原文作者: Glimmer@Glimmerllx, William, Hankester @0x Hankester
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圖片描述https://www 3.ntu.edu.sg/home/ehchua/programming/blockchain/bitcoin.html
圖片描述https://hackernoon.com/exploring-the-feasibility-of-transitioning-btc-from-pow-to-pos
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圖片描述https://docs.safepal.io/blockchain-tutorials/utxo-what-is-it-and-how-to-use-it
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一級標題"Bitcoin whitepaper."
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一級標題https://www.ledger.com/academy/blockchain/what-is-proof-of-work
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BTC 市值佔比，來源:https://www.coinglass.com/zh/pro/i/MarketCap
長期以來，BTC 以其首創地位和極高的安全性受到用戶的追捧，然而，隨著加密貨幣用戶的壯大，BTC 難以滿足用戶對加密貨幣系統低手續費、便利、即時、保護隱私、資產多樣和應用多樣日益增長的需求。長期來看，BTC 的市值佔加密貨幣總市值的比例，在慢慢下降。相比Ethereum 的繁榮生態、Solana 低手續費和高TPS (Transactions Per Second)等各有千秋的公鏈，BTC 似乎除了知名度和安全性外，沒有其他核心競爭力，而面臨以下問題:
交易速度慢、確認時間長、不夠方便: BTC 每個區塊容量為1 M，每筆交易的數據的大概是250 B，因此每個區塊最多包含4000 筆交易。按照期望出塊時間10 分鐘計算，BTC 的TPS 只有7 左右。 BTC 上的交易需要等待6 個塊進行可信確認，這導致約1 個小時的最終確認時間。此外，BTC 上轉賬只能一次性把餘額全部轉出，找零需要聲明轉回自己地址，否則作為獎勵給礦工。這無法滿足用戶對交易便利和即時的需求。
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一級標題https://bitinfocharts.com/zh/comparison/bitcoin-transactionfees.html#3 y
改進BTC 的阻力與Layer 2 方案
技術難度:BTC 遇到的問題來源於老舊的技術方案不能滿足現在的需求，即使在BTC 上直接進行微調，也無法徹底解決問題，反而會衍生出新問題。如果對BTC 進行擴容，把每個區塊從1 M 提升為100 M，讓TPS 提高到700 ，會導致每年新產生近5 T 大小賬本數據，提高運行節點的門檻，影響系統的去中心化程度，增加系統風險。即使不考慮賬本數據大小的問題，按照互聯網帶寬中位數13 Mbps、區塊中每個交易大小為250 B 來計算，BTC 的TPS 上限為13 Mbps/8 Mb/250 B ≈ 6815 ，無法於Polkadot 、Solana 等能夠支持上萬甚至數十萬TPS 的公鏈相競爭。 Bitcoin Cash (BCH)對BTC 的區塊進行擴容，增大了BTC 的區塊大小，然而，BCH 的客戶端錯誤頻出，並且提高了全節點的運行成本，帶來中心化風險。在2019 年，為了對抗利用BCH 代碼漏洞的攻擊者，BCH 礦池發起51% 攻擊修改交易數據。
社區阻力:在安全性和擴展性之間，BTC 社區以安全性優先。 BTC 核心開發者出於對技術風險的謹慎，使得面對直接對BTC 進行擴展的建議非常保守。最簡單的擴展，是增加BTC 每個區塊的大小。對圖片描述圖片描述
圖片描述https://www.blocktempo.com/forks-history-5 years-review/
BCH 全網總算力歷史，圖片來源:https://explorer.btc.com/zh-CN/bch/insights-hashrate
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BTC 二層的目標和發展歷史
BTC Layer 2 是指比特幣（BTC）的第二層擴展技術，這類技術旨在提高比特幣的交易速度、降低手續費用，並增加可擴展性，解決BTC 面臨的一系列問題。
提高交易速度：
提高交易速度：降低交易成本：
降低交易成本：Layer 2 通過在BTC 鏈下批量處理交易，只把交易完成後的最終狀態寫入BTC 中，最終狀態和初始狀態中的中間交易和狀態則存在鏈下不在BTC 上同步，降低了交易手續費，並減輕比特幣底層區塊鏈的負擔。
增加可擴展性：Layer 2 技術的引入旨在緩解比特幣底層區塊鏈的可擴展性問題，使其更具容量應對未來交易量的增長。
近年來，Layer 2 是crypto 行業最重要的投資主題之一，但是其在大部分場景中特指以太坊的Layer 2 擴容方案，然而，BTC 的擴容方案要遠早於以太坊擴容提議的出現，甚至以太坊也是因為Vitalik Buterin 對BTC 改進提議被拒絕後才創建的。
2012 年，Pegged Sidechains 的概念首次被提出，其派生自雙向錨定（Two-way Peg），它使得資產可以在兩條鏈上無縫轉移。這一提議為之後的側鏈技術奠定了基礎。
2014 年，Blockstream 成立，開始研究和開發側鏈技術，以提高比特幣的可擴展性。
2015 年，Lightning Network 白皮書發布，托普爾（Tadge Dryja）和波光（Joseph Poon）是該白皮書的作者。 Lightning Network 是一種將小額交易從主鏈上分離出來的解決方案，通過創建雙向付款通道，無需在區塊鏈上記錄中間交易，只需要在BTC 上記錄最終狀態。
由於BTC 的設計較為簡單，本身並不具有靈活的可拓展性，因此早期BTC Layer 2 方案難以真正嵌入比特幣，因此也未引起較大反響。
直到2017 年，SegWit（隔離見證）升級激活，解決了比特幣區塊鏈中的交易可塑性問題，為Layer 2 技術發展提供了可能。
