Layer 2 真的爲以太坊擴容了嗎？

2023-11-13 12:40 Footprint

來源：Footprint

構建一個安全、對用戶友好的去中心化網絡的愿景，依賴於關鍵基礎設施的發展。這個愿景由一個共享的經濟框架支持，得到了億萬人的擁護。Layer 2 的擴展解決方案在構建這一基礎和增強以太坊的能力方面起着至關重要的作用。這些項目相互協作，形成一個強大的生態系統，推動以太坊充分發揮其潛力。

本文將深入探討 Layer 2 的創新、敘事、面臨的挑战以及它們對以太坊大規模採用的變革性影響。我們的分析將基於 Footprint Analytics 的 Layer 2 研究頁面的數據，爲這個不斷發展的生態系統提供有價值的見解。

爲什么我們需要 Layer 2？

長期以來，區塊鏈技術一直因其去中心化、安全性和可擴展性等優點而受到贊賞。然而，“區塊鏈三難題”表明，在一個簡單的架構內同時實現這三點是極具挑战性的。以太坊目前每天處理超過 100 萬筆交易，但由於需求不斷增加，往往面臨網絡擁堵及交易費高昂的問題。爲了解決這個問題，Layer 2 網絡作爲一種創新解決方案應運而生。

Layer 2 的主要目標是通過實現更高的每秒交易量（TPS）來提高交易吞吐量，同時保持去中心化和安全性。這些 Layer 2 將多個鏈下交易合並爲單個 Layer 1 交易來實現這一目標。因此，交易費用大大降低，使以太坊對更廣泛的用戶來說更具易用性和包容性。

Layer 2 的種類

目前 Layer 2 主要有 3 個種類：Rollups, State channels 以及 Plasma。

Rollups

作爲一種 Layer 2 解決方案，Rollups 將多個交易聚合到 Layer 1 的單個交易中，通過在 Rollup 內的參與者之間分配交易費用來節省用戶成本。Rollups 主要有兩種類型：Optimistic Rollups 和 Zero-knowledge Rollups（ZK-Rollups）。Optimistic Rollups 利用欺詐證明確保鏈下交易的有效性，而 ZK-Rollups 則使用零知識證明來增強隱私和安全性。

Optimistic Rollups 的例子包括 Arbitrum（Arbitrum One）、Optimism（OP Mainnet）和 Base。

Arbitrum 由 Offchain Labs 團隊於 2021 年 8 月推出，現已成爲行業中的佼佼者，佔據了 50% 以上的市場份額。通過 Nitro 升級，Arbitrum 實現了 EVM 完全等效性，只需極少修改或無需修改，开發人員就可以把智能合約從以太坊無縫遷移到 Layer 2。

Optimism 是第二大以太坊 Layer 2 解決方案，於 2021 年 1 月進行了軟啓動，並於同年 12 月對所有人全面开放。Optimism 採用了 EVM 等效的架構，爲以太坊應用程序提供了無縫的擴展解決方案。
Base 是與 Optimism 合作，基於 OP Stack 構建的，於 2023 年 7 月在主網上线。在短短幾個月內，它就取得了巨大成功，在 Layer 2 市場中獲得了第三大份額。Base 由 Coinbase 孵化，借助了 Coinbase 在構建加密產品方面的專業能力。

另一方面，ZK-rollup 的應用包括 zkSync Era、Starknet、Linea 和 Polygon zkEVM。

zkSync Era 是全球第一個 zkEVM 區塊鏈，於 2023 年 3 月面向所有用戶在主網上發布，並迅速在 Layer 2 市場中佔據了第四的市場份額。在用戶活動（包括 TPS 和交易筆數）方面，zkSync Era 已成爲佔主導地位的 Rollup 解決方案。
Starknet 於 2021 年 11 月上线主網。它使用 STARK 密碼學證明系統，實現了安全、低成本和高性能。Starknet 使用 Cairo 作爲开發語言，不與 EVM 兼容。目前正在努力通過名爲 Warp 的轉譯器實現 Solidity 與 Cairo 之間的兼容性。
Linea，ConsenSys 旗下的 Layer 2 解決方案，於 2023 年 7月上线主網。它提供 EVM 兼容性，使开發人員可以輕松遷移並在其網絡上構建應用程序。
Polygon zkEVM 公共測試版於 2023 年 3 月推出，它的目標是與 EVM 等效。Polygon（前身爲 Matic）是一個提供多樣化區塊鏈解決方案的區塊鏈平台。Polygon zkEVM 是 Polygon 的產品之一。

