Layer2+DeFi組合趨勢,Layer2誰更受追捧?

大家都知道ETH是幣圈最有價值的公鏈,從5月份開始,隨著COMP引領的流動性挖礦及Uniswap的火爆,大家發現受限於ETH 1.0 網路效能,導致交易嚴重擁堵,交易費用居高不下,可以說ETH的效能嚴重限制了以DeFi為代表的ETH生態經濟的發展,導致DeFi剛開始推向大眾就遭遇了底層網路的天花板,鏈上擴容再度成為熱議的話題。

按照官方規劃,ETH 2.0 從2020年12月1日啟動信標鏈,開始正式建設,到完成POS、分片鏈技術,接入現有ETH 1.0 網路,到正式投入使用,還需要大約2年的時間,而區塊鏈行業日新月異,迅猛發展的DeFi生態是等不及的,所以為了緩解ETH 現有網路的壓力,在此期間比較可行的方案就是採取Layer 2擴容方案。

做個假設,如果未來以太坊就是巨無霸,那麼基於以太坊上的Layer 2會是重要的發展趨勢。在Layer2中,會呈現什麼樣的演化趨勢?Layer2會出現百花齊放的狀態嗎?還是一枝獨秀?如果Layer2取得成功,它對以太坊和公鏈格局又有什麼影響?

Layer2的概念最早是在2016年1月閃電網路的白皮書釋出時誕生。對於比特幣而言,比特幣網路是Layer1,閃電網路便是Layer2。透過在Layer2處理大量業務的方式來降低Layer1的負載就是Layer2擴容的基本思路。

現在市場上並不存在非常完美的Layer2解決方案,不同Layer2解決方案只是在安全性、效能、可用性方面做出了不同的取捨。比如:在安全性方面最優的是ZK Rollup,其次是Optimistic Rollup,但在效能方面它們有所犧牲;在效能方面Validium最優,但在安全性方面有所妥協;在可用性方面狀態通道最佳,但效能方面有所犧牲。所以,不同區塊鏈專案只能根據具體業務實際需求出發,選擇最合適的擴容方案。

◢▏Layer2擴容技術方案

  • 狀態通道(State Channel)方案

    狀態通道技術,受啟發於比特幣的閃電網路。狀態通道是固定一組參與者(通常是兩名參與者)之間的協議,用以實現安全的鏈下交易,其中支付通道專門用來支付。支付通道協議具體情況是兩名參與者各自透過鏈上交易在鏈上鎖定保證金,一旦鎖定完成,參與者雙方即可互相傳送形式為輪次、金額、簽名的狀態更新來實現轉賬,無需與主鏈進行互動,只要雙方的餘額都還為正值即可。

    一旦參與者中有一方想要停止使用支付通道,可以執行「退出」操作:將最後的狀態更新提交至主鏈,結算下來的餘額會退給發起支付通道的兩方。主鏈可以透過核實簽名和最後結餘來驗證狀態更新的有效性,從而防止參與者使用無效狀態來退出支付通道。狀態通道帶來的優點是互動延遲在毫秒級別,是唯一能夠逼近當今網際網路使用者體驗的區塊鏈擴容技術;交易手續費極低,從根本上比所有其他 layer2 技術的交易手續費低;水平擴充套件性強,加節點就能增加總系統容量,TPS 無上限,且互相之間不隔離,不需要有跨分片或者跨鏈之類的複雜操作。

    但它的「退出」模式存在一個問題,即主鏈無法驗證支付通道是否提交了全部交易,也就是說,在提交了狀態更新之後是否不再出現新的狀態更新。此外,狀態通道的另一個缺點是隻能在兩個參與者之間開設。

    代表專案:閃電網路(Lighting Network)、雷電網路(Radien Network)、Liquidity Network、Celer Network

  • 側鏈方案(SideChain)

    側鏈的核心思路是構建一條完全獨立的區塊鏈,有自己的驗證者和運營者,可以與主鏈互相轉移資產,而且會選擇性地將區塊頭的快照傳送至主鏈,從而防止分叉產生。

    雖然側鏈可以利用主鏈的安全性來防止分叉,但是驗證者依然可以透過串謀來發動“無效狀態轉換攻擊”。這種攻擊的背後思路是:主鏈本來就不可能驗證側鏈上的所有區塊,因此,只要有超過50%的驗證者串謀,就可以建立一個無效區塊,竊取其他參與者的資產,並將這個側鏈的區塊快照傳送至主鏈,觸發智慧合約並執行,從而奪走其他參與者抵押在主鏈智慧合約中的資產。

    代表專案:xDai Stable、Skale Network、Injective Protocol

  • Plasma方案

    Plasma是Vitalik在2017年提出的,Plasma定義了一套子鏈(側鏈)的實現協議,也有人把它歸為側鏈的一種。但是Plasma相對於側鏈有一個優勢:Plasma號稱可以實現無監管,即使Plasma鏈上所有的驗證者串謀起來作惡,Plasma鏈上的資產也是安全的,而且可以退回主鏈。

    Plasma相當於做一個子鏈,使用者在主鏈上質押資產,在子鏈上生成對映資產。

    Plasma相對於狀態通道的區別是:

    1.狀態通道往往只有特定的參與者能用,而Plasma則是任何人都可以隨時使用。

    2.狀態通道中的各方都同意撤資回主鏈,狀態通道就可以立即執行資金撤回;但是Plasma的退出則需要一個“異議期”。(因為Plasma是建立在運營者隨時都可能串謀作惡的設想上的,所以使用者沒法做到即時退出,需要一個特定的退出機制。