2018 年以來，開發者逐漸開始部署Lightning Network 節點，並獲得了一定的用戶和支持。據bitcoinvisuals 網站閃電網絡
閃電網絡
閃電網絡
閃電網絡最早於2015 年由Joseph Poon 和Thaddeus Dryja 在其白皮書中率先提出。閃電網絡使用微支付(micro-payments) 通道技術，將大量交易放到比特幣區塊鏈之外進行，只把關鍵環節放到鏈上進行確認。其交易過程如下類比：需要交易的用戶，開闢一個房間進行線下交易，進入房間時用戶質押貨幣獲得票據，使用新票據分配雙方質押的貨幣，交易完成後，走出房間時，交易結算，用戶憑藉最新的票據贖回貨幣。
閃電網絡的技術簡介
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圖片描述https://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp? tp=&arnumber= 8962150
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閃電網絡的支付通道和路由，圖片來源:https://cypherpunks-core.github.io/bitcoinbook/ch 12.html
然而，早期閃電網絡具有以下問題:
每次交易需要雙方操作：在通道內，每次交易都需要雙方進行簽名確認，不能單方轉賬
需要交易雙方博弈：如果A 和B 進行交易，A 使用舊的交易結果發起提現，B 只能在1000 個區塊時間內提交更新版本的交易結果作為反駁，否則A 的提現會生效
通道狀態管理: 用戶需要動態同步和備份通道的狀態，否則如果提交一個舊狀態，交易對手能夠發起欺詐反駁，請求索賠，獲得通道內所有資產
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OmniBOLT圖片描述
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OBAndroid圖片描述
一級標題https://github.com/omnilaboratory/OBAndroid
其他BTC Layer 2 項目
除了閃電網絡外，還有其他BTC Layer 2 項目正在發展之中:
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一級標題https://syscoin.org/news/syscoin-roadmap-2022
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圖片描述https://medium.com/@FedericoTenga/understanding-rgb-protocol-7dc7819d3059
一級標題https://www.rgbfaq.com/glossary/aluvm
BTC Layer 2 總結和展望
儘管比特幣作為全球最早、最安全、最知名以及市值最高的區塊鍊網絡，其生態發展一直在持續深化。例如，其最大的第二層網絡——閃電網絡的通道容量持續增長，Taproot 升級提升了比特幣的效率和隱私性，以及Taro 協議為閃電網絡引入了穩定幣支付和鏈上原生NFT。然而，與以太坊鏈上的比特幣數量相比，閃電網絡的比特幣容量相對較低，並且由於全節點數據同步和通道狀態管理，閃電網絡的使用門檻較高，用戶規模不如以太坊，但這種現狀可能預示著巨大的增長潛力，隨著閃電網絡相關生態的進一步發展，類似OmniBOLT 改進版本閃電網絡協議和降低使用門檻的OBAndroid 錢包持續開發，讓閃電網絡最終具備良好的安全性、可擴展性和易用性，被用戶們接受，或許能讓BTC 的市值再上一層樓。
同時也需要注意其他的Layer 2 項目發展，比如具備天然隱私保護的RGB 方案和兼容以太坊生態的Syscoin。這些項目不如閃電網絡有名，但是也能夠解決BTC 面臨的問題，並且具備其他方案無法相媲美的優點。然而，相比以太坊二層擴展項目，這些項目不夠知名，收穫的投資較少，也不像閃電網絡那樣得到BTC 核心開發團隊的支持，他們對BTC 的擴展落地，大概率會晚於以太坊擴展的落地，比如Syscoin 的Rollup 方案。在Layer 2 生態方面，似乎還是以太坊生態具備更好的良性循環，更受投資人的青睞。
在未來，我們可能會看到比特幣生態加速擴展。隨著閃電網絡基礎設施日漸完善並且吸引越多的關注，以閃電網絡為基礎的項目類似OmniBOLT、RGB，能夠從中收益，獲得更好的開發基礎、更多的用戶甚至更多投資。而Syscoin 這類兼容以太坊的BTC Layer 2 項目，也會從快速發展的以太坊二層生態中收益，加速其路線圖的進展。除此之外，對BTC 擴展方案的探討一直沒有停下: John Light 於2022 年提出的基於比特幣的zk-rollups 二層網絡將可能為比特幣帶來更多功能、更高的擴展性和更好的隱私性，同時保持其去中心化的本質；由前推特CEO Jack Dorsey 領導的公司Block 正在推動閃電網絡的流動性改進，這可能意味著比特幣生態將在支付、DeFi、NFT 等領域之外，開闢一條新的賽道，覆蓋更多的用戶。
[ 1 ] Nakamoto, Satoshi. "Bitcoin whitepaper." URL: https://bitcoin. org/bitcoin. pdf-(: 17.07. 2019) ( 2008).
[ 2 ] Poon, Joseph, and Thaddeus Dryja. "The bitcoin lightning network: Scalable off-chain instant payments." ( 2016).
[ 3 ] “Lightning Network Client Architectures.” URL: https://bolt.fun/guide/architecture
[ 4 ] Lin, Jian-Hong, et al. "Lightning network: a second path towards centralisation of the bitcoin economy." New Journal of Physics 22.8 ( 2020): 083022.
[ 5 ] 提高BTC 區塊大小的討論:https://bitcoin-development.narkive.com/3 MPEfZHu/elopment-block-size-increase
