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对话Nervos吕国宁:详解Layer2解决方案思路与进展

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时间:1900/1/1 0:00:00

近期,链捕手邀请Nervos联合创始人吕国宁在捕手学堂举办了以“详解Layer2的现状与未来”为主题的AMA活动。

根据官方资料,Nervos是一个开源的公共区块链系统,专注于区块链核心协议或者基础设施的构建,可以很大程度解决了区块链的扩展性问题。Layer2技术通常被称为“链下”解决方案,通过减少基础层负担的方式来处理数据,将主链的部分数据处理转移到Layer2上,从而增强整个区块链网络的可扩展性。

在活动期间,吕国宁向社群用户介绍了Layer2主要的解决方案思路,目前面临的主要难题有哪些,以及接下来会呈现怎样的发展趋势?现整理全文如下,希望能对读者们有所启发。

整理/HarryZheng

链捕手:随着DeFi等应用对区块链性能要求越来越高,Layer2也愈发成为市场焦点,可以先简单介绍下Layer2的运作机制以及相关概念吗?

吕国宁:Layer2广义而言,是让交易计算可以在底层区块链以外的虚拟层去完成,并将最后的结果交给底层区块链去完成验证,以借此达到扩容的效果。

随着近年的发展,Layer2这个广泛的概念还在不同的时间点,发展出了不同的Layer2流派,目前简单来说可以分这么几个分支:

1.通道和通道网络:在链下为特定的个人、群体或者他们所组成的网络开通一个链下的通道,直到他们所有的交易结束要上链进行结算时,再将链下的通道关闭上链。这样的技术下分别衍生出了Statechannel和闪电网络等技术。

2.侧链:构建一条完全独立于主链的区块链,并且透过自己的验证者去打包侧链上的交易,再让他和主链透过映射等方式添加到主链的账本中。例如在Rollup崛起前,被讨论很多的Plasma,以及Skale、Omesigo等独立的侧链项目。

3.Rollup的原理是将许多在区块中的交易数据,打包成一笔“空间浓缩”过的交易,透过空间的压缩,我们可以确保主链上的吞吐量的增加。在这个前提下,又有了各种不同的方式来保证Rollup上的交易能够被Layer1进行验证,而产生了至于零知识证明的ZK-Rollup以及基于惩罚机制的OptimisticRollup。

链捕手:目前市场上主流的Layer2方案有哪些?进展情况都怎么样?

吕国宁:说哪个方案较为主流似乎是个比较主观的说法,但是按照上一题订定的架构分类,我大概和大家分享一下这些分类下的一些常见的项目的进展。

首先是基于通道的方案,链下的通道是最早的扩容方案之一,由于交易都是在链外通道中产生。因此支付通道网络有个很重要的特色,是可以达到近乎无限的扩容,并且可以对于固定对象以及频率的交易做非常有效率的资金使用。

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在最早期的比特币网络中,受限于比特币自身的性能以及比特币区块链本身很有限的验证能力,最成功的比特币?Layer2方案就是通道这个领域的闪电网络。

闪电网络的算是目前在比特币的扩容通道方案中最为成功的,他不但透过惩罚机制等等设计去解决了闪电网络之前,比特币的支付通道解决方案所遇到的作恶问题,同时还确保了交易的双方都可以对通道进行开关。甚至还在设计之初,对于交易的「隐私」进行了考量。

至今,闪电网络仍然在不断的迭代之中,甚至闪电网络的开发团队?LightningLabs在日前还透过LightningPool,为闪电网络提供了流动性的租赁市场,开起了比特币之上的LightningFinance。

第二种就是侧链方案

SideChain就是一条独立于Layer1之外的链,除了一般意义上的SideChain项目以外,去年被以太坊社区放弃的Plasma也是其中之一,目前侧链仍然有许多的团队在进行研究当中,例如Skalenetwork、CelerNetwork、Omesigo、Matic,以及我们的Grants团队LeapDao。