    Plasma的最大優點在於:儲存在Plasma鏈上的代幣安全性很高。缺點在於:在轉移代幣時,必須提供該代幣的完整歷史,另外退出機制非常複雜。

    代表專案:OMG Network、Matic Network

  • Optimisitic Rollup方案

    Rollup就是將多筆交易彙集、壓縮至一筆交易中,傳送到以太坊上。透過這種方式,用Layer2分擔了以太坊的交易壓力,同時節省交易費用。在具體解決方案上,Rollup又分為ZK Rollup和Optimistic Rollup兩種,前者用零知識證明來確保安全性,後者則參考了Plasma的懲罰機制。

    OptimisticRollup的方案不僅安全,而且不需要發幣,另外OVM(Opitimistic建立的虛擬機器)可以完美相容EVM(以太坊虛擬機器)。所以,諸多以太坊應用都可以很方便的遷移升級,透過遷移到Layer2來增加應用的擴充套件性。

    優點:可以支援無限參與者的任意智慧合約邏輯,一次可以打包很多。

    缺點:Optimisitc Rollup本身的交易延遲有點高,甚至比Layer1還高。

    若應用內需要執行復雜的合約邏輯,且對吞吐量要求較高,那麼Optimsitic Rollup就比較契合。比如:合成資產交易平臺Synthetix就在嘗試用Optimistic Rollup來大幅提升預言機報價頻率,以此來解決在Layer1網路會遇到的交易暫時停滯的問題。

    代表專案:Unipig demo、OPtimism、Synthetix

  • ZK Rollup方案

    ZKRollup是一種新型的Layer2擴容方案,它將主鏈作為儲存媒介,而非共識引擎,將交易壓縮,並在鏈下達成狀態共識,用零知識證明保證鏈下狀態共識的安全性。

    ZKRollup 的本質是將鏈上的使用者狀態壓縮儲存在一棵Merkle樹中,並將使用者狀態的變更轉移到鏈下來,同時透過zkSNARK 的證明來保證該鏈下使用者狀態變更過程的正確性。在鏈上直接處理使用者狀態的變更成本是比較高的,但是僅僅利用鏈上的智慧合約來驗證一個零知識證明的PROOF 是否正確,成本是相對低很多的。另外必要的轉賬資訊也會被和證明一起提交到合約,方便使用者查賬。

    目前,ZK Rollup最典型的應用場景是去中心化的交易所。

    ZKRollup的特點是二層區塊的交易資料和零知識證明上鍊之後,交易有效性就能立刻確認。由於零知識證明的特性,正確性驗證非常簡單可以直接在Layer1完成驗證,所以確認的及時性較高,適合轉賬。

    缺點:首先驗證鏈路的構造沒有一個通用的解決方案,所以目前沒有很好的辦法做到很廣義的虛擬機器邏輯。簡單來說,zk Rollup 必須對每一個用例定製;其次是程式正確性的驗證相對複雜,要對多項式curcuit做驗證,最後是二層打包節點負擔重,成本高,計算零知識證明所需時間長,使用者延遲的體驗角度仍然比較差。

    另外,Tether也在考慮將ERC20的USDT遷移至ZK Rollup的Layer2上。因為ERC20-USDT的轉賬gas費長期佔據以太坊網路gas費排名的Top5。

    代表專案:IDEX、ZK Sync、Loopring

  • Validium方案

    Validium的機制跟ZK Rollup 很相似,主要的區別在於ZK Rollup上的每一筆交易資料都將透過以太坊網路進行廣播,而在Validium上,資料由一組資料公證人管理。Validium的資料交易成本較低,但需要對資料公證人有信任。

    代表專案:DeversiFi 、Starkware(StarkEx)

◢▏Layer2的未來趨勢

如果以太坊的Layer2能突破孤島效應,那麼,DeFi專案會紛紛遷移到Layer2,從而極大緩解當前的擁堵和費用困局,可以有上百倍的空間提升。

當這一點到來的時候,對其他的公鏈會產生一定的壓力。在以太坊的擁堵無法解決之時,其他的公鏈可以充當以太坊的側鏈,幫助以太坊緩解擁堵壓力,從而在整個DeFi發展過程中獲得位置。

但是如果Layer2能夠成功解決問題,那麼,其他公鏈對於以太坊本身的價值會減少,雖然仍會有很大價值。如果Layer2順利實現,這會導致以太坊可以虹吸更大量的比特幣資產,進一步成為承載更多的資產之地。

隨著基於以太坊上協議的增多,ETH可以捕獲更大的價值,這會導致以太坊整體市值的增加,而整體市值的增加,會讓以太坊更加安全。而以太坊更加安全可以促使它成為承載更大資產量的公鏈,如果Layer2和分片有足夠的擴充套件性,未來以太坊上流通的比特幣有可能達到10%,20%,甚至30%以上。

在DeFi浪潮之中,應用需求反推技術發展,要麼等以太坊2.0,如果以太坊2.0效能可以滿足DeFi中的比如DEX的高頻高效低成本交易需求,那就不需要Layer2,如果以太坊2.0達不到要求,那麼針對DeFi專案的Layer2鏈下擴容方案,有望成為下一個階段的熱點。

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