区块链技术应用一直以来都是人们最关注的话题，而作为承载应用的公链，其性能决定了应用的上限，关于公链的技术进展同样受到关注。以太坊之后诞生的竞争公链，包括以太坊的升级，都致力于提高系统性能。在此前提下，多层（链）结构在公链中成为众多公链的选择，例如多层架构和链下扩容方案。对于多层结构，层级之间的互操作性是实现可用的基础，更重要的是位于不同层的资产要达到统一的安全性。本文主要对目前流行的多层区块链结构进行分析，说明安全来源和互操作性问题。

公链多层阶段的趋势

公链及智能合约的诞生给区块链应用提供了载体，但应用场景也受限于公链。区块链大规模应用的障碍之一是可扩展性（Scalability），即区块链的性能。可扩展性会限制区块链交易吞吐量，导致拥堵和交易费上涨，以太坊就常常面临这个问题。扩容是解决网络拥堵的根本方案，多层结构就是实现扩容的主要方式之一。通过多层结构，数据可以在不同的网络分区并行处理，提高系统的处理效率。例如以太坊的 Layer 2 扩容方案，以计算过程放到链下进行，最终结果传回链上的方式，增强区块链的信息处理能力。公链多层结构有不同的表现方式，有平行链和中继链、分片、Layer 2、主网和子网等。

公链中的数据和价值流转需要主网出块者达成共识，根据主网中的节点对多层结构是否感知，可以分为原生型多层结构和后天型多层结构两种模式。原生型多层结构的例子是 Polkadot，在设计之初就明确了信标链上的验证者负责维护网络安全以及平行链间的通信。在后天型多层结构中，主网对其他层级没有感知，不负责其他层上的任何功能，需要各层自行保证资产安全。无论是哪种类型的多层结构，它们的作用都是在保证资产安全和互操作性的前提下，实现整个系统的扩容，提高公链的处理效率。

公链多层结构的资产安全和互操作性问题

不同类型的公链结构在实现多层结构安全的方式有所不同，原生型多层结构需要上线时就对跨层机制和确保安全方面有完善的设计，在上线后很难改动。后天型多层结构会在主链的基础上进行改动，自行保证安全并且不需要主链参与，实施发现缺陷后可以及时更迭技术，更为灵活。在保证不同层间安全的前提下，多层结构的互操作是可用性的基础。与安全保证类似的，原生型多层结构中会预设跨层接口，而且互操作性的范围更广，后天型多层结构需要额外的桥连接才能实现跨片区的交互。

原生型多层结构

Polkadot

Polkadot 是一种异构多链结构，表现为中继链加平行链的方式，网络中共有三个角色，验证人（Validator）、提名人（Nominator）和收集人（Collator）。提名人可以将自己的 DOT 抵押给验证人，验证人负责维护中继链，中继链与多个平行链相连，每个平行链都会被分配一定数量的验证人，收集人负责收集平行链上的信息并生成验证证明发送给验证人。应用全部运行在平行链上，在网络需要扩容时，只需要增加平行链的数量。 (责任编辑：admin)