TIM:Layer2 终极指南 (上)_OPT

介绍

在本文中，我将谈谈以太坊上的 L2，当前扩容生态系统的状态；以及为什么我认为长期来看在以太坊上运行 L2 为最经济和最技术可持续的扩容解决方案。

为了更深入地研究，我们需要先了解一些定义和概念。

摘要

为了总结这篇冗长的指南，我将列出与该技术及其未来前景有关的重要几点：

用户将不再需要与以太坊主网交互，因为它将仅作为 L2 的数据可用性层

Web3 应用程序的 UX 将把所有的复杂性都以简明的形式呈现出来

模块化的区块链是经济和技术最可行的长期可扩展性设计方案

目前，以太坊在模块化区块链中占主导位置，因为它拥有很强的安全性，并随着转向 PoS 安全性也会进一步提高

长期来看，有效性证明比欺诈证明更佳

Volition L2 基础设施 (Validium + zk-rollup) 正成为基于 zkVM 的 L2 的黄金标准

以太坊作为 L1 层同时也利用数据分片、维克尔树 (verkle trees)、无状态和其他改变提高可扩展性

L2 领域正在加速构建一个共享的跨 L2 通信框架，这将使不同的 L2 项目之间共享流动性和具有智能合约可组合性

L2 使用 ETH 作为 gas 费，但之后会利用激励机制创建 DAO 治理代币以实现去中心化运营

应用程序设计空间正不断扩大，因为构建者可用的带宽将更多且面临的执行层障碍将更少

Layer2 是什么？

L2 (二层) 是一种扩容解决方案，它具有一个单独的执行层 (代码运行的地方，如 EVM 这样的环境) 并运行在 L1 (在我们的讨论中 L1 即为以太坊) 之上。而这个执行层继承了 L1 网络的安全保证和去中心化特性。这意味着，如果 L2 由于漏洞、基础设施故障而宕机，L1 也会在智能合约桥接内安全地保护用户的资产。

根据提交到主网上的最新状态快照可以取回资产。真正的 L2 桥接是完全无需许可和去中心化的，因此一旦用户存入资金，用户总能访问自己的资产。目前几种扩容解决方案使用的是不同的加密证明机制，其中都具有不同的安全和可扩展性权衡。在下文中我们将深入讨论它们之间的差异。

L2 的主要类型

以太坊Layer 2总锁仓量跌至46.6亿美元，7日跌幅3.52%:10月2日消息，据L2BEAT数据显示，当前以太坊Layer 2总锁仓量跌至46.6亿美元，7日跌幅3.52%。其中，锁仓量前五分别为：Arbitrum（23.5亿美元，7日跌幅6.66%）；Optimism（14.4亿美元，7日涨幅2.20%）；dYdX（3.84亿美元，7日跌幅6.80%）；Loopring（1.41亿美元，7日跌幅0.65%）；Metis Andromeda（1.15亿美元，7日跌幅2.94%）。[2022/10/2 18:37:45]

有两种参数可以用来对 L2 扩容解决方案进行分类。其一是根据使用的加密证明分类，其二是看它们的数据可用性 (DA) 存储在链上还是链下。

两种主要的证明类型：

有效性证明 - 这是一种利用零知识 (ZK, zero-knowledge) 密码学以确保交易有效性的数学证明

欺诈证明 - 这种证明引入了一种所谓的争议时间延迟 (Dispute Time Delay, DTD)，一旦证明提交至 L2，验证者留有一定的时间以标记出无效的证明；无效证明可能包含着不正确的状态转换，因而会对涉及的验证者施加惩罚；随后状态回滚至最近的有效快照状态处

数据可用性存储在链上或链下是什么意思呢？

链上：状态数据连同所有交易的所有执行的 calldata (智能合约函数调用、原生代币转移、签名) 一起放入交易捆/rollup 的加密证明中，这使得可以在链上访问和验证所有数据。

链下：执行的 calldata 和状态由 L2 处理并存储在链下。这使得这个方案不够安全和去中心化。然而，链下存储数据方案更容易将更多交易打包进一个 rollup 中，也因此比链上调用数据证明方案的速度快许多。

扩容解决方案分类

这些是帮助区分不同类型 L2 的主要相关属性。但是，既然我们可以直接通过 L1 实现扩容，为什么要使用 L2 呢？为什么不使用更便宜的链，如 Solana、Fantom、Avalanche 或 BSC？我们将在下一节回答这个问题。

