一文讀懂!誰會成為 Layer 2 領域的新王者?

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9月1日,以太坊通用擴容網路Arbitrum公測版正式上線,上線之初便得到了Uniswap、Sushiswap、Curve等眾多DeFi藍籌應用的追捧,不到兩週時間,資金鎖倉量便達到了22億美元,超越了Fantom、Heco、Near等一眾公鏈,直逼當前的二層龍頭polygon。

Arbitrum 資金鎖倉量 資料來源:L2beat

Arbitrum的上線成為了Layer 2 發展史上的一個里程碑,也被很多人譽為「終於有了“真二層”」。二層網路,或者我們常說的 Layer 2 ,一般指的是以太坊的二層,它們的執行邏輯簡單來說就是:透過在主鏈之外來進行計算或者儲存,來減少主鏈上的資料處理,從而達到擴充套件效能的目的,但依然依託主鏈的狀態安全。

其實,在比特幣早期,Layer 2就已經是一個備受關注的話題,當時,Layer 2 主要是用來解決比特幣的支付擴容,提出了包括狀態通道以及Liquid、RSK等為代表的側鏈解決方案。

在進入以太坊時代後,除了已經出現的側鏈與狀態通道方案之外,還出現了一個新的擴容方案——Plasma,它曾是早期以太坊擴容方案的主角,但之後,由於Plasma方案的安全性問題,以及後來Rollup方案的出現和零知識證明技術的成熟,Plasma這一方案逐漸被人所拋棄,研究方向繼而轉向了目前主流的 Rollup 方案。

Layer 2 方案的分類(鏈大星整理)

這裡所謂的 Rollup,指的是將鏈下的多筆交易彙集起來,壓縮成一筆交易,然後傳送到主網中,從而達到節省交易費用、減少互動量的作用。而如何保證這些Rollup鏈下資料的安全性和真實性,則根據證明機制的不同,催生了我們熟知的兩大主流擴容方案——ZK Rollp(零知識證明)和Optimistic Rollup(欺詐證明),他們在效能各有優劣,這個後面介紹,此次上線的Arbitrum就是後者(細微上有些不同)。

由於以太坊分片時代的遙遙無期,Layer 2 一直被視為是接力以太坊生態的最佳方案,"現在的L2大約相當於去年7~8月的狀態",這是神魚對於當前 Layer 2 賽道的判斷。

目前,Layer 2 從應用的寬度上來劃分,可以主要分為兩大類,通用型與垂直型,比如:Loopring、dYdX、Synthetix 都是垂直領域的應用,通用型的比如有Arbitrum、zkSync 等,他們相當於“Layer 2 公鏈”,如果未來出現 Layer 2 霸主,那大概率也是從這個領域走出來。

作為一個剛剛開始崛起的賽道,Layer 2 被所多人寄以厚望,有人認為它將開啟新一輪的“DeFi 之夏”,有人認為會誕生一個堪比以太坊的 Layer 2 ,那誰有這個潛力?又有哪些Layer 2 通用型專案值得我們關注呢?

▶ zkSync

zkSync 是基於 ZK Rollup 構建的 Layer 2 通用解決方案,由 Matter Labs 團隊開發。

目前 zkSync 網路只支援轉賬功能,而且支援的幣種也比較有限,僅支援 UNI、DAI、USDC 等幾十種主流幣種,由於 ZK Rollup 方案在相容EVM上有比較大的技術難度,所以要實現像Arbitrum 現在的功能,還不太現實。在上月末,官方還推遲了測試網zkSync2.0(EVM版本)的上線,並將測試網分3個階段逐步開放,也正是因為這個原因。

有趣的一點是:在 zkSync 網路支付 gas 中,可以用其他代幣代替,無需一定要擁有 ETH,比如:在Gitcoin的捐贈中,如果你用 zkSync 網路中的DAI進行捐贈,你可以直接將DAI作為gas費, 對於那些沒有流動市場價格的代幣,費用也可用其他代幣支付。