目前看来,侧链存在着的优势,是能够有更灵活的空间去兼容?L1的智能合约平台,例如EVM,但是目前侧链却存在着两个重要的问题,一是安全性,二是如何去和Layer1进行交互。

第三种是?Rollup方案,这个目前还没有中文名。Rollup可能会是近期在ETH上最受欢迎的Layer2解决方案,并分别以ZkRollup和OptimisticRollup为两大阵营。他们分别用零知识证明和博弈机制来保证Rollup技术的可使用性,并且各自有各自的拥护者,其中许多还是DeFi的明星项目方,这也反应了DeFi在经历过上一轮的热潮之后,必须正视扩容的问题。

例如ZKRollup背后有着Loopring路印协议以及Curve;OptimisticRollup也有Synthetix、Uniswap等项目表达支持。Rollup相较于侧链,是一个更为折衷、以及符合实用主义的做法。虽然Rollup的扩容的能力不如侧链,但是由于Rollup是把交易经过压缩并组织成一定的数据结构提交上链,因此在这样的机制下,也就从一定程度上解决了之前Layer2尤其是Plasma在跟Layer1交互时产生的数据可用性的问题。

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但目前?Rollup技术也都还在测试网阶段,并且只有在特定的场景有一定限定的情况下开展尝试。目前Rollup还有很多关于安全,效率,以及互操作性等问题需要投入更多的资源和人力去解决。

链捕手:你认为未来Layer1与Layer2的存在关系与状态会是怎样的?各自有怎样的价值捕获机制?

吕国宁:首先,Layer2都需要建立在Layer1之上,Layer2无法独立于Layer1之外存在。其次,Layer2通过在Layer1之外通过交互验证交易,从而避免了每一笔交易都要广播到Layer1的整个网络上。最后,Layer2对Layer1的依赖越小,那么Layer2的交易费用就越低,并且效率越高。理想的情况下,只在交易双方又争议的情况下在去Layer1验证交易,并通过Layer1来实现仲裁。

以上就是?Layer1和Layer2存在关系,但是具体到不同的场景就可以有不同的选择。如果不是特别为Layer2进行设计的Layer1,可能本身在底层会更注重底层效率,往往关注点在于吞吐量和交易延时。

这种?Layer1对直接在其上的交易与Layer2做无差别支持,这种layer1通常不会对layer2不做特别的优化,反而layer1的吞吐量和交易带宽决定了layer2的清算效力,这种场景下layer2带来的价值创造很难被layer1捕获。

对于另外一种?Layer1而言,底层网络的安全和去中心化等会是更重要的职责,性能可以交给Layer2去负责,而Layer1只负责去验证Layer2生成的交易的逻辑是否正确。在这样的基础下,在Layer1上的价值捕获,应该必须以整体链上的价值创造和增长正相关。

因此,价值捕获的经济模型怎么沿着这个方向去设计就变得很重要,例如过程中的交易手续费可能就会是?Layer2捕获价值的关键部分,要通过layer1去捕获交易价值,从而激励Layer1去提供更高的安全性来保护并且刺激layer2交易规模的增长。

然而,这样的价值捕获关系必须在第一天就有完备的设计,否则等主网上线以后在做调整,势必会对于网络中的利益关系人产生更大的影响,甚至抵制。

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链捕手:11月5日,以太坊基金会宣布12月初进行ETH2.0版本更新,正式开启ETH2.0,如何理解以太坊2.0会选择在此时间点有所动作?这又会对Layer2生态以及公链竞争格局产生怎样的影响?

吕国宁:虽然我们做的是完全不同的另外一条公链,但是我们也长期对以太坊保持高度关注。ETH2.0Phase0原本就预计要在今年年中开启,因为一些因素推迟到了年底。每一次推迟,对后续的Phase1和Phase2而言,都意味着需要更久的时间去等待。

目前?ETH2.0开启的第一步,便是为了这个网络提供足够的抵押人,因此在这时候将抵押合约部署上主网,这是一个既定的计划,希望以太坊能够如期的完成自己计划中的路线图的第一阶段。

