)自然就和我们最常听到的智能合约有关。**把代码写到合约里,就可以自定义约束条件,不需要第三方信任背书,到时间立即实时操作。当然除了智能合约,是区块链作为信任机器的重要层级,还有一些别的脚本代码、侧链应用等等。

**应用层(Application Layer)就很简单了,类似于手机上的各种 APP,即区块链的各种应用场景。**例如比特币、以太坊等就是区块链的应用项目,这个层面包括未来区块链应用落地的各个方面。


** 03 
小结**

一般把数据层和网络层归类为区块链中的协议层,合约层和激励层归为扩展层,即共识层。

六个层级之间相互独立又不可分割,了解层级之间的关系和各个层级的相关知识,就会对区块链形成整体的认知和系统的理解。

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