而且zkSync在公開文件中也明確表示,未來將會發行自己的代幣。

在 zkSync 網路,交易成本主要分為兩個部分:鏈下部分和鏈上部分。鏈下部分是狀態儲存和零知識證明生成的計算成本,是固定的,官方估計每次轉賬約為 0.001 美元。鏈上部分是驗證者必須支付以太坊 gas 以驗證零知識證明,成本主要以太坊主網的 gas 價格為準,但這比正常的 ETH/ERC20 轉賬成本會便宜幾個數量級。

證明機制:零知識證明

zkSync優勢:每筆交易資料都存在主鏈上,安全性較高;退出二層的網路比較快(理想情況是幾分鐘,但實測需要2-3個小時左右)。

zkSync挑戰:生成零知識證明需要大量計算資源,對zkSync驗證者硬體門檻比較高;實現通用智慧合約功能難度較大(這是目前所有ZK Rollup 方案採用者都面臨的一個難題)。

▶ Optimism Ethereum

Optimism Ethereum 採用的是 Optimistic Rollup 擴容方案,在今年1月15日,Optimism團隊就開啟了主網的試執行。

Optimism 團隊希望能在以太坊上建立即時交易和可擴充套件的智慧合約,團隊已經在 Layer2 上建立了相容EVM的方案OVM,Optimism 是一個具有完整的跨層移植功能的擴容解決方案。

目前,只有申請進入白名單的專案然後才能部署到 Optimistic Ethereum 主網上,已經搭建在Optimism上的專案並不多,主要包括跨鏈橋Optimism Gateway、Hop.Exchange、Celer bridge;DEX平臺 uniswap、Kwenta、Rubicon、1 inch;以及期權交易平臺Lyra、合成資產Synthtix等13款應用。

已經搭建在Optimism的專案

官方之前表示「現在還不具備完全解除白名單的條件,並計劃在未來三個月內進行一次重大升級」。9月13日,Optimism 宣佈將主網的吞吐量限制提高了一倍,每天最多可以處理 20 萬筆交易。

在使用 Optimism 網路時,以下兩點和以太坊是完全不一樣的,大家一定要明確:

第一:交易是按先進先出原則處理,所以提高 Gas 價格不會對交易執行速度產生影響。

第二:目前,Optimism透過使用 gas limit 來編碼有關在 L2 上的執行交易資訊和在 L1 上釋出交易成本的資訊,所以不要試圖去修改應用程式自動提供的 gas 限制,否則可能會導致您的交易被拒絕。

證明機制:欺詐證明

Optimism優勢:資料儲存於主鏈之上,支援通用智慧合約技術較容易。

Optimism挑戰:退出二層週期較長(7天),這也是所有采用欺詐證明機制的Layer 2方案所面臨的一個問題,整體安全性略低於主鏈與ZK方案。

▶ Arbitrum

Arbitrum 最初是在普林斯頓大學的一個學術專案,由團隊 Offchain Labs 建立。

Arbitrum 的證明機制和上面的Optimism類似,不同的地方主要體現在上傳到主鏈上的資料有所區別。在處理過程中,當有人認為二層資料是有爭議時,可以透過繳納保證金並提交證明,這時候合約會對其進行仲裁,在Optimistic Rollup 方案中,會在主鏈上模擬執行一次完整的合約呼叫,消耗較高成本;而 Arbitrum Rollup 方案中,首先是在二層透過多輪互動,縮小其中的爭議範圍後才會上主鏈進行模擬,互動次數降低,減少了鏈上解決爭議的成本,這是兩個方案最大的一個區別所在。

今年5 月,Arbitrum首次向開發者開放,9月1日 公測版上線,同時下線了白名單機制。與Optimism類似,目前Arbitrum對於網路處理容量上限的有著明確的限制(80,000 arbgas /s),容量與以太坊 L1 的當前容量大致匹配,但Arbitrum也表示,隨著系統穩定,之後會逐步提高速度限制,並繼續提高效能。

也正是這個限制,目前Arbitrum的gas費並不是很低,被大家所詬病,特別是當大量交易湧入而達到網路容量上限時,那麼 L2 的費用還會進一步上漲,但相比主鏈來說,費用還是能減少數十倍。

