1) 跳躍費用多簽名合約，可以減少上鍊儲存空間；2) 支援更靈活的邏輯與合約約束，為Layer 2 提供更多創新可能。 Shnorr簽名技術加上MAST結構，可以為BTC Layer 2專案提供更好的技術解決方案。
綜上，BTC Layer 2不同於以太坊Layer 2，其技術架構與實現也有獨特的困難與特性。 RelativeTo Ethereum, 想要完全去中心化、提高交易吞吐量、降低成本，仍需面臨一些技術困難和待解決問題。
原文標題：《深入探討比特幣二層概念》
譯文作者：Fishery Isla，Biteye
談起Layer 2大多數人都會想到以太坊的一眾二層項目，比如Arbitrum、Zksync、Optimism、StarkWare等，也有人會說Layer2概念起源於比特幣閃電網絡，後來Vtalik才應用到了以太坊上面發光大。這些都是事實，只是視角不同。
Layer 2 的概念並非比特幣或以太坊亮點，而是區塊鏈技術中的一個擴容技術的大方向。
第二層是指建立在主網之上的一套鏈外解決方案，目的是在不犧牲去中心化或安全性（敲黑板！！）的情況下提高交易吞吐量。
而隨著BTC擴容敘述的不斷發酵，支撐了五花八門的BTC Layer 2計畫。 Layer 2逐漸從以技術為導向的區塊鏈擴容路線變成了一個模糊的行銷標籤。
本文將針對此貼著BTC Layer 2 標籤的專案做一個簡單的技術整理。要注意，在這個由熱度主導的市場上，科技對行情的影響往往是次要的。同時由於作者本身，有些技術觀點可能會和嬰兒出現。歡迎大家加群討論。
全文不構成任何投資建議。
01 繞不開的老話題Layer 2 與側鏈的差別？
前面提到的Layer 2技術的目的是在不犧牲中心化或安全性的前提下實現主網擴容，因此在狹義上也不是一個單一的技術概念，而是包含了多種不同的方案和實現。
目前，最常見的Layer 2 技術有兩類：狀態通道（State Channel）和Rollups。
狀態通道是指在主網路上建立雙方新生兒方之間的通道，然後在通道內進行多次交易，只有在通道開啟或關閉時才需要在主網路上廣播交易。
BTC的閃電網路正式採用此方案，通俗的講，閃電網路的通道可以理解成一個多標籤位址，Bob和Alice在主網上分別向這個頻道（位址）存入BTC後，雙方透過閃電網路開展日常交易。
這些日常交易並不在主網上，因此節省了昂貴的Gas，直到有一天，雙方認為不再進行交易時，雙方可以向主網發起提款命令，該命令的簽名可以向BTC主網證明在雙方主網之外一系列交易本的真實性。
目前主網的安全理念會介入，為Bob和Alice結算並放款，因此，發生在閃電網絡之上的交易足以具備BTC主網的安全水平。目前，這種方案還沒有實現智能合約的先例。
Rollup 大家可能比較熟悉，以太坊上的Optimistic Rollups 和Zero-Knowledge Rollups 都是以太坊的Layer 2 擴展解決方案，旨在將複雜的執行和狀態存儲過程移至Layer 2 來提高吞吐量。
通俗的講，主網會驗證Layer 2定期提交到主網上的Proof以保證Layer 2賬本的真實性（這個驗證過程尤其重要）。
這樣，主網就可以「即時」掌控L2 帳本，待L2 資金跨回主網時，ETH 主網的安全意識將介入，主網的Layer 2 放款協議可以在不依賴第三方資訊來源的情況下，僅憑經過主網討論產生的數據來修復是否可以放款。
讀到這裡，相信引人注目的讀者可以認識到傳統的Layer 2的本質是一個安全性與主網相同的跨鏈橋。有了這個認識，我們就能很好的辨識側鏈了。
側鏈是指在主網之外建立一個獨立的區塊鏈網路（例如BSC），主網的意見能夠判定側臉跨鏈行為的合法性。
