什么是Layer2？Layer2龍頭項(xiàng)目還有哪些？
摘要
1. 以太坊的擴(kuò)容路線有兩條：鏈上擴(kuò)容和鏈下擴(kuò)容。鏈上擴(kuò)容主要是使用分片技術(shù)，但由于開(kāi)發(fā)難度大，其發(fā)展緩慢；鏈下擴(kuò)容方案主要指Layer2，相對(duì)而言鏈上擴(kuò)容更易落地。伴隨DeFi等應(yīng)用爆發(fā)，擴(kuò)容需求迫切，因而市場(chǎng)目前更關(guān)注Layer2。在眾多Layer2解決方案中，Optimistic Rollup和ZK Rollup最被市場(chǎng)看好。
2.與ZK Rollup方案相比，Optimistic Rollup因其具有更強(qiáng)的可移植性，所以短期內(nèi)更容易落地；在強(qiáng)烈市場(chǎng)需求下，這又進(jìn)一步促使其會(huì)形成先發(fā)優(yōu)勢(shì)。從TVL鎖倉(cāng)量看，Optimistic系Layer2龍頭Arbitrum和Optimism已位列第四名和第六名，超越很多之前知名Layer1公鏈。
3.相對(duì)于Optimistic Rollup提款周期長(zhǎng)的問(wèn)題，ZK Rollup通過(guò)數(shù)學(xué)可靠性證明避免了這一問(wèn)題。但ZK Rollup無(wú)法完全兼容EVM導(dǎo)致其開(kāi)發(fā)進(jìn)度相對(duì)較慢，在一定程度上也喪失了先發(fā)優(yōu)勢(shì)。
4.Layer2龍頭項(xiàng)目有Optimism、Arbitrum、zkSync、Polygon和StarkNet；除此之外，知名的Layer2項(xiàng)目還有Immutable X、Scroll、Loopring等。
什么是Layer2？
談到Layer2，我們需要先了解以太坊的擴(kuò)容問(wèn)題。最初，以太坊的愿景是成為一個(gè)可編程的區(qū)塊鏈平臺(tái)，即世界計(jì)算機(jī)。然而，隨著數(shù)據(jù)量的增加，以太坊網(wǎng)絡(luò)一直面臨擁堵的問(wèn)題，這就要求以太坊在性能方面有很高的要求。因此，擴(kuò)容成為提升以太坊性能的主要解決方案，并成為市場(chǎng)關(guān)注的焦點(diǎn)。
以太坊有兩種擴(kuò)容路線：鏈上擴(kuò)容和鏈下擴(kuò)容。鏈上擴(kuò)容主要采用分片技術(shù)，是ETH 2.0的核心目標(biāo)之一。然而，分片技術(shù)的開(kāi)發(fā)非常困難。最初，以太坊計(jì)劃使用1024個(gè)分片，但由于技術(shù)上的困難，決定縮減至64個(gè)分片。然而，即使如此，部署64個(gè)分片仍然需要一段時(shí)間。由于DeFi、NFT等區(qū)塊鏈應(yīng)用的爆發(fā)，擴(kuò)容需求變得非常緊迫，因此市場(chǎng)將注意力轉(zhuǎn)向了鏈下擴(kuò)容方案——Layer 2，這是一個(gè)落地難度較低的選擇。
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，Layer2就是在主鏈旁邊建立一個(gè)新的鏈來(lái)實(shí)現(xiàn)擴(kuò)容。如果將Layer1類比于擴(kuò)大地基面積，那么Layer2就相當(dāng)于在現(xiàn)有建筑物上增加樓層。它們的主要目標(biāo)都是增加以太坊的可擴(kuò)展性，減輕網(wǎng)絡(luò)擁堵，降低高額的Gas費(fèi)用，并提高網(wǎng)絡(luò)效率。下圖展示了Layer1和Layer2的對(duì)比。
圖1：Layer1擴(kuò)容和Layer2擴(kuò)容對(duì)比圖
進(jìn)一步探討Layer2的技術(shù)解決方案，又可將以太坊 Layer2 解決方案劃分為：狀態(tài)通道、側(cè)鏈、Plasma、Rollups、Validium 和混合方案等。下圖展示了不同技術(shù)方案的主要區(qū)別：
圖2：Layer2具體擴(kuò)容方案對(duì)比圖
在眾多Layer2方案中，目前最受關(guān)注的是Rollup。Rollup在中文中釋義為"歸納"或"整理"。在以太坊網(wǎng)絡(luò)中，由于ETH網(wǎng)絡(luò)的帶寬限制，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)交易量較大時(shí)，Gas費(fèi)用通常會(huì)大幅上漲。Rollup的作用是將以太坊需要計(jì)算的內(nèi)容復(fù)制并發(fā)送到連接在以太坊之外的Layer2協(xié)議進(jìn)行計(jì)算。然后，將計(jì)算結(jié)果進(jìn)行壓縮打包整理，并重新發(fā)送回鏈上網(wǎng)絡(luò)。Rollup在Layer1之外執(zhí)行交易，但在Layer1上發(fā)布交易數(shù)據(jù)。由于交易數(shù)據(jù)包含在Layer1的區(qū)塊中，Rollup相當(dāng)于繼承了以太坊的安全性。根據(jù)壓縮數(shù)據(jù)的有效性（即數(shù)據(jù)正確性）不同的方案，Rollup可以分為Optimistic Rollup和ZK Rollup兩種類型。