State channels

State channels 是一種機制，允許參與者進行快速且無限制的鏈下交易，並在以太坊上結算最終結果。這種方法可以減少網絡擁堵、費用和交易延遲。

Raiden Network 是一種鏈下擴容解決方案，專注於研究 State channels 技術、定義協議並开發參考應用。它實現了近乎實時、低費用和可擴展的支付功能，與以太坊上的 ERC20 代幣兼容。該網絡旨在提高可擴展性和可用性，同時保持與以太坊生態系統的兼容性。

Plasma

Plasma 鏈是一種通過錨定與以太坊主鏈相連的獨立區塊鏈，它利用欺詐證明（類似於 Optimistic Rollups）來解決爭議。

OMG Network 利用 Layer 2 Plasma 架構，提供了強大的安全保證和高吞吐量。它爲有意在以太坊上構建去中心化支付應用的第三方开發者提供了可擴展的解決方案。

Data Insights

共識正在形成：以太坊將實現大規模採用，只是時間問題。那么，它的進展如何呢？

與其他技術的傳播類似，以太坊的採用軌跡可以用經典的鐘形曲线來描述。它始於一小部分創新者迅速接受該技術，隨後吸引了早期採用者的參與。隨着以太坊的不斷發展和成熟，它逐漸擴大覆蓋範圍，吸引了早期和後期的大多數人，進而進入大規模採用階段。最終，在採用的最後階段，該技術將惠及剩余部分人群，即所謂的“落後者”。

讓我們從以下幾個方面探討 Layer 2 對以太坊的大規模採用所產生的影響：

TVL（總鎖定價值）

總鎖定價值（TVL）被認爲是採用情況的先行指標。

截至 2023 年 10 月底，Arbitrum 以 60.04 億美元的 TVL 和 61.03% 的市場份額遙遙領先，鞏固了其市場主導者的地位。 Optimism 緊隨其後，TVL 爲 25.98 億美元，市場份額爲 26.41%，顯示出其廣泛的採用率和用戶參與度。

其他鏈構成了第二梯隊，但其市場份額遠遠落後，不足 5%。新加入的 Base 於 2023 年 7 月 13 日在主網上线，以 4.63 億美元的 TVL 穩居第三位。zkSync Era 以 4.51 億美元的鎖定值排名第四，而 Starknet 則以 1.35 億美元的 TVL 排名第五。

數據來源：Layer 2 Overview

用戶數及交易量

用戶活動，如與以太坊互動的獨特用戶（bridgers）數量和交易量，是衡量採用情況的關鍵指標。

在各種 Layer 2 解決方案中，zkSync Era 遙遙領先，累積了 267 萬獨立用戶，佔所有 Rollup 的 37.10%，並促成了 223 萬筆交易，佔 Rollup 活動的 50.84%。zkSync Era 最初的空投活動吸引了大量用戶，此後一直保持領先地位。在交易量方面，Starknet 緊隨其後，交易量爲 170 萬筆，佔 Rollup 的 23.70%。

Base 和 Linea 於 2023 年 7 月在主網上推出，在市場上廣受歡迎。它們在獨立用戶參與度和交易量方面都超過了 Optimism 和 Polygon zkEVM。

交易吞吐量

交易吞吐量是區塊鏈社區經常討論的主要擴展挑战之一。

目前，以太坊主網的處理能力約爲每秒 15 筆交易（TPS）。相比之下，Visa 擁有處理約 24,000 TPS 的能力，而 Mastercard 可以處理 5,000 TPS。

Layer 2 正在縮小以上差距。10 月份，Arbitrum 和 zkSync Era 等知名 Rollup 解決方案的平均 TPS 約爲 9.5 到 10，是現有 Rollup 中性能最接近以太坊的。Rollups 共同爲可擴展性做出了重大貢獻，10 月份的總交易吞吐量超過以太坊主網 321%，可擴展性系數達到 4.21。