Layer 2 轉賬ETH的手續費對比 資料來源:l2fees

不可否認的是,Arbitrum 打響了Layer 2生態發展的第一槍,但目前,Arbitrum上面充斥了太多的土狗專案,大家一定要注意風險。

證明機制:欺詐證明

Arbitrum優勢:資料儲存於主鏈之上,相容EVM比較容易;對傳統 Optimistic Rollup方案進行了最佳化,能進一步降低費用。

Arbitrum挑戰:退出二層週期較長(7天),整體安全性略低於主鏈與ZK方案。

▶ StarkNet

StarkNet 是由 StarkWare 主導研發的 Layer 2 擴容通用平臺,型別上與上面我們說過的 zkSync 類似,不同之處主要體現在兩種不同的零知識證明。

zkSync 使用的是 zk-SNARKs;StarkNet 使用的是 zk-STARKs,篇幅原因,兩種技術的細節差異就不談了,我們只需要知道最終的差異是:zk-SNARKs 的鏈上儲存空間和gas消耗都要更小,但zk-STARKs在安全上更勝一籌。

今年一月,StarkWare 公佈了StarkNet發展的路線圖,團隊將分三個階段完成最終Layer 2 生態的部署(星球、星座、宇宙),從單應用 Rollups逐步過渡到多應用 Rollups,並最終實現整個治理的DAO化。

StarkNet 路線圖 計劃在年底前完成多應用的彙總

但目前,StarkNet還處於測試階段,9月1日,StarkNet釋出了Alpha 2 測試版本,首次支援智慧合約之間的互動,據悉,團隊目前正在為 StarkNet Alpha 主網的釋出做準備,屆時將會透過白名單的形式上線應用。

其實,除了上面說的StarkNet ,Starkware 還提出過另一種擴容方案StarkEx(Validium),目前,使用StarkEx方案的應用不多,分別是下面四個:DeversiFi、dYdX、ImmutableX和Sorare。

StarkEx雖然也屬於ZK Rollup,但資料並不全部上傳到一層主鏈,所以,理論上能有更高的可擴充套件性和處理速度,也正是因為這個原因,相比其他Rollup方案,StarkEx網路的資料可用性和安全性風險要更高。

證明機制:零知識證明

StarkNet 優勢:資料儲存於主鏈之上,相比其他ZK擴容方案,安全性更高。

StarkNet 挑戰:EVM相容技術難度較大,gas費相對 zkSync要稍高。

▶ Polygon

Polygon 從前叫做 Matic Network,它的二層鏈所採用的的技術是plasma。

plasma從本質上來說屬於側鏈範疇,首先,在以太坊上建立智慧合約,將其作為以太坊主網和plasma子鏈的連線,這個plasma子鏈甚至可以是一條私鏈,資料計算和處理都是plasma子鏈中,layer 2 的執行者只需要週期性地向主鏈遞交 “狀態承諾”來為保證鏈下資料的可信,這種方案安全性是比較低的,所以基本被很多主流研究機構所拋棄了。

比如,之前專注plasma的OMG基金會,在今年也提出了新的擴容研究方案——Boba network,而Boba所採用的就是Rollup方案中的 Optimistic 。

鑑於Polygon的尷尬地位,所以不少人將現在的Polygon視為偽二層,但Polygon將自己定位為 Layer 2 解決方案聚合器,這在一定程度上為Polygon找到了另外發展路徑。而且,Polygon還收購了由 iden3 推出的 ZK Rollup 擴容網路 Hermez ,在一定程度上減少了對偽二層的質疑。

證明機制:欺詐證明

Polygon優勢:極高的擴充套件性,EVM很容易相容。

Polygon挑戰:安全性在上述幾種方案中最低。

總體來看,Optimistic Rollup 是在目前技術背景下最容易實現的一種方案,但是其本質上依然沒有從根本上解決資產的安全性問題,ZK Rollup 方案則可能成為最終的 Layer2 方案,但如何追趕 Optimistic Rollup 生態發展的先發優勢,這也是擺在 ZK Rollup 方案上的難題。

縱觀所有不同的Layer2 通用方案,我們發現,目前的 Layer 2 並沒有一個完美的解決方案,不同的方案都在安全性與效率之間做出了權衡,或是前者或是後者,但最底層、最核心的有效解決方案只能是在 layer1 上來進行,這也是Eth2分片的重要性所在。

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