另外,Eth2.0的整个发展是一个长期过程,所以短期而言还不会涉及到合约从Eth1.0到Eth2.0的切换。所以短期之内,要解决以太坊的交易带宽不足问题,仍然必须依赖Layer2进行扩容,或者寻找其他迁移成本小,甚至用户无迁移感知其他公链做为替代方案。按以太坊目前开发进度,分片估计至少2年以上,这也许是其他公链最好的突破机遇。

绝大多数人没有意识到,以太坊的?Phase0阶段只是为了启动信标链,并且在信标链阶段,staking进去的ETHToken是相当于被锁定的,并且锁定期其实是不确定的。

现在参与?ETH2.0的staking,要到Phase1阶段才有可能实现转移,到了Phase2阶段才有可能从staking中退出来,而Phase2距离今天,可能需要两三年时间。而这三年以太坊面对的挑战是建设一套完全不同的新体系,并且能支持好layer2的同时能成功启动sharding,并且把开发者和用户全部迁移到2.0的网络上来。这是巨大的,无底洞一般的挑战,我甚至认为整个过程无法在三年内完成,可能需要更长的时间,也许5年,甚至更久。

希望一切顺利,总而言之,以太坊?2.0之路,需要以太坊整个社区和支持者们,付出超长期努力才有可能得以实现。

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链捕手:那么我想请问下Nervos在Layer2方向你们的优势体现在哪些地方?可以具体举例谈谈吗?

吕国宁:Nervos是目前唯一为了分层设计而打造的区块链体系,在NervosNetwork中,Layer1是整个网络的价值存储层。旨在最大程度地保证安全性和抗审查性,并充当去中心化价值和加密资产的托管者。

Layer2在Layer1区块链的安全性之上,提供了无限的可扩展性和最低的交易费用,并允许在信任模型、隐私性和最终性方面针对特定应用做权衡。如果以社会组织做比喻,我想Layer1像是信托+法院,Layer2是具体的商业交易。Layer1提供了资产的安全性和交易的争端裁决,而Layer2提供了交易的低成本和便利性。

这样的设计理念在?Nervos落地的第一天就已经设定好,并且,我们也围绕着这样的理念去重新打造一整套有别于比特币、以太坊的区块链,我可以分成几个点来谈谈Nervos的优势:

第一,Nervos的经济模型保证了L1与L2利益的对齐,在Nervos上,Layer2的发展蓬勃,不但不会与Layer1产生任何的竞争关系,而且还能够使得Layer1存储越多的价值因为Nervos的原生代币CKByte同时也代表链上的存储空间,这导致Nervos变得很像是土地。

而?Layer2像是上面的高楼大厦,dApp是这些楼盘中的各种商店,因此,如果Layer2上头的生态越繁华,代表Layer1的土地本身也越有价值,这样的利益对齐的关系从我们体系设计的第一天就是确定了下来。

第二,NervosCKB的虚拟机能灵活的支持各种Layer2密码学原语的部署。NervosCKB的虚拟机CKB-VM是基于RISC-V打造而成,最大的优势就是能够支持各种的底层密码学。

日前?Vitalik曾经发表过一篇文章名叫做“以Rollup为核心的路线图”,你如果细看会发现:以太坊如果要彻底支持ZKRollup,有个很重要的前提是必须先透过硬分叉,才能让底层的EVM虚拟机可以验证ZKRollup中使用的零知识证明。

然而要用上硬分叉去支持特定的密码学原语,所花费的时间...谁也不知道,就目前看到的消息是,为了更好的支持Layer2的几个核心EIP被从下一次,预计明年上半年执行的柏林分叉中被取消了,换来又一次无关痛痒,安全无争议的分叉。

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很庆幸这个问题在?Nervos上并不存在,在Nervos上的任何密码学原语都可以在不需要硬分叉的情况下就被部署上链,这让更先进的签名算法和零知识证明都可以直接被部署在NervosCKB上,保证Nervos上的Layer2能够有更快速的发展。