通往側鏈的跨鏈橋將主網上資產鎖定並映射到側鏈上，另外在側鏈映射出的資產可以實現交易轉帳等功能，而在側鏈回到主網時，主網的跨鏈橋協議只能驗證側鏈跨鏈發行的放款的消息本身的真實性，而不會驗證側鏈的貸款本。
如果跨鏈橋項目方作惡、惡意簽名，或是側鏈直接製造假帳本，主網路端的資金都會受到損失。
不難看出，如果依照傳統的L2定義，觀察主網是否可以驗證主網以外的帳本就能判斷一條鏈是否是Layer 2的關鍵。
有了這個觀念，很難解釋為什麼ETH 上線晚於BTC，卻可以實現反超，搶先一步做到了Layer 2 了。
02 BTC Layer 2 的技術困難－驗證
想要弄清楚BTC Layer 2的技術困難，要先了解為BTC Layer 2創造可能性的BTC Taproot升級。
Taproot 由比特幣核心貢獻者Gregory Maxwell 於2018 年首次提出。 Taproot 是一項比特幣協議的改進，最初目的是提高比特幣交易的隱私性和效率。
Taproot的核心思想是讓多種條件下的交易看起來像普通的單簽交易，從而減少鏈上資料的佔用和洩露，讓複雜交易（多簽、時間鎖定）像單一比特幣交易那樣執行。
Taproot 可以升級引入2 個重要的技術，用於為未來的BTC Layer 2 創造可能。
1）MAST（Merklized Abstract Syntax Tree 梅克爾抽象語法樹）；
2）Schnorr簽名；
MAST 是一種將複雜的腳本重組為多個子腳本，將它們組織成一個默克爾樹的結構，只有在滿足某些子腳本的條件時，才需要公開該子腳本的保密值和內容。這樣可以節省空間，提高靈活性，增加隱私。
Schnorr簽名是一種數位簽章演算法，可以實作多個簽章者合併成一個簽章者，並產生一個單一的簽章。這樣可以簡化多簽交易，降低費用，提高安全性，增加隱私。
MAST（梅克爾抽象語法樹）
MAST 的意義在於，在Taproot 升級之前，我們實現實現複雜的腳本條件，只能透過使用P2SH 位址，並且必須產生相同的儲存值的請求回腳本並將其包含到交易中。
而對於P2SH 的複雜條件，交易體積會變得龐大。 P2SH 位址裡的BTC，你必須產生具有相同雜湊值的請求回腳本將其包含到交易中。如果腳本中規定的用量條件太多，交易體積會變得龐大。
MAST 可以很好的解決上述問題，也因為如此才有了BTC Layer 2 發展的可能。
MAST 是梅克爾樹和抽象語法樹結合的一種。它是P2SH，賦予指定雜湊值的機制腳本，不同的MAST 是賦予指定默克爾根的雜湊值付款。
MAST將一個大的條件集合構成一棵哈希樹，簡稱默克爾樹。在這棵棵樹中，每個節點都由其子節點計算出來的雜湊。
樹根是一個哈希值，代表了所有條件的集合。這樣在交易中就只需要包含這個根哈希，而不需要把所有條件都隊列來作為，縮小交易大小的作用。
首先分別對所有腳本（條件）做分區計算；然後將計算得到的分區值與分區分區值組合起來進行分區計算，產生一組新的分區值。不斷重複這兩個分區計算的過程，直到計算出最後一個雜湊值狀況。
這個哈希值就是默克爾根。
MAST 可以將比特幣交易與一棵默克爾樹相關聯，這棵樹上的每個葉子節點代表一個解鎖比特幣的條件。
要花費這些被鎖定的比特幣，需要建立一個符合默克爾樹上某條路徑所對應條件的解鎖腳本。
網路只需要驗證這個腳本所對應的條件是否屬於默克爾樹的原始條件集合，否則驗證這個條件是否存在於默克爾樹之上。
一旦網路確認這個腳本（以及回應的條件）屬於梅克爾根，就知道這個腳本符合鎖定比特幣的要求，然後繼續驗證這個腳本。這樣我們就不需要把完整的腳本包含在交易中，從而減少了比特幣交易的規模。