Optimistic Rollup有何優(yōu)缺點(diǎn)
與ZK Rollup方案相比，Optimistic Rollup在短期內(nèi)更容易實(shí)現(xiàn)落地，主要原因是它具備更強(qiáng)的可移植性，這也進(jìn)一步促使其形成了先發(fā)優(yōu)勢(shì)。目前，基于Optimistic Rollup的龍頭項(xiàng)目有Optimism和Arbitrum，這兩個(gè)Layer2項(xiàng)目已經(jīng)發(fā)行了代幣，初步形成了先發(fā)優(yōu)勢(shì)。相比之下，基于ZK Rollup的項(xiàng)目如zkSync等則開(kāi)發(fā)進(jìn)度較慢。
據(jù)報(bào)道，2023年2月23日，Coinbase宣布推出基于Optimism OP Stack的以太坊Layer 2網(wǎng)絡(luò)Base的測(cè)試網(wǎng)；6月19日，BNB Chain基于Optimism OP Stack宣布推出opBNB測(cè)試網(wǎng)。此外，Arbitrum也取得了巨大的成功，并得到了眾多加密生態(tài)項(xiàng)目的支持。從總鎖定價(jià)值（TVL）的角度來(lái)看，目前Arbitrum和Optimism分別位居第四和第六的位置，超過(guò)了許多以前知名的Layer1公鏈項(xiàng)目，如Solana等。
圖3：主流公鏈和Layer2的TVL市場(chǎng)排名（來(lái)源：defillama）
Optimistic Rollup具有明顯的優(yōu)勢(shì)，但也存在一個(gè)致命的缺點(diǎn)，即需要解決欺詐證明的問(wèn)題，導(dǎo)致提款周期長(zhǎng)達(dá)一周。然而，Arbitrum和Optimism正在努力通過(guò)其他方式來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，以提升整體競(jìng)爭(zhēng)力。
在6月初，Optimism宣布將他們的L2 Rollup遷移到Bedrock。這個(gè)發(fā)布標(biāo)志著OP堆棧的首次正式上線，使OP主網(wǎng)成為最具成本效益的以太坊L2 Rollup代幣交換解決方案。此外，Bedrock還具有以下優(yōu)勢(shì)：將存款時(shí)間從10分鐘縮短至3分鐘；通過(guò)支持故障證明和ZK證明來(lái)增強(qiáng)證明模塊化；允許在單個(gè)Rollup "塊"內(nèi)執(zhí)行多個(gè)交易。完成Bedrock升級(jí)后，Optimism的下一步計(jì)劃是過(guò)渡到超級(jí)鏈。超級(jí)鏈?zhǔn)且粋€(gè)由L2（OP鏈）組成的去中心化網(wǎng)絡(luò)，共享安全性、通信層和開(kāi)源技術(shù)堆棧（OP堆棧）。
Arbitrum提供了四個(gè)核心產(chǎn)品：Arbitrum One是Arbitrum生態(tài)系統(tǒng)的第一個(gè)主網(wǎng)Rollup；Arbitrum Nova是一種AnyTrust解決方案，專為成本敏感和高交易量預(yù)期的項(xiàng)目設(shè)計(jì)；Arbitrum Nitro是一套技術(shù)軟件堆棧，驅(qū)動(dòng)Arbitrum L2，使Rollup更快、更便宜，并且與以太坊虛擬機(jī)（EVM）更兼容；Arbitrum Orbit是一個(gè)開(kāi)發(fā)框架，允許在Arbitrum主網(wǎng)上創(chuàng)建和部署L3。L3 Rollup，也稱為應(yīng)用鏈，對(duì)于結(jié)算交易到Arbitrum鏈起著至關(guān)重要的作用。它們是Arbitrum擴(kuò)展旅程的下一個(gè)階段的基礎(chǔ)，并且是實(shí)現(xiàn)其愿景的解決方案。
ZK Rollup有何優(yōu)缺點(diǎn)
和Optimistic Rollup相比，ZK Rollup在保證數(shù)據(jù)可用性方面更強(qiáng)。這意味著任何人都可以根據(jù)鏈上存儲(chǔ)的交易數(shù)據(jù)，還原出賬戶的整體狀態(tài)，從而避免因數(shù)據(jù)不可用而引發(fā)的安全風(fēng)險(xiǎn)。與Optimistic Rollup不同，ZK Rollup通過(guò)數(shù)學(xué)可靠性證明來(lái)解決提款周期過(guò)長(zhǎng)的問(wèn)題。在技術(shù)安全性方面，它幾乎與Layer1（以太坊主鏈）相當(dāng)，并且存款和提款操作可以根據(jù)用戶需求立即進(jìn)行。這是ZK Rollup的最大優(yōu)勢(shì)。
