LNP/BP 简介（一）

作者：GIACOMO ZUCCO

来源：https://giacomozucco.com/layers-before-bitcoin

原文发布于 2020 年 7 月。

闪电网络（Lightning Network）是一个相对较新而且还在快速开发中的系统，有望在比特币的基础上带来便宜、快速和隐私的支付。它现在已经投入到生产环境中了，许多人每天都在用它。但这就是全部了吗？它会不会只是冰山一角呢？海面以下的部分，有没有可能会对我们已知的互联网（Internet）的某些部分产生重大影响呢？听起来是痴心妄想是吧？先别急，容我细说。

引言

我们先来解释以下 “LNP/BP” 这个神秘的缩写词。在过去一年中，这个词已经变得很常见了，看看一些比特币狂热粉是如何传播它的吧：我在我的推特简介上写了它，引来一些比特币友加入（一些随手摘出的例子：甲、乙、丙、丁、戊、已、庚、辛）。为了宣传这个词、反对使用更不准确的 “BTC/LN”，我还跟我的朋友 Vortex 爆发了一场长时间而且嘈杂的推特争吵（他喜欢用 “BTC/LN” 来表达同样的基本概念 …… 但最终屈服于我的固执）。

- 在推特上搜索 “LNP/BP”，从中选出值得做你知交好友的一些（然后把其他人都拉黑举报 : ) ) -

对我来说，它没有止步于推特：跟 Maxim Orlovsky 一道，我甚至决定用它作为一个小小的非营利协会的名字；这个协会的目的是资助比特币相关的研究和开发项目（包括：RGB、Magical、Proofmarshall、Storm、Lightspeed，等等）。

- LNP/BP 非营利组织的 GitHub 库 -

那么，这个缩写究竟是什么意思呢？很容易看出来，这是尝试把比特币类比成互联网：更准确一些来说，是被称为 “TCP/IP” 的互联网协议套件。这显然是跟 “分层架构（layered architecture）” 有关，而不是 “整体上” 有什么相似之处，但是，到底什么比特币的 “层级” 呢？这里面似乎有很多混淆（至少是术语层面的，但也有可能概念层面的）。整个闪电网络是真正的比特币的 “layer 2（二层）” 吗？如果是的话，那么一条通道又是什么呢？Liquid 联盟侧链真像某些人说的那样是一个 “layer 1.5”吗？还是像我半开玩笑说的那样，是一个 “想象的 layer i”？如果强大的联盟侧链算是 “layer”，那么使用多签名冷存储方案的托管型交易所是不是也算呢？这还没讲到 statechain、通道工厂、RGB 资产、基于 OP_RETURN 的写入系统呢。所有关于 “layer 3” 系统的宣传，是不是就像 “web3” 那样，都是无意义的噪音呢？

- 想要知道它到底是什么、不是什么，从 “第二层” 就开始让人一头雾水 -

本文的目的就是想总结、澄清关于 “LNP/BP” 缩写词的讨论并形成系统化的表述，希望能减少混淆。

比特币以前的分层思想

“抽象层级（abstraction layer）” 的概念显然比比特币要古老。一般来说，你可以把 “层级” 理解成一种心智模型，用来给所有能够有意义地切分成有顺序的子系统系列的复杂系统打标签；有顺序意味着，每一个层级都严格依赖于前一个层级。这就是为什么我们要使用垂直并置的东西来做类比：在垂直并置的结构中，“上面” 的东西都站在 “下面” 的东西之上，而下面的东西通常来说都更难以安全地触及、移动和变更（就像叠叠乐的高低楼层一样）。

- 层层向下（就像乌龟） -

这种类比的一个非常棒的例子来自建筑学（比互联网还要古老）：一栋建筑的不同 “剪切层（shearing layers）” 代表着这栋建筑的不同方面，每一层都有不同的时间尺度和不同的寿命。

- 一栋楼里面的剪切层 -

在计算机科学中，软件/硬件 二元性也可以被当成这个概念的一个明显的例子（有时候会加入额外的中间层，叫做中间件、固件，等等）：底层电子组件的复杂物理配置，也可以用更抽象、更简单的方法（作为一些有趣的功能性 “信息化配置”）来描述。

- 随手选出的计算机科学层次三角形 -

4 层的 TCP/IP 模型，以及它的 “学术型/官僚型” 竞争对手，7 层的 OSI 模型，可能是分层架构最著名的例子。在 OSI 模型中，“layer 1” 是 “物理层”，传输实际的原始比特流；“layer 2” 是 “数据连接层（datalnke）”，定义数据的序列化格式；“layer 3” 是 “网络层”，决定数据要选择的路由路径；“layer 4” 是 “传输层”，管理传输协议；“layer 5” 是 “会话层”，维护连接并控制端口和会话；“layer 6” 是 “表现层” ，管理数据的格式和加密；“layer 7” 是 “应用层”，管理最终的人机交互。

