本開(kāi)始閱讀本文時(shí)，我們先了解什么是抽象性：在計(jì)算機(jī)科學(xué)中，抽象化（英語(yǔ)：Abstraction）是將數(shù)據(jù)與程序，以它的語(yǔ)義來(lái)呈現(xiàn)出它的外觀，但是隱藏起它的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。抽象化是用來(lái)減少程序的復(fù)雜度，使得程序員可以專注在處理少數(shù)重要的部份。一個(gè)電腦系統(tǒng)可以分區(qū)成幾個(gè)抽象層（Abstraction layer），使得程序員可以將它們分開(kāi)處理。

據(jù)稱Lightning和Plasma等第2層技術(shù)“在塊鏈的可擴(kuò)展性，互操作性和功能性方面取得了巨大進(jìn)步”。 但是，大多數(shù)第2層項(xiàng)目主要關(guān)注可擴(kuò)展性，偶爾也會(huì)提到互操作性。 為什么？ 這不僅僅是時(shí)間或發(fā)展階段的問(wèn)題。 這實(shí)際上應(yīng)該是這樣，第2層用于伸縮性而第3層用于互操作性。

擴(kuò)展和互操作性是互補(bǔ)的，但是通過(guò)不同的協(xié)議層可以最好地解決這些問(wèn)題。 為了說(shuō)明這一點(diǎn)，我將介紹分層協(xié)議體系結(jié)構(gòu)的目的以及第1，2和3層的角色。我還將解釋分離可擴(kuò)展性和互操作性如何改進(jìn)兩者的解決方案，其設(shè)計(jì)與互聯(lián)網(wǎng)本身驚人地類似。

分層協(xié)議的目的

總是有可能把多個(gè)獨(dú)立的問(wèn)題凝聚成一個(gè)復(fù)雜的相互依賴的解決方案。

RFC 1925：十二個(gè)網(wǎng)絡(luò)真相

互聯(lián)網(wǎng)是分層協(xié)議架構(gòu)的最佳范例，這種設(shè)計(jì)是互聯(lián)網(wǎng)增長(zhǎng)和實(shí)用性的關(guān)鍵因素。 不同的功能部分被分成彼此構(gòu)建的單獨(dú)協(xié)議，而不是在一個(gè)單片系統(tǒng)中捆綁在一起。

例如，因特網(wǎng)協(xié)議（IP）建立在不同的底層網(wǎng)絡(luò)技術(shù)或“鏈路層”協(xié)議上，例如以太網(wǎng)和WiFi。 由于IP被設(shè)計(jì)為單獨(dú)的層，因此它不依賴于任何特定的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，并且能夠以相同的方式在許多不同類型的有線或無(wú)線連接上工作。

分層協(xié)議體系結(jié)構(gòu)提供了許多重要的好處：

互操作性-IP通過(guò)抽象出不同的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來(lái)工作。只要鏈路可以發(fā)送數(shù)據(jù)，IP就可以通過(guò)它進(jìn)行通信。這意味著無(wú)論我們使用的是什么類型的底層網(wǎng)絡(luò)，我們都可以無(wú)縫連接。

可升級(jí)性-抽象使不同的層可以單獨(dú)進(jìn)化。雖然互聯(lián)網(wǎng)是在20世紀(jì)70年代建立的，但事實(shí)上，IP將不同的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)抽象出來(lái)，使我們能夠從撥號(hào)網(wǎng)絡(luò)升級(jí)到光纖和4G鏈路。更高級(jí)別的協(xié)議不需要更改，但隨著新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，我們的連接速度不斷加快。

多用途的通用基礎(chǔ)設(shè)施-IP也獨(dú)立于任何特定用例，這使得相同的基礎(chǔ)設(shè)施可用于從Web到電子郵件和IP語(yǔ)音（VoIP）的應(yīng)用。如果互聯(lián)網(wǎng)是專門為文件傳輸而構(gòu)建的，那么我們可能需要為每個(gè)不同的用例提供完整的獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)。相反，我們有一個(gè)可用于多種類型通信的互聯(lián)網(wǎng)。

分層是設(shè)計(jì)互聯(lián)網(wǎng)或價(jià)值互聯(lián)網(wǎng)等系統(tǒng)的重要工具，但決定哪些特征適合哪些層是最難的部分。太多的層使系統(tǒng)過(guò)于復(fù)雜，但過(guò)多的捆綁會(huì)妨礙互操作性和可升級(jí)性。

價(jià)值互聯(lián)網(wǎng)的協(xié)議棧

Interledger協(xié)議棧與Internet協(xié)議套件具有直接的并行性，這主要是因?yàn)槲覀儼l(fā)現(xiàn)將功能劃分為類似的層有助于解決各個(gè)級(jí)別的問(wèn)題。在這里，我將簡(jiǎn)要地介紹每個(gè)層，以解釋它們的角色，并展示將第3層集中在互操作性上的好處。