然而，和Optimistic Rollup一樣，ZK Rollup也有一些限制。目前的ZK Rollup還不能完全兼容以太坊虛擬機(jī)（EVM），因?yàn)樗枰诘诙由闪阒R(shí)證明，并將其傳回第一層進(jìn)行驗(yàn)證。整個(gè)交易過(guò)程必須符合零知識(shí)證明的規(guī)定。然而，在EVM設(shè)計(jì)之初，并沒(méi)有考慮到支持零知識(shí)證明這一點(diǎn)。不過(guò)，一些Layer2項(xiàng)目，如Scroll、zkSync和Polygon，已經(jīng)宣布計(jì)劃部署ZK-EVM計(jì)算環(huán)境，允許ZK Rollup獨(dú)立運(yùn)行各種智能合約。一旦ZK Rollup能夠完全兼容EVM，它將有機(jī)會(huì)獲得更多DeFi項(xiàng)目的青睞。隨著越來(lái)越多的DeFi項(xiàng)目采用ZK Rollup技術(shù)，它的發(fā)展前景將進(jìn)一步擴(kuò)大。
此外，由于ZK Rollup生態(tài)系統(tǒng)的整體開(kāi)發(fā)相對(duì)緩慢，缺乏先發(fā)優(yōu)勢(shì)，需要追趕不斷變化的加密市場(chǎng)。為此，zkSync團(tuán)隊(duì)在6月26日推出了名為ZK Stack的開(kāi)源框架，用于構(gòu)建自定義的zkRollup解決方案。這個(gè)框架賦予開(kāi)發(fā)人員完全自主權(quán)，可以根據(jù)需要選擇數(shù)據(jù)可用性模式和使用自己的去中心化排序器。ZK Stack提供了兩個(gè)關(guān)鍵功能：自主權(quán)和無(wú)縫連接。這些zkRollup鏈可以獨(dú)立運(yùn)行，只依賴以太坊主鏈來(lái)確?；顒?dòng)性和安全性，并通過(guò)跨鏈橋?qū)崿F(xiàn)各鏈之間的互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)無(wú)需信任、快速和廉價(jià)的互操作性。市場(chǎng)分析認(rèn)為，ZK Stack是zkSync團(tuán)隊(duì)與OP Stack和Arbitrum Orbit競(jìng)爭(zhēng)的殺手锏。
Layer2龍頭項(xiàng)目還有哪些？
除了上文提到的Optimism、Arbitrum以及zkSync等，Polygon和StarkNet也是Layer2龍頭項(xiàng)目。另外，知名的Layer2項(xiàng)目還有Immutable X、Scroll、Loopring等。
Polygon
Polygon采用了一種名為Plasma的技術(shù)來(lái)構(gòu)建Layer2網(wǎng)絡(luò)，并支持多種以太坊智能合約。在 6 月初，Polygon 發(fā)布了關(guān)于他們 L2 發(fā)展的下一個(gè)階段的最新公告。Polygon 2.0 旨在創(chuàng)建“互聯(lián)網(wǎng)的價(jià)值層”。該解決方案旨在通過(guò)一系列升級(jí)提高 Polygon zkEVM、PoS 和超網(wǎng)之間的互操作性。通過(guò)將零知識(shí)技術(shù)與現(xiàn)有的 PoS 機(jī)制相結(jié)合，Polygon 旨在增強(qiáng)安全性和隱私保護(hù)。在 Polygon 2.0 中，他們的目標(biāo)是結(jié)合兩種技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。Polygon 團(tuán)隊(duì)最近的一項(xiàng)公告揭示了他們計(jì)劃在 2024 年第一季度結(jié)束時(shí)將 Polygon PoS 轉(zhuǎn)換為 zkEVM validium 的計(jì)劃。
StarkNet
StarkNet 是 zkVM ZKR，由于為虛擬機(jī)設(shè)計(jì)了全新的 Cairo 語(yǔ)言，因此對(duì)以太坊原生開(kāi)發(fā)者具備一定開(kāi)發(fā)門檻。在 Cairo 1.0 的支持下，除了 Regenesis 之外，Starknet 的功能現(xiàn)在已經(jīng)基本完成了。官方稱，即將到來(lái)的 Starknet v 0.12.0 將包含顯著的吞吐量和延遲改進(jìn)。這個(gè)版本包括過(guò)渡到基于 Rust 的 Sequencer( 由 StarkWare 開(kāi)發(fā) ) 和新的 Rust-Cairo VM (cairo-rs，由 LambdaClass 開(kāi)發(fā) )——兩個(gè)開(kāi)源項(xiàng)目，預(yù)計(jì)很快就會(huì)有性能基準(zhǔn)測(cè)試。到 2024 年，去中心化將成為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)和決策的重點(diǎn)。早些時(shí)候，StarkNet官方為了推進(jìn)協(xié)議去中心化，已表示將在未來(lái)發(fā)布STARK Token。
圖4：主流Layer2項(xiàng)目不同維度對(duì)比圖
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