第三,Layer2上的交易数据受到Layer1强大的安全作为保护。在Nervos的系统架构下,Layer1负责保证整体资产交易的安全性,这也是Nervos具有独特优势之处。从Nervos立项以后,就坚持PoW,因为我们相信PoW是最适合底层区块链的机制,很幸运的Nervos在上线不到半年之内,就已经有许多家厂商自动为我们生产了ASIC矿机。

目前算力自主网上线至今,也已经成长了?200倍,未来Nervos在经过经年累月的安全保证后,也越来越能够保证攻击的成本和难度是逐步提高。

链捕手:对普通用户而言,他们使用Layer2应用以及代币的流程与体验会有一些重要变化吗?对投资者存在哪些机遇?

吕国宁:原则上来说,Layer2上的应用目前还没有太明显的进展,很多都还实验阶段。但我们可以确定的一点是,dApp开发者如果要从以太坊Layer1迁移到Layer2,最希望看到的情况是迁移的新环境,不但有更良好的性能,同时能够让用户维持过往一致的使用习惯,这点就对于Layer2而言存在考验。

同时,如果要将资产搬到?Layer2上,或者从Layer2搬回到Layer1上,原则上都存在退出期。以确保整体资产的安全性,然而这个退出期的长短,会影响到用户实际的使用体验。因此,在整体Layer2的机制设计上,存不存在着一种类似流动性提供者的角色,能够先提供一般用户资金,让他们可以提前体现,变成整体Layer2能不能够顺利运行的关键。

如此一来,整体生态对于能够让?Layer2更顺利运行的利益关系人,势必得设计出激励机制来激励让Rollup、侧链或者通道的交易能能够顺利完成的角色,我认为这样的机制设计可能和整体的经济模型有密切的关系,并且和Layer2的原生代币的使用也可能有所关联。

链捕手:现在以太坊、波卡的生态越来越多元,对你们有没有形成压力?

吕国宁:当然有压力,没有压力是不可能的,因为CKB的优势除了走了一条不一样的路,并且试图解决当下区块链面向未来发展遇到的瓶颈阻力,并且CKB一直坚持硬核技术路线,但是作为后来者,我们必须做到十倍以上的优势,才能打动开发者和用户愿意进来尝试或者迁移,这当然是巨大的挑战和压力,对于任何新的协议层的项目都是如此,更何况我们是一个来自中国,希望在全世界范围内竞争的公链团队。

链捕手:对于项目方而言,他们应该如何选择适合自身的Layer2方案?有哪些需要注意的地方?

吕国宁:不同特性和业务的项目对于Layer2也会有不同的需求,原则上来说大致会有几个考量的方面。

第一,dApp对于安全性的考量。目前有许多的dApp对于扩容存在这迫切的需求,其中许多都是DeFi的应用。然而DeFi的应用同时有需要对于「资产安全」有很大的要求,在这个面向上,侧链的安全性就不如通道和Rolluop等方案。

同时,在?Rollup中,ZKRollup透过密码学保护的安全性又大于透过机制设计的OprimisticRollup。因此在安全性的要求上就会让许多不同的dApp作出采用不同Layer2的选择。

第二个方面,对于性能提升的急迫程度

对于性能提升的急迫程度,也会影响开发者对于?Layer2方案的采用。举例来说,目前开发速度最快的Layer2,除了闪电网络之外,很大概率是Rollup的进度最靠前,这对于许多的DeFi项目而言,就成了解决拥堵问题的首选因素之一。

第三个方面,对于前一成本的考量,首先要看需不需要重新编写业务代码。目前?Rollup虽然在实施上因为数据可取得性的优势,可以相较于先前的侧链或者通道等链下的Layer2方案在以太坊上有更高的可行性。

但是像是?ZKRollup就面临了没办法支持通用的智能合约,导致像采用ZKRollup的MatterLabs必须自己再去实现一套零知识证明的智能合约语言Zinc,然而这势必也加深了开发者的开发成本和合约审计的成本,相较而言,OptmisticRollup和侧链在对于EVM这样的主流智能合约平台的兼容能力就相对的更强。

