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区块链智慧谷

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发布于 2周前 阅读数 5769

科普 | 简述layer2的定义、发展历程和技术对比

原标题:《落地的Layer2离我们还有多远?》

在我们印象中,Layer 2 的热度已经持续数年,比起去年掀起整个牛市的 Defi,和今年出圈的 NFT 来说,诞生的历史可以说久远的多。往前追溯的话,最早是2014年出现的侧链,然后便是2015年闪电网络的问世。

那会以太坊才刚诞生,而比特币开始走入大众视野,转账速度太慢,转账费用太高的性能问题逐渐成为一大痛点,早期的 Layer 2 方案是为了解决比特币支付的问题,不过随着时间的发展,我们会发现大家不再像当初指望比特币成为支付货币,更多倾向于和黄金对标的储值货币,所以扩容对于比特币变得并非那么紧要。

科普 | 简述layer2的定义、发展历程和技术对比

随着17年1C0热潮的兴起,以太坊成了最堵的网络,当大家渴望去中心化的大规模应用出现时,却发现一只 Kitty 猫就让整个网络瘫痪,这让我们在思考去中心化世界是否有必要时有了迟疑。

因此以太坊的扩容,成了市场最关心的话题。17年的 Plasma 和18年的 Rollup 等新技术提出时,一度让大众以为 Layer 2 近在咫尺,可又一个四年的周期即将走完,才发现 Layer 2 只是一直在路上,何时能真正爆发,成了大家心中最大的疑问。

目前来说,只有侧链赛道跑出来了几家,比如侧链扩容方案 Polygon 和 BSC 等交易所公链以及 Solana、Fantom 等新生代高性能公链,已经形成了一定生态规模。但是,作为最主要的依据,是否能真正掌握资产的进出来说,侧链扩容方案并非是现实定义下的 Layer 2。

真正被认为是 Layer 2 突破性产品的是 Arbitrum,是历史上第一个上线了主网的“通用性 Rollup Layer 2 扩容方案”,虽然已经在生态合作上占据鳌头,目前已有超过 400 个项目获得了接入资格,十几个项目已经成功完成部署,但尚未向用户完全开放,据说是8月底正式开放主网,到时可以观察运行的情况,再做逐步跟踪。

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何为 Layer 2:

Layer 2 是相对于 Layer 1 而存在的,在解决扩容方案的时候,最开始想到的是对公链本身扩容,即 Layer 1 的扩容,比如早期对比特币进行区块大小调整,隔壁见证的引入,以太坊2.0的转 POS 和分片机制的实施等,都是在Layer 1 层面进行的扩容。

Layer 1 的扩容要么进展缓慢,要么对性能的提升没有质的变化,人们开始转向 Layer 2 来寻求希望,去改变去中心化世界没法纳入海量用户的毛病。

Layer 2 是一系列链下扩展性解决方案的总称,Layer 2 平台和协议以减少基础层(根链)负担的方式来处理数据,通过将主链的部分数据处理转移到  Layer 2 上,从而增强整个区块链网络的可扩展性。

Layer 2 扩容不改变区块链协议本身,即不篡改 Layer 1 上任何去中心化或安全特性,通过链上智能合约与链下数据的交互,来为其提供了新的功能和性能。简而言之,就是智能合约先在 Layer 2 层执行,最后再将数据写到 Layer 1 层。

如前文所述,现在谈到 Layer 2 更多是以太坊的 Layer 2 ,所以下文所有的描述和案例都是以以太坊的 Lyaer 2 为准。

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Layer 2 提出的历史背景

区块链诞生之初,一直伴随着1个“不可能三角”问题,即安全、可扩展性、去中心化,众说周知,区块链技术区别于互联网,最大的不同就在于去中心的特质,而让资产真正掌握在自己手中,是由于区块链足够安全才能做到的,最终只能牺牲拓展性,去实现另外两个。

随着区块链对外部的席卷,越来越多的人参与进来,网络的拥堵导致低下的交易速度,并让手续费也是高企难忍,尤其是越来越多的交易发生在比特币上,无数的 Dapps 被部署在以太坊上,激发的矛盾越发突出,人们只能寻求更佳的解决方案,来处理这个问题。

为了“解决”这个不可能三角问题,人们开始探索各种可能性,因此涌现出来许许多多的解决方案,其中之一便是 Layer 2(二层网络)。

Layer 2 如何提高效率

通常来说,以太坊节点的数据是由2个部分组成的,1个部分是世界状态,另1个部分是区块链以太坊的世界状态是交易直接驱动修改的,可以认为是以太坊全网所有地址的账户余额表。每当以太坊上有一笔交易发送时,都会对世界状态这张余额表产生影响。而区块链的部分记录下了整个交易的过程,即完整的区块链交易数据,每一笔交易都会驱动全网修改区块链数据。

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由上述公式我们可以得知,对以太坊来说,一笔交易消耗掉的 Gas 可以分成两部分,一部分是驱动修改世界状态消耗掉的,即 GasUsed,其大小跟交易的复杂程度呈现正相关关系,交易的复杂程度越高,GasUsed 就越高,比如在农场里将 LP 池收获的 Token 复投进单币池,在 Deposit 的时候其实执行了2个动作,即 Deposit 的同时还进行了单币 Harvest 的动作,这里的 GasUsed 通常比单独的 Harvest 要高。

那么我们的 Layer 2 怎么在这个过程发挥作用呢?