第1層：分類帳

區(qū)塊鏈和其他類型的分類帳就像支撐互聯(lián)網(wǎng)的物理電纜。數(shù)字通信最終通過(guò)有線和無(wú)線鏈路實(shí)現(xiàn)，這些鏈路連接各個(gè)設(shè)備并在它們之間傳輸數(shù)據(jù)。同樣，分類賬是價(jià)值互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)，因?yàn)樗鼈兪箖蓚€(gè)接受同一資產(chǎn)的人或在同一系統(tǒng)中持有賬戶進(jìn)行交易。

像物理電纜一樣，分類帳和區(qū)塊鏈需要在它們之上構(gòu)建額外的協(xié)議，以方便數(shù)據(jù)或金錢的傳輸。對(duì)于區(qū)塊鏈，主要問(wèn)題是在保持分散的同時(shí)，擴(kuò)展事務(wù)吞吐量和降低延遲。

分類帳注定會(huì)成為性能瓶頸，因?yàn)樗鼈冊(cè)谶壿嬌鲜羌械?。無(wú)論分類賬是以集中還是分散的方式維護(hù)，它都需要一個(gè)單一的、一致的、共享的賬戶和余額狀態(tài)，以確保資金不能“雙花”。更新大量共享狀態(tài)總是相對(duì)昂貴且緩慢。瓶頸將是分布式賬本中的共識(shí)速度，或者是集中式分類賬中單個(gè)機(jī)器的性能。提高分類帳的可伸縮性是非常有用的，但是使用第2層協(xié)議把常見(jiàn)和重復(fù)的事務(wù)從主分類帳中移出將增加吞吐量并更大程度地降低延遲。

第2層：局域網(wǎng)

用于擴(kuò)展區(qū)塊鏈的第2層解決方案類似于Internet堆棧的鏈路層協(xié)議，如以太網(wǎng)和WiFi。該層創(chuàng)建雙邊鏈接或局域網(wǎng)（LAN）*，允許直接連接的各方或設(shè)備在底層網(wǎng)絡(luò)上高效通信。

區(qū)塊鏈的第2層技術(shù)旨在通過(guò)使用一種程序化托管方式在底層分類賬上實(shí)現(xiàn)快速，廉價(jià)，高吞吐量的交易。此類別包括支付渠道和廣義狀態(tài)渠道等雙邊技術(shù)，以及包括Lightning和Raiden，側(cè)鏈和Plasma等支付渠道網(wǎng)絡(luò)在內(nèi)的多邊解決方案。通過(guò)允許成對(duì)或較小的賬戶持有者組進(jìn)行交易而不需要每次都與主分類賬交互，這些中的每一個(gè)都能夠?qū)崿F(xiàn)更快，更便宜的交易。

程序性托管

第2層解決方案的核心機(jī)制是程序化托管的一種形式。資產(chǎn)首先被放入主分類賬的持有賬戶，腳本或智能合約中。然后，兩個(gè)或更多方可以通過(guò)更新其本地狀態(tài)來(lái)執(zhí)行許多快速交易以改變托管資產(chǎn)的分配。如果當(dāng)事人想要關(guān)閉他們的分類賬關(guān)系，他們會(huì)將最終狀態(tài)呈現(xiàn)給主分類賬，主分類賬檢查其有效性并相應(yīng)地分配托管資產(chǎn)。

重要的是，底層分類帳提供的功能直接決定了第2層系統(tǒng)可以包含的功能類型，因?yàn)榉诸悗ぴ谒鼈冎С值某绦蚧泄茴愋头矫嬗兴煌?/p>

第2層解決方案必然與某些分類賬相關(guān)聯(lián)，因?yàn)樗鼈兝玫讓拥?層系統(tǒng)中的特定功能。

這就是為什么Lightning是用比特幣腳本定義的，Raiden使用特定的以太坊智能合約，Plasma實(shí)現(xiàn)同樣會(huì)使用明確指定的智能合約。

Lightning可以使用比特幣（如Litecoin）的特定（SegWit支持），而raiden和plasma可以與使用以太坊虛擬機(jī)（evm）的其他區(qū)塊鏈一起工作。但是，如果二層技術(shù)試圖支持具有非常不同功能集的分類賬（例如，不使用Segwit的Lightning或僅使用比特幣腳本實(shí)現(xiàn)的Plasma），則每種二層技術(shù)都會(huì)更糟。不過(guò)，這完全沒(méi)問(wèn)題！第2層擴(kuò)展解決方案可以并且應(yīng)該利用基礎(chǔ)分類賬提供的每一種功能。

第1層和第2層之間的緊密連接正是為什么我們需要一個(gè)單獨(dú)的層來(lái)實(shí)現(xiàn)互操作性。真正的互操作性完全取決于抽象，并且需要最小化協(xié)議使用的功能集?；ゲ僮鲗悠谕麖南旅娴膶又蝎@得的功能越少，它可以連接的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)就越多。由于第2層解決方案可以并且應(yīng)該利用特定的第1層功能，因此我們需要一個(gè)單獨(dú)的互操作層，使用盡可能少的分類帳特定功能。