- 比较 ISO/OSI 模型和 TCP/IP 模型的不同层级 -

同样的心智模型在许多子领域中也得到了一致的重用，从 OpenGL 渲染到面向对象的编程，这一切都跟 信息隐藏、封装、隧道化、模块化、标准化、重用、非齐次的事件依赖性、通过隔离实现安全等概念有关。

比特币中的 “重新解释层”

在比特币的世界里，“层级” 一词最开始的用法就是常见的、跟互联网相关的用法，与在矿工和节点间传输区块和交易的信息传输有关（例子见这个和这个）。

- 我在 Bitcointalk 上找到的最先讨论 “比特币上的新层级” 的帖子 -

“比特币上的层级（layers on top of Bitcoin）” 这个表达的新含义是在 2013 年随着 “Mastercoin” 协议的推出而出现的（Mastercoin 今天已经品牌重塑为 “Omni-layer”，因为就像一些中心化的 “基金会” 开展 “ICO” 后出现的那样，Mastercoin 也出现了交付、治理和透明性问题，所以有此必要）。

- Mastercoin 的朋友们不好意思，但你们都知道这就是真相 -

Mastercoin 是一种协议，让一些（有效）的比特币交易可以经过一些额外语义的 “透镜” 得到重新解释，从而允许发行定制化的数字资产（用来表示借条、股份、期权、版权、投票权、收藏品、证书，等等）以及创造复杂的合约（可以支持原子化的点对点交易所、博彩、金融衍生品、股息分配，等等）。Mastercoin 的主要开发者 J.R.Willett 解释道：“我们是比特币上的一个协议层，可以为比特币加入额外的特性。我们使用比特币，就像电子邮件使用底层的 TCP/IP 一样。”

- MasterDoge：一个狗狗币本位上的第二层（这个评语由 Elso Musk 赞助） -

其它按此 “第二层” 定义加强了比特币的项目也紧随其后：从 Mastercoin 的竞争对手（与 Mastercoin 非常相似，只是没有可疑的 ICO 模式）到许多的染色币（Colored Coin）（将被发行资产的表示从更高的抽象层的合约模式中分离、交回给 “下面” 的比特币原生的脚本系统）。当时，这些实验的大类名称是 “比特币 2.0 协议”。在一篇写得很好的博客中，年轻记者 Vitalik Buterin （即将发起 ICO）将它们定义为 “元协议（meta-protocols）”（可以说这不是一个很好的措辞，因为这个表达已经暗示了一些截然不同的东西：可以定义其他协议的协议）。但 “layer 2 协议” 这个表达也变得流行起来。

- 哈哈，看看上面作为 “比特币 2.0” 的代表的项目你还记得几个？ -

因为它们一般都使用比特币交易内的 “OP_RETURN” 脚本操作码，这些协议实际上也可以理解为 “layer 3”，而它们的 layer 2 就是对这个操作码的信息负载的解释，这些 layer 2 也可以用在一些比数字资产发行更简单的事情上。一个历史案例是 Eternity Wall 手机 app（因为创始人诚实地承认这种方法的不可扩展性，这个 app 已经停止运行了，创始人也转向了 OpenTimestamps 公证服务），使用这个 app，你可以在一个简单版的 “区块链上的社交网络” 中回复和点赞其他人的信息（不像少数今天仍在活跃、自诩为扩容方案的山寨币，这个方法能显然不能扩容）。

- Eternity Wall 无法扩容，但它很新潮 -

我们可以将这些思路概念化为 “重新解释层” 或者说 “基础设施重用”。这些二层的每一个 “事件” 都是一笔实际上有效而且得到第一层区块确认的比特币交易；然后这些比特币交易被更高层的语义重新解释，从而不再仅仅是一笔比特币转账。作为一种经济资产的比特币（也即小写的 “btc”）并不一定会被重用，但作为技术基础设施的比特币（大写的 “BTC”）被用来转移更多类型的资产。

比特币的 “省略层”

“比特币上的第二层” 的第二种用法，也是完全不同的用法，出现在因为比特币一开始被理解为 “全局共识（global consensus）” 协议而导致的几个问题的辩论中。虽然比特币对多重花费问题的去中心化解决方案（“时间链（Timechain）”）是毫无疑问的天才，但这也使得它内在无法扩容。它假设了网络中的每一个节点都必须永远跟踪发生的每一件事情：每一笔得到区块确认的交易，都必须被每一个使用这个系统作为完整历史记录的参与者下载和验证，直到永远。这也产生了验证的隐私性问题和同质性缺陷，使得所有的司法追踪和去匿名化尝试成为可能。