其次是用户迁移成本,开发者在考量是否迁移至?Layer2时,一个重点考量必定是用户不能流失。这也是为什么目前可能已经有许多的公链性能优于以太坊,但是以太坊仍然拥有巨大的生态优势的原因。因此,如果迁移到Layer2之后,用户的使用习惯必须改变,那么势必是dApp运营商不愿意看见的。

我们可以看到像是近期?ZKRollup上的Curve测试网版本,以及在OptimisticRollup上的Synthitix,都会尽力的去整合metamask等等以太坊用户习惯的钱包做为登入的方式。

最后一点,是对业务场景的考量。不同的业务场景适用于不同的?Layer2方案,Rollup虽然可以透过压缩链上占用的空间,但是仍然只能达到有限度的扩容。虽然可以解决部分DeFi紧急的扩容需求,但并不是每一种场景都能够很方便的应用Rollup。例如在未来的IOT或者API所引领的流支付等点对点的高频交易,就会是支付通道擅长的场景。

链捕手:不少观点认为,目前项目从Layer1迁移到Layer2的成本与门槛仍然很高,因此并没有形成规模性的项目迁移,你如何看待这个观点?为什么Layer2还没有被大规模使用?

吕国宁:目前主流的Layer2方案都是基于Ethereum平台设计,但是很多的Layer2不一定能够兼容EVM,必须重新实现其智能合约。

当Layer2没有办法兼容EVM时,在这样的Layer2上进行开发就必须重新用不同的语言去编写同一套业务逻辑的应用。不但会花费大量的时间成本,同时在编写完毕后,还必须花时间和金钱去进行代码审计,对于开发者而言都是负担。

因此,我们可以发现,像是?zkRollup上的zkSync,即使没有办法100%兼容EVM,也致力于花很多时间,去打造一套和EVM相似的语言。继续回到以太坊平台,很多密码学原语要通过硬分叉才能兼容,这对于许多零知识证明的签名算法的Rollup应用会成为很大的技术发展限制。

关于安全,目前?Layer2的安全假设和实现,仍然需要时间去验证。Layer2上的dApp至今仍然非常的少,因为大家都没有办法很轻易的就断言Layer2的环境是否真正安全可靠,除了技术上的证明和审计之外,也需要时间为其安全性做证明。

最后一个问题是?Layer2的互操作性问题,Layer2彼此之间并不互通,没办法产生网络效应。目前的Layer2,彼此之间是没有办法产生交互,看来安全性、互操作性、以及编程语言都是阻碍。

当今区块链上最热门的?DeFi领域,之所以能够不断的产生创新,正式因为在ETHLayer1上能够不断的组合,各种DeFi的乐高积木式组合创新。

在新的环境中,不但单一个?Layer2上的dApp就已经非常的少,而且不同的Layer2之间更是缺乏合约交互的机会,等于让DeFi等应用最引以为傲的网络效应大打折扣。

链捕手;你认为Layer2市场目前面临的主要难题还有哪些?接下来会呈现怎样的发展趋势?

吕国宁:Layer2的难题:和Layer2存在竞争的还有许多过去自称为EthKiller的Layer1。未来的Layer2,其实还面临着许多和以太坊环境高度相似的其他Layer1公链,他们其实会是Layer2的强劲对手。

他们可能还具有可以和以太坊进行资产跨链的特色,而且天生的因为承袭以太坊的架构。因此能够对于?EVM的环境做到更完善的兼容,因此他们可能对于ETH上面的Layer2产生竞争的关系,甚至在许多面向有更大的优势。

未来势必是多链并存的世界,每条链有个各自的需求和擅长的业务场景。未来的世界势必是一个多链并存的大航海时代,不同的链势必会有着不同的擅长,例如有些公链可能主打金融、有的主打?NFT、游戏,另外还有些主打存储等等。

我认为这些公链上,最终一定会有部分特别有价值的资产,并且在特定的业务场景中崭露头角,这时候,上层的?Layer2势必会更多的角色要进行扮演,不仅要帮助扩容,甚至还会承担跨链等互操作性相关的工作。

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