第3層：互操作性

第3層的目的是抽象出不同第1層和第2層技術(shù)之間的差異，以連接非常不同類型的網(wǎng)絡(luò)。這是Internet協(xié)議（IP）在Internet上的作用，也是Interedger協(xié)議（ILP）在Internet中的作用。

互聯(lián)網(wǎng)棧的核心協(xié)議IP，在網(wǎng)絡(luò)間路由數(shù)據(jù)包，同時(shí)抽象出底層電信技術(shù)之間的差異?；ヂ?lián)網(wǎng)之所以成功，正是因?yàn)樗褂昧巳绱烁蓛舻某橄蟾拍?，能夠連接所有東西，從電話線（通過(guò)撥號(hào)）、蜂窩和衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，到專用光纖電纜-甚至信鴿。

IP需要底層網(wǎng)絡(luò)的唯一功能是發(fā)送數(shù)據(jù)的能力。它不依賴于任何附加功能，甚至不依賴于速度或可靠性。由于其簡(jiǎn)單的抽象，IP能夠創(chuàng)建一個(gè)通用的網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)，如今連接了超過(guò)一半的人口。

第2層網(wǎng)絡(luò)上的最小抽象

在價(jià)值互聯(lián)網(wǎng)中，ILP對(duì)價(jià)值進(jìn)行打包，就像IP對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行打包一樣。它在網(wǎng)絡(luò)上傳輸資金包，同時(shí)提取出資產(chǎn)和分類帳或第2層技術(shù)之間的差異。與IP一樣，ILP的核心是網(wǎng)絡(luò)不可知的包和地址格式。

ILP對(duì)底層的唯一要求是能夠發(fā)送值。它不需要任何特殊的事務(wù)類型、功能或程序托管。更快、更便宜的交易可以改善用戶體驗(yàn)，但即使是它們也不是嚴(yán)格要求的。

ILP的最小抽象實(shí)現(xiàn)了與所有類型的第1層和第2層網(wǎng)絡(luò)的互操作性，包括那些設(shè)計(jì)為不可互操作的網(wǎng)絡(luò)。迄今為止，它已被用于連接比特幣閃電網(wǎng)絡(luò)、雙邊以太坊支付渠道和xrp支付渠道-三個(gè)非常不同的第2層系統(tǒng)。正在進(jìn)行連接所有其他類型的第1層和第2層系統(tǒng)的工作。

第4層和第5層不是本文的重點(diǎn)，但您可以閱讀STREAMing Money和Data Over ILP來(lái)了解STREAM，這是受QUIC啟發(fā)的推薦的第4層傳輸協(xié)議。留意第5層的未來(lái)帖子以及基于ILP和STREAM構(gòu)建的特定于應(yīng)用程序的協(xié)議。

結(jié)論：分離伸縮性和互操作性

可擴(kuò)展性和互操作性是互補(bǔ)的，但它們本質(zhì)上是不同類型的問(wèn)題，最好由單獨(dú)的協(xié)議層來(lái)解決。Lightning和Plasma等可擴(kuò)展性解決方案在充分利用其基礎(chǔ)分類賬提供的全部功能時(shí)效果最佳。相反，像Interledger這樣的互操作性協(xié)議需要最少的抽象，使它們能夠跨不同類型的底層網(wǎng)絡(luò)工作。

分離鏈路層和互操作性層的一個(gè)微妙好處是互聯(lián)網(wǎng)還在不斷持續(xù)發(fā)展?；ヂ?lián)網(wǎng)協(xié)議是為空間大小的計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的，但它仍然適用于手機(jī)和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。通過(guò)減少底層網(wǎng)絡(luò)所需的IP功能，它還允許在底層技術(shù)上進(jìn)行顯著的技術(shù)突破。如果IP在開(kāi)發(fā)時(shí)建立在網(wǎng)絡(luò)的特定特性或API之上，這是不可能的。

我們離第1層和第2層區(qū)塊鏈或分類賬系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)還差得遠(yuǎn)。通過(guò)利用第3層來(lái)消除這些差異，我們可以構(gòu)建更好、更多的技術(shù)無(wú)關(guān)的用戶體驗(yàn)，同時(shí)考慮到未來(lái)的發(fā)展，這將使價(jià)值互聯(lián)網(wǎng)更快、更便宜、更高效。

后語(yǔ)*關(guān)于雙邊或多邊第二層解決方案是否更好，有一個(gè)有趣的開(kāi)放性問(wèn)題?；ヂ?lián)網(wǎng)堆棧也存在著驚人的相似之處，互聯(lián)網(wǎng)或者是IPv6，應(yīng)該建立在雙邊鏈接上，而不是局域網(wǎng)上。