很显然 Layer 2 是将链上一系列复杂的计算动作,全部都转移到了链下去进行,然后再将计算好的结果反馈给主网,以此来降低交易的复杂程度。在  Layer 2 将交易打包上传到 Layer 1 的操作,并不会修改 Layer 1 的世界状态,只会修改区块链数据,即只是将交易数据存储进 Layer 1 的区块链数据里。

这些来自 Layer 2 的交易包不直接修改世界状态,只是将交易数据存进区块链数据很便宜,但有了区块链数据,也可以通过计算完整回溯这些世界状态的修改过程,因此既让交易过程能完美被记录,同时也省下了高额的Gas费用。

但要回溯整个过程,也需要大量的 Gas 费用,所以 Layer 2 的技术需要做到客观可信,让公众只需要在 Layer 2 查询整个过程,而不用在主链上读取,才能实现真正的 Layer 2。

Layer 2 的技术对比

随着越来越多的扩展解决方案出现,每个解决方案都承诺无需信任、安全、经济且易于使用,背后都不可避免地缺乏细微差别。进行全面的尽职调查,深入挖掘每个解决方案很有必要,因此 Matter Labs 从以下角度对各项方案进行评估,以帮助构建者采用最适合他们需求的解决方案。

  • 安全
  • 性能/经济
  • 可用性
  • 其他
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事实上,我们关注的核心问题:即资金出口由谁控制 。已经成功排除除 Roll Up 以外的技术路线,Rollup 是唯一不需要用户做出额外的信任或活性假设的 Layer2 可扩展性解决方案。Rollup 是唯一可以保证用户高枕无忧的 Layer 2 可扩展性方案,因为资金出口被以太坊 Layer 1 牢牢控制住了。

迁移到 Layer 2 扩展方案上需要对钱包、预言机、dApp 和用户习惯的巨大变更。而 Optimistic Rollups 方案能够兼容 EVM,短期内更容易落地具有更强的可移植性,Optimistic Rollup 可以帮助整个生态为这样的迁移作好准备。

ZK Rollup 在安全性和性能方面取得比较好的权衡,一旦其实现对 EVM 的完全兼容,它有机会获得越来越多 DeFi 的青睐。不过,如果 Optimist 方案在实践上证明可行,这也会对 ZK 的采用形成一定的冲击,至少会延缓它的采用进程。

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Layer 2 的缺陷

即便 Layer 2 是扩展以太坊所非常需要且合乎逻辑的解决方案——它们带有自己的潜在问题和疑问,可能会阻碍以太坊平台实现其成为世界超级计算机的真正愿景。

有限的可组合性

Layer 2 之间缺乏相互之间的可操作性。换句话说,Layer 2 上的 dapp 无法轻松地同另一个 Layer 2 上的 dapp 进行通信——这一点破坏了可组合性的力量。在 Layer 1 中,单笔交易可以通过多个 DeFi 协议交互,打造全新的金融产品;在 Layer 2上,该交易只能与存在于其自身链上的 DeFi 协议进行交互。

众所周知DeFi的真正的强大在于它的可组合性,你敢想象在1个 Layer 2 上 DeFi 的 Maker、Uniswap、Compound、Curve、Synthetix 等无法实现可组合,即便性能提高数百倍,那这个 Layer 2 还有意义呢?

割裂的流动性

不同 Layer 2 链上 dapp 碎片化的另一个问题是,它们相关的流动性也被分割了。流动性在任何金融市场中都非常重要,因为它提供了一个健康的市场,买卖双方可以在公开市场会面并交换商品,而不会对买卖价格造成太大影响,引起价格的疯狂波动

目前,所有流动性都存在于以太坊上——它为平台上的所有金融产品和代币提供了一个健康且流动性强的市场。随着向 Layer 2 的迁移,我们将看到现有的流动性被分配到以太坊和不同的扩展解决方案中——而不是在以太坊上拥有所有可用的流动性。这也是主流的 Defi 项目不愿意看到的,贸然的向一种 Layer 2 迁移,会将自己陷入孤岛的境地。

总  结

Layer 2 经过了几年的发展和技术演进,已经得到十足的突破性进展,由其缺陷问题可以得出,最后胜出的 Layer 2 项目,必须要有足够强大的生态,能聚集众多的 Defi 头部项目,才有可能让 Defi 向更深层次突破,毕竟要在 Layer 2 上复制 Layer 1 的可组合性,才能让其性能上的百倍增益体现出价值,从而带来用户指数级的增长。

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Arbitrum生态合作全景
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