模块化 vs. 单一型基础结构

V神：ZK-Rollups或成为以太坊主要Layer 2解决方案:8月8日消息，以太坊联合创始人Vitalik Buterin在ETHSeoul演讲时预测，ZK-Rollups将在以太坊Layer2扩容之战中击败Optimistic Rollups，比如用户不需要7天的等待期。Vitalik Buterin指出，ZK-Rollups在将资金移入和移出主网时速度更快，这可能会导致更广泛地采用。从现在起的10多年甚至更久，我预计Rollups基本上都将会是ZK。ZK-Rollups的EVM兼容性正在开发当中，Vitalik Buterin补充道，我们实际上已经能看到zk-EVM几乎准备好实现与以太坊交易一起进行扩容，这太棒了。（the block）[2022/8/9 12:10:54]

在区块链中，有一个著名的概念叫做三难困境 —— 即试图优化三个主要的因素：安全性、去中心化和可扩展性。在同一个系统中实现三种优化十分困难。通常来说，区块链对三点中的某一点做出权衡并实现其他两点的优化。而在以太坊这个用例中，我们首先优化安全性和去中心化水平，同时将提高可扩展性作为次要优先的工作。需要明确的是，可扩展性并非以太坊核心开发者的主要优先考虑事项。

整个 2021 年，由于 DeFi 和 NFT 的增长，以太坊主网变得越来越拥挤。因而以太坊对区块空间的需求前所未有地高。但是，我们不能简单地通过改变区块 gas limit 的大小来增加区块可以包含的交易数量，因为这将极大提高运行一个节点的硬件要求，这意味着运行节点将变得更加困难 (降低去中心化)。再者，如果区块变得太大，这会破坏共识 (降低安全性)。

单一型区块链

其他链采用了不同的方法，它们优先考虑可扩展性，其次是安全性，最后才是去中心化。让我们以 Solana 主网 beta 版本为例。该网络有一个主要的客户端开发团队 (Solana Labs)、大约 1000 个验证者 (来源：SolanaBeach)，以及另一种称为 Proof of History (PoH) 的共识机制。

Solana 采取了独特的扩容方案，这是一种单一型区块链。随着计算能力的增加，他们计划无限扩展运行网络的验证节点。这种方法使网络去中心化程度降低，因为节点验证者被迫不断购买性能更好的硬件以不断跟上网络。由于量子隧道效应，当我们达到芯片内部所能容纳的极限时，人们担心计算能力的增长速度会放缓。某种程度上，我们需要一种新的计算范式出现或技术上的重大突破，以使这种方法可持续。因此，我的结论是区块链扩容有更好的长期替代方案。

ZKSwap推进“Layer2 for all”的多链生态战略:近日，ZKSwap团队在BSC、HECO和OKChain的测试网上线了ZKSwap V1版本，并调试通过了所有核心功能。ZKSwap计划为更多的区块链基础设施提供基于零知识证明的Layer2扩展能力。

鉴于“高效—去中心化—安全性”的不可能三角难题，主流区块链基础设施在触达交易数量的门限值后，资源竞争的成本将传导至用户和应用提供者。为了各公链生态的应用繁荣，ZKSwap团队推进“Layer2 for all”的多链生态战略，致力于通过密码学、算法来实现去信任的公链扩容，降低用户和生态开发团队的费用成本。未来，ZKSwap将在更多领域推进Layer2扩展方案，成为安全、通用、开放的Layer2金融基础设施。

目前，ZKSwap团队已开放去中心化治理模块，与社区共享共创“Layer2 for all”的战略计划[2021/5/8 21:37:49]

模块化区块链

模块化区块链的方案本质上由一个主要网络组成，该网络优先考虑安全性和去中心化，以便它可以充当 L2 的数据可用性层。如果这个主要网络出现故障，所有 L2 都会出现故障。但是，如果某个 L2 出现故障，所有资金都是安全的 (由 L1 提供安全性保障)。这是以太坊采用的方法，因为 L2 将为我们提供最大的扩容空间。当然，还有其他一些扩容 L1 的方案，如数据分片、状态休眠机制 (state expiry) 和维克尔树 (verkle trees) 以及其他各种方法。然而，需要更多时间实现这些方案，因为以太坊优先提高安全性和去中心化。

模块化区块链的一个关键方面是它们可以无限扩展，而无需快速升级硬件。它们之所以能做到这一点，是因为与单一型区块链的架构相比，它们在技术和经济上都是可持续的。至于为什么模块化架构比单一型架构更可持续，更详细的论证可以在这篇文章，作者：推特号 @ epolynya (u/Liberosist - Reddit)。