需要說的是，雖然MAST 極大地減少了交易腳本佔用的空間，也提供了複雜的鏈上操作所提供的可能性，但語法樹這種結構所能實現的邏輯相對來說還是比較有局限性的，因此有些人聲稱「MAST 可以在比特幣上實現類似的智能合約的功能。」是不準確的。
目前BTC 主網還不支援實現像以太坊Layer 2 這樣的本帳驗證功能，這就意味著，BTC Layer 2 無法完全照搬ETH Layer 2 的技術架構，想要確保跨鏈橋安全，需要另闢蹊徑。
如果Schnorr簽章與MAST兩者結合，可以為BTC主網到Layer 2的跨鏈橋提供一個新的思路，這種技術也是目前BTC Layer 2專案的主流技術方案。
施諾爾簽名
Schnorr簽名是Claus Schnorr提出的數位簽章方案，因高效簡潔而聞名。它的優點在於可以將多個簽名聚合成一個單一的簽名，從而優化多簽場景下的驗證和認證流程。
舉例來說，在一個需要12 個簽章的多簽交易中，簽章可能需要佔用20 位元組的儲存空間，那麼這12 個簽章總共需要240 位元組來儲存。
Schnorr簽名將這12個簽名合併成一個統一的Schnorr簽名，只需要大約60位元組的空間。這樣就節省了許多儲存空間，可以用來容納更多的交易腳本資訊。
Schnorr簽名可以為所有nn的多重簽名合約提供隱私保護。其中，最典型的應用是閃電網路支付通道，因為它本質上是一個2-2的多重簽名合約。
而對於通用的mn (m
以2-3多標籤為例，相當於A、B解鎖或B、C解鎖或A、C解鎖透明狀況。這可視為一個多條件腳本，每個條件是一個2-2多標籤，因此也可以使用聚合政府而不是明確的多標籤定義。
這就是目前STX，BEVM等所採用的跨鏈技術基礎：透過建立專案由幾個二層節點控制BTC位址來實現跨鏈。
03 總結：BTC Layer 2 便攜式發展道路
基於前面的比較，BTC Layer 2 解決方案顯然不能簡單地複製以太坊第二層的設計，因為兩者之間有明顯的差異。
為了規劃正確的前進方向，BTC Layer 2 解決方案應專注於安全的本質，同時考慮到比特幣的獨特屬性。
比特幣基礎層採用了簡單的UTXO 模型和有限的區塊空間。
前面提到的即使MAST 的存在，BTC 主網仍然無法實現過於複雜的OP/ZKP 驗證邏輯。
這些目標了，BTC 與以太坊Rollup 不同，比特幣第二層解決方案不能定期提交鏈上的責任記錄進行驗證。在比特幣區塊鏈上儲存資料只能作為可用性檢查點，而不能實際進行驗證。
這一點是目前比較令市場擔憂的，對於BTC 信仰者來說，沒有BTC 參與的驗證，就失去了BTC Layer 2 的敘述；對於ETH 老用戶來說，安全性較弱於ETH Rollup 的技術方案也並不存在突出的吸引力。
去中心化跨鏈能力問題。
這是至關重要的Layer 2 的定義，要實現安全與主網共識的跨鏈橋在BTC 主網上的負載有關。目前傳統的比特幣跨鏈技術，如哈希/時間鎖、鉤子、交換和抵押簽名，無法提供足夠的信任保證。
在比特幣2021年的Taproot升級中引入MAST合約和Schnorr簽名的組合作為去中心化的比特幣跨鏈帶來的希望，是實現BTC Layer 2的主要突破點。
近期於Rollups的鏈上驗證，目前在開發中BTC Layer 2團隊需要主要深耕的方向是盡可能地提升跨鏈橋簽名的安全性。
而實現完美的Layer 2，只有比特幣能夠升級BIP 層，礦工更新底層程式碼，支援OP/ZKP 驗證和比特幣礦工的計算性能，才能實現類似ETH Rollup 的二層解決方案。要知道的是，這需要非常延長的時間，或永遠不會被礦工接納。
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