Layer2 终极指南 (上)

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。

免责声明：本文汇总了我的想法、其他人的资源和各种技术信息。这篇文章并不是对扩容生态系统的简单总结，而是对以太坊L2可扩展性的当前状态和未来可行性更详细的概述。

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

VolitionL2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(verkletrees)、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。

互操作性协议LayerZero推出Aptos Bridge:10月20日消息，互操作性协议LayerZero推出Aptos Bridge，用户可将USDC、USDT和ETH从以太坊、Arbitrum、Optimism、Avalanche、Polygon和BNB Chain转移到Aptos。[2022/10/20 16:31:23]

L2的主要类型

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(DisputeTimeDelay,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

以太坊Layer2总锁仓量跌至47.1亿美元，7日跌幅2.6%:金色财经报道，据L2BEAT数据显示，当前以太坊Layer2总锁仓量跌至47.1亿美元，7日跌幅2.6%。其中，锁仓量前五分别为：Arbitrum（23.8亿美元，7日跌幅5.50%）；Optimism（14.5亿美元，7日涨幅3.09%）；dYdX（3.85亿美元，7日跌幅6.67%）；Loopring（1.42亿美元，7日跌幅2.1%）；MetisAndromeda（1.16亿美元，7日跌幅0.84%）。[2022/10/1 22:44:07]

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gaslimit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(SolanaLabs)、大约1000个验证者(来源：SolanaBeach)，以及另一种称为ProofofHistory(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。

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(stateexpiry)和维克尔树(verkletrees)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。

声音 | V神：零知识证明技术对Layer 2更有帮助:在万向区块链实验室主办的第五届区块链全球峰会上，当被问及最新进展时，V神表示目前正在关注零知识证明，该技术经过十几年的发展仍然有创新，Zk-SNARKs就取得了一些进步。V神还表示，零知识证明对Layer 2 也许并没有太大帮助，但对Layer 2也许会有帮助。[2019/9/18]

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/img/20230515190732188438/1.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

分片

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OptimisticEthereum更加统一、更加强大。

BobaNetwork

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OptimisticRollup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OptimisticRollup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OVM2.0的时间比optimismrollup早，后者于11月11日在OptimisticEthereum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AWSLambda)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：

区块浏览器

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optimisticrollup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(DataAvailabilityCommittee)，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optimisticrollup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MetisDAO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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