从本质上讲，区块链的可持续性从两个维度来分析：

技术可持续性

节点需要保持同步

在合理的时间内完成从区块链的创世区块开始的同步

避免状态过度膨胀而导致失控

经济可持续性

理想情况下，L1 产生的收入高于运营网络的成本

不能人为地提高吞吐量，因为最终所有中心化的 L1 将不得不增加它们的费用

数据中心电力管理公司Lancium指控Layer1侵犯其挖矿相关专利:根据最近在德克萨斯州西部地区法院提起的诉讼，数据中心电力管理公司Lancium指控比特币挖矿公司Layer1侵犯其调整比特币挖矿设施电力使用的专利技术。在PayPal联合创始人Peter Theil和CoinDesk母公司Digital Currency Group等投资者的支持下，Layer1目前在德克萨斯州西部运营比特币挖矿设施。根据Lancium提交的诉讼，Layer1的“需求-响应（demand-response）”模式违反了其专利。据悉，该模式允许Layer1关闭挖矿业务，并在高需求时将电力重定向到电网。今年3月早些时候，Lancium获得了一项技术专利，该技术可以帮助“灵活的”数据中心调整用电量，当用电量需求较低时，这些数据中心就会采取行动，从而降低成本，当用电量激增时，这些数据中心就会关闭。该公司曾试图在今年5月向Layer1警告这种可能的侵权行为，但未收到后者的任何回应。Lancium在其提起的申诉中辩称，应收到与故意侵犯该公司专利相称的损害赔偿，并应授予永久性禁止令，以防止Layer1或其任何员工进一步侵犯该专利。（CoinDesk）[2020/8/15]

Rollup 和数据分片 (rads) 成为满足这些需求的唯一解决方案，这就是为什么模块化架构是唯一长期可行的扩容解决方案。

更完整的解释请阅读下文中“拓展阅读”板块里 ?/img/2022812113722/1.jpg" />

该路线图和抽象的设计是为了使每个组件能够独立发展。这 4 个主要组件是：

optimistic 主网部署

欺诈证明基础设施

无状态客户端

每个组件都会发布独立且增量式的版本，每一次更新都会让 Optimistic Ethereum 更加统一、更加强大。

Boba Network

Boba 是一个以太坊 L2 扩容解决方案，由 OMG 基金会核心贡献者 Enya 团队构建。Boba 是 Optimistic Rollup 解决方案，可以降低 gas 费，提高交易吞吐量，并扩展智能合约的性能。Boba 通过社区驱动的流动性池为用户提供了快速退出功能 (类似于 Connext 或 Hop 协议等其他解决方案)，将 Optimistic Rollup 的退出周期从 7 天缩短到只有几分钟，同时让流动性提供者能够进行流动性挖矿并从中获益。

Boba 最初通过分叉 Optimism 而形成，他们团队是 OVM (optimistic 虚拟机)的关键贡献者之一。一个有趣的事实是，Boba 部署 OVM 2.0 的时间比 optimism rollup 早，后者于 11 月 11 日在 Optimistic Ethereum 上发布。尽管 Boba 是分叉而来的，但它们确实有一个模块化的结构，使其能够向主网提交证明，这允许在未来实现可升级性或零知识化。团队计划为即将发布的 v3 完全重写代码库，v3 将在未来几个月在主网上发布。Boba 的设计还能够实现智能合约可扩展性，并允许开发者构建dapp，调用在 web 规模的基础设施 (如AWS Lambda) 上执行的代码，这使得无法在链上执行或成本过于昂贵的算法得以使用。

BOBA 空投 - 治理代币

资源：

Boba 网络门户网站 (桥接)

开发者门户

Metis

Metis 是以太坊上的 L2 扩容解决方案，它使用并行或分片式的 optimistic rollup 架构。在 Metis 虚拟机 (或 MVM) 中，有着所谓的去中心化自治组织，即DAC (Data Availability Committee)，它们拥有独立的计算和存储层，可以根据 L2 应用 (如 DAO、dapp、协议等等) 的需求定制。这些 DAC 是 optimistic rollup 的并行执行层。由于 DAC 具有跨层通信协议，各个 DAC 之间是完全可互操作的，并且流动性可以无缝地在它们之间转移。根据 Metis 的技术白皮书，他们设计的扩容解决方案可以对以太坊进行横向扩容，而无需在基础设施上投入大量资金。

在 Liscon 期间，我偶然遇到了 Metis DAO 团队，我对其基础构架的理解是，它是一个具有不同执行层的网络，不同的执行层专门为特定的应用者服务以达到扩容目的 (DAO、dapp 等等)，同时通过向主网提交欺诈证明来保证其具有以太坊 L1 级别的安全性。可能也会有一些公共 DAC，比如一些用来做 swap 的 AMM 流动性协议。由于其具有跨 DAC 的原生互操作性，其他 DAC 的用户也可以在需要时使用这种公共 DAC。这是一种新颖的设计和有趣的实验。

来源 |?mirror.xyz/dcbuilder.eth

作者 |??DCBuilder

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