- 我在 “Discovering Bitcoin” 系列中回收了这个表情包。但你必须承认，它真的太形象了，一定要重复使用（译者注：图中文字意为 “你的时间链很棒，就除了那些完全无法接受的缺陷：隐私性和可扩容性”） -

不存在简单的解决方案：如果你严格限制了时间链的区块大小和频率，那么所有节点的验证负担将维持在可控状态，但是，“区块空间” 的供给将无法匹配需求，使无法满足的交易手续费和等待时间都大大提高。而反过来，如果你允许大小和频率提高，那么 “区块空间” 的价格将下降，而运行节点的成本将不断提高，并使整个系统的拓扑图趋于中心化。

- 不同的取舍（以及难以阅读的糟糕表情包范例） -

有一种聪明但高难度的办法，可以绕过全局共识系统的基本限制，而且无需牺牲其去中心化：将一些活动迁移到一个免信任、免准入的 “第二层”。大部分用户都无需每个区块都提交交易，所以大部分的流通都可以在公共的时间链外发生，时间链只需用于解决冲突和定期结算。这种方法最著名的例子，毫无疑问就是闪电网络：在这个系统中，有效的比特币交易可以在成对的伙伴间转播，而无需广播并得到时间链的确认；而且，伙伴们还可串联成一条 “路由路径”，帮助支付者将价值转发给路径末端的接收方。

- 这表情包就不用我多解释了吧？ -

这背后的思路有点类似于我们在普通法系中对法庭和合约的使用方法：法庭可以创造公开可见的判例，从而形成一种 “法律的全局共识”，但这个过程很长、比较昂贵而且会导致隐私曝光，所以大部分的交易参与者通常都签订私人合同，当且仅当产生冲突或需要定期的公开审计时才寻求法庭的验证和强制执行。高级的比特币脚本可以用来保证整个操作是信任最小化的：与实际的司法审判不同，时间链结算的过程可以避免人类的偏见和腐败，基本依赖于密码学、激励和代码。

- 激励和密码学总是比律师和法官要好，包括在你决定要邀请谁来参加派对的时候 -

闪电网络不是唯一一个这样的例子：还有其它一些需要参与者在协议外交互的高级合约，比如 CoinJoin、PayJoin 和 CoinSwap（以及未来可能出现的，不同形式的签名聚合协议），都可以被认为是在第二层发生的，取决于具体场景，只有一部分最终出现在了时间链上。

- “（跨输入的）签名聚合的好看图解（跨输入的那部分尤其好）” -

我们可以将这种思路概念化为 “省略层” 或者说 “资产重用”。这种第二层的每一个 “事件” 都是一笔实际的比特币转移，并且这些转移最终都是可以到第一层结算的；即使大部分这些比特币交易并没有被广播到整个网络中、得到时间链的确认，它们的构造方式使得它们都可以保证一定的安全性。作为技术基础设施的比特币未必被重用了，但作为经济资产的比特币被用来协助了更多的价值转移。

与信用交易的区别

有趣的是，这些 “链下” 的解决方案可能有点类似于商品货币背景下的信贷系统。举个例子，拿黄金来当货币，也是很难扩容的（虽然难以扩容的理由跟比特币完全不同）：贵金属的硬币的储存、转移和验证都是非常昂贵的。这也是为什么，从中世纪以来，人们开始储存、使用和验证由受信任的第三方发行的 “纸黄金” 而不是真实的黄金，等有需要使用黄金时再赎回。在金本位的高峰时期，可以将全球货币系统细分为三个 “层级”：实体黄金，偶尔在终端用户间交易，但更多时候是由中央银行作为储备保管在仓库里；央行的票据，大部分由商业银行持有；商业银行的票据，被大部分终端用户所用。

- 纸做的黄金凭证 …… 如果你没有别的选择，这也不算坏 -

讽刺的是，虽然基础性的 “layer 1” 从现代的法币系统中消失了（央行给你的凭证没法换回任何东西），在塔的顶上，新的 “层级” 激增。举个例子，今天的终端用户在使用一些 “FinTech（金融科技）” 应用比如 Paypal、Venmo、GPay、支付宝和 ApplePay 时，从技术上来说，他们是在使用 “layer 6”，主要依赖于背后的传统银行关系；而传统银行关系代表着 “layer 5”，基于国际代理银行网络；国际代理银行网络（“layer 4”）又基于各国的中央银行在本国司法辖区内的行政垄断，也就是 “layer 3”；layer 3 又基于更根本的 “layer 2”，美联储。（再说一遍：“layer 1” 已经消失了：你再也不能拿回实体黄金了）。

