上一篇中我们解释了针对比特币的链外扩容方案，闪电网络。通过一个博弈的设计，使得两个人之间的多次转账只需要在链上记录开头和最后两笔转账，然后通过多人之间的链下互转，实现任意两个人之间通过链外的通道（支付通道）完成转账。
如果把比特币的网络想象成一层的话，闪电网络就像是在这一层之上又添加了新的一层（下面看我灵魂画风的示意图）。这一层同样也是由节点互相连接组成，只不过比特币网络的节点的功能是收集转账、打包区块，而闪电网络的节点的功能是维护支付通道、匹配转账请求。能在闪电网络层完成的转账，就不需要动用比特币层。除了两种情况，一是当闪电网络层无法匹配到合适的支付通道时，只能使用比特币层完成转账，二是当闪电网络层出现作弊时，调用比特币层完成最终的反作弊确认。
对比特币来说，比特币网络是Layer 1，闪电网络就是Layer 2，通过在Layer 2层解决更多的请求来降低Layer 1的负载。这就是Layer 2扩容的基本思路。
比特币的情况比较简单，因为所处理的交易类型只有一种，就是转账，所有的设计只要能完成转账的功能就可以了，不需要任何扩展性。而对于支持智能合约的公链，比如以太坊来说，情况就复杂多了。
Layer 2概念的提出本来也是在以太坊之后，之前只有闪电网络。大家想把同样的思想应用在智能合约上，实现公链的扩容。比特币上保存的是支付信息，于是Layer 2实现的是"支付通道"。那对应的，智能合约公链上保存的是状态（state）信息，就是智能合约里面的变量的最新状态，那么Layer 2的功能就被叫做"状态通道（state channel）"了。
支付一般发生在A和B之间，所以可以看作两个人间的通道，在这个通道里两个人可以多次互相转账。但是如果是智能合约的话，可以实现很多不同的功能，完全不局限在两个人之间的转账，也不需要在多个通道间进行路由和匹配，所以其实也没有通道的概念了。
不管怎么说，智能合约的Layer 2想干的事情还是一样的。单层的公链中，每一次智能合约的调用、状态的更新，都必须在链上发起一个Tx，经过所有节点的共识、验证和记录后生效，就像是比特币的每此转账都要上链一样。
能不能设计一个Layer 2层，使得智能合约的执行可以在Layer 2层完成，无需进入Layer 1的区块链，只在需要链上进行清算，或者Layer 2出现作弊的情况下，才返回Layer 1进行确认。
无论是比特币还是通用的智能合约公链，其核心功能都是数据的记录和数据的共识。在加入了链外Layer 2层以后，数据记录功能不受影响，最大的问题来自于Layer 2层的数据是没有经过共识的，可以被篡改。因此如何防止Layer 2层的数据篡改（作弊），是Layer 2层的核心问题。
Layer 2层的反作弊思路也是很简单的：在利益相关方发现Layer 2层有人作弊后，需要提交作弊相关的证据到区块链上，区块链上的节点验证作弊行为真实后，执行惩罚措施，根据需要选择是否回滚作弊的操作。
Layer 2层的难点也在于作弊证据的记录、作弊证据的验证上面。难在两个方面，一个是在不同的应用场景下，作弊行为是完全不一样的，那么反作弊方案就会完全不一样。针对不同的场景设计出完善的反作弊方案，是非常困难的事情。
另一个难点在于，即使设计出了完善的反作弊方案，这个方案也可能无法在区块链上实现。因为最终对于作弊行为的验证，是需要在区块链上通过智能合约来执行的，假如验证所需要的计算量太大，验证本身就已经无法做到了。
这是我们在自己的项目开发中遇到的真实的问题，在以太坊上，用智能合约实现我们需要的验证的话，不说这个合约方法花费的gas超出我们的承受范围，当数据量稍微大一些，这个方法的执行甚至超过了以太坊的block gas的限制，根本无法完成执行。
再往下设计的话，就需要一个二层共识的方案了。区块链合约无法完成需要的计算，那么把计算本身也放到Layer 2的节点上，Layer 2节点之间再加入共识（比如PoS）的方案。这样子的设计就和侧链的方案更加接近了，也是在共识强度上更进一步的妥协。
和闪电网络相比，针对智能合约的Layer 2方案是经过了一层抽象的，闪电网络的功能非常固定，不需要考虑通用性。而智能合约可以实现各种不同的功能，比如我们可以用智能合约实现一个功能完全一样的闪电网络，也可以实现和闪电网络完全不同的其他应用。因此智能合约的Layer 2方案就需要考虑通用性和扩展性的问题了。比如针对Layer 2作弊的问题，能否有一个通用的解决方案。
我们来做一个对比，原生的闪电网络、用Layer 2框架实现闪电网络、用Layer 2框架实现其他功能。详情见下面的表格：
在实现支付功能这个例子中，支付通道、支付通道的路由，都是为了实现支付需求的非常具体的功能，只在支付中有用，不具备通用性。
而在最核心的Layer 2数据防作弊问题上，Layer 2方案也没有通用的解决方法。比如比特币中，针对支付功能设计的博弈方法，不是一个通用方法，在智能合约的其他应用场景中不适用。
总结下来，我会觉得针对智能合约的Layer 2扩容方案，是和具体的功能需求强绑定的，Layer 2只能作为框架，提供一个设计思路。具体的防作弊机制的设计，功能需求的设计，目前还是需要针对每个不同的应用场景来单独对待的。
当然随着区块链应用场景的不断增多，我们可以总结出更多的防作弊模式，把这些模式固化下来作为Layer 2的building block。到那个时候，Layer 2层的开发应该会容易很多。
Plasma是Vitalik和Joseph很早就提出的对以太坊进行链外Layer 2扩容的一个框架，思路基本就和上面提到的一样。应用这个框架其实不需要以太坊进行什么额外支持，只需要自己设计防作弊机制就好了。有几个项目使用Plasma的思想在以太坊上实现了闪电网络，其他的案例也不是特别多。
我们的项目主要是采用Layer 2的方案实现了内容发布和流转，以及针对内容筛选的经济激励体系。Layer 1采用的是以太坊。在防作弊方面，就像上面说的，由于验证需要的运算量巨大，因此我们在Layer 2引入了节点间的PoS验证。目前这个网络运转情况挺好，只是由于经济激励体系的机制设计还不够完善，还不能把启动Layer 2节点的权限开放出来。
总的来说，区块链性能的提升是一个系统工程，需要各个环节都有持续的提升，链上扩容、链外扩容、DApp的逻辑优化。只有这些环节都完善了，我们才能看到区块链的性能出现质的飞跃。
本文经「原本」原创认证，作者一个洋葱，点击“阅读原文”或访问yuanben.io查询【45PX0CX8】获取授权
网友评论