- 一图讲清楚法币本位 -

尽管表面上相似，还是要澄清，在目前的比特币世界中占主导的 “第二层” 方案，实际上跟前述货币系统中的 “信用层” 有极大的区别！举个例子，闪电网络上的交易绝对不是对未来交易的承诺，也不是某些受信任的第三方发行的 “信用”。他们是确凿的、完全有效的比特币交易；只要你想，就可以广播到网络中并得到时间链的确认，所以他们有基于博弈论和密码学的强大安全性和公平性保证，跟基于社会声誉、法律条款和直接信任的 “信用” 完全不同！

- 闪电网络里的比特币不是一种以比特币计价的信用，它们就是比特币 -

这种信任最小化的第二层可以存在，是比特币的前辈们连想都没想过的事！一个典型例子是比特币的传奇人物 Hal Finney，他在比特币诞生两年后想想比特币未来如何扩容时，想的是一种混合方案：一个免信任但不可扩展的 layer 1，搭配一个可扩展但基于信任的竞争性 “比特币银行” 的网络。当中本聪自己提出现在所谓的 “链下支付通道” 最初想法时，意料之外的东西到来了：第二层可以不基于受信任的第三方，而基于可以自我执行的机制。中本聪最初设计的结构有缺陷，所以包括 Jeremy Spillman、Christian Decker、Joseph Poon 在内的开发者花了好几年时间来修正这个概念，然后将它与 “原子化信用路由” 的互补概念结合起来（后者在比特币前就已经存在了，见最初的 Ripple 项目）创造现在的闪电网络。而这个革命性的历程还没有到达终点：Eltoo 提议就是一个例子。

- 来自权威的观点总是错的，除了 Hal Finney 的。那么，如果 Hal 也这么认为，就证明了我的观点 -

基于信任来存储和转移比特币资产的 “层级” 依然可以存在（而且实际上它们真的存在：今天的大部分在线交易所就是这样的），但它们与闪电网络这样的方案所体现的 “层级化” 完全不同。在前者中，被转移的不是比特币，而是以比特币计价的信用；而在后这种，实际的比特币使用有效的比特币交易完成转移，这些有效的比特币交易恰好遵循了另一种抗多重花费策略，而不是马上发布的全局共识的时间链上。

混合思路

当然，基于信任的社会 “层” 与信任最小化的技术 “层” 之间的区别并不总是截然分明的。一方面，举个例子，闪电网络中一个节点可以决定建立一个密码学和博弈论保证较弱的支付通道，因为交易对手是声誉卓著的（比如说是网络中的一个很大的流动性中心，连接着一个著名而且声誉良好的金融服务）。另一方面，一个传统的、完全托管的交易所，也可以为了增加客户信任自己的理由而开源其技术细节，比如说他们的（基于多签名和 HSM 的）冷存储制造商；并实现复杂的 “保证金证明”、“偿付能力证明”和 “所有权证明” 策略，用密码学来保证所有人都可以独立验证这些证据。在两个极端之间可以有许多不同的取舍组合，模糊了居于信任的社会层和信任最小化的技术层之间的区别：在一些特定的闪电网络技术内，Statechains 可以取代标准的 Dryja-Poon 支付通道，而一些托管型交易所也可以升级自己的密码学可证安全性的流程，成为一个成熟的动态的强大的联盟。

- “省略层” vs 信用层（以及混合方案） -

在上述的 “重新解释层” 和 “省略层” 之间，确实有可能存在一些混合方案：例如，RGB 项目可以被认为是利用比特币基础设施来管理不同的已发行资产，但它在技术上也跟闪电网络有密切的关联，而且是围绕着 “客户端验证（client-side-validation）” 的一场实验，其最开始的想法是在一系列不同的基础设施上管理比特币资产。一个类似的东西是在 Liquid 侧链上发行资产，或者是资产的 Proofmarshal 提议。

- “重新解释层” vs “省略层”（以及混合方案） -

这些抽象层之间的交集可能不容小视：理论上，你可以通过运行在 Liquid 联盟侧链的一条闪电通道，传输一个 RGB token（它代表的是一笔基于信任、以比特币资产计价的借条）。当然，我知道，你要花一些时间来理解一下这句话。

- 好吧，开始变得混乱了 …… 还有，那个紫色框的 “？？？” 是几个意思？ -

未完待续...