盡管 Rollup 技術有助於提高可擴展性，但目前沒有任何一個 Rollup 能在吞吐量方面超過以太坊。在熊市中，吸引和留住用戶對於 Layer 1 和 Layer 2 網絡都是具有挑战性的。建立一個繁榮的 Layer 2 生態系統不僅需要強大的解決方案，還需要高流量的應用。此外，由於多個 Layer 2 之間以及 Layer 1 和 Layer 2 之間缺乏無縫交互，用戶體驗受到了影響，如需要切換錢包並產生流動性成本。

費用

Layer 2 在降低以太坊網絡費用方面發揮了至關重要的作用。通過將多個鏈下交易合並成單個 Layer 1 交易，以太坊的交易費用大幅下降。

根據 Footprint Analytics 的數據，2023 年 10 月 Rollup 平均交易費用爲以太坊的 3% 到 10%。

數據來源：Average Gas Fee

這些數字表明，Layer 2 越來越受歡迎，採用率也越來越高，凸顯了它們在緩解以太坊擁堵和提高可擴展性方面的潛力。

Layer 2 的創新

在不斷變化的區塊鏈技術領域中，Optimism、zkSync 和 Arbitrum 等領先的 Layer 2 解決方案積極追求創新方法，以解決持續存在的挑战，並保持對互操作性的關注。這些知名的參與者在技術和應用等方面保持着快速的創新步伐，不斷努力保持領先地位，保持市場競爭優勢。

Superchain 由 Optimism 生態系統提出，是一個由多個網絡組成的網絡，這些網絡共享一個名爲 OP Stack 的公共代碼庫。該框架旨在建立一個可互操作的環境，讓各種 Layer 2 網絡可以相互通信和交易，類似於互聯網實現設備間通信的方式。通過提供橫向可擴展性，超級鏈解決了傳統多鏈架構相關的挑战。這些挑战包括平行鏈之間不同的安全架構，隨着更多鏈的加入，可能會增加系統風險，以及爲每條新增鏈建立新節點的成本。

來源：Superchain - OP Stack Docs

2023 年 6 月，zkSync 推出了 Hyperchains，這是一種新型網絡，作爲 zkEVM 的分形實例運行。這些 Hyperchains 與 Layer 1 共享結算並行運行，可靈活地作爲 Layer 2 網絡與 zkSync Era 一起運行，或作爲 Layer 3 Validium 運行。zkSync 生態系統中的 Hyperchains 可以由任何人开發和部署，無需獲得許可。爲了確保信任和無縫互操作性，每個 Hyperchain 都必須由 ZK Stack 上相同 zkEVM 引擎驅動。GRVT 是 zkSync 生態系統中首個 Hyperchain，它是一個混合加密貨幣交易所，結合了中心化和去中心化交易所的優勢。預計其內測 Alpha 版本將於 2023 年 11 月推出，隨後在 2024 年第一季度發布主網版本。

來源: Architecture - GRVT

Arbitrum Stylus 由 Arbitrum 於 2023 年 8 月推出，允許在其 Layer 2 網絡上使用 Rust、C 和C++ 等多種編程語言开發智能合約。除了 Solidity 之外，开發人員現在可以使用與 WebAssembly（WASM）兼容的語言編寫智能合約。WASM 可以在網絡上運行 Rust 和 C++ 等語言的代碼，使用 Arbitrum Stylus 還可以在區塊鏈上運行這些代碼。Stylus 引入了第二個與 EVM 完全互操作的同等虛擬機，爲編寫智能合約提供了一種新的方法。

Layer 2 的敘事

自 2022 年以來，Layer 2 本身已成爲加密貨幣領域中的一個重要敘事。在 Layer 2 領域中，敘事在塑造公衆認知和影響市場動向方面發揮了重要作用。這些敘事爲 Layer 2 和以太坊整體未來的提供了洞察力。

全鏈遊戲。這類遊戲利用區塊鏈替代中心化的遊戲服務器，將遊戲的方方面面都放到鏈上，包括資產、邏輯、狀態和存儲。Starknet 和 COMBO（目前在測試網上運行）已將自己定位爲公有鏈領域內全鏈遊戲的重要支持者。

模塊化區塊鏈。最初，區塊鏈採用的是整體式的設計，一個單一的區塊鏈處理所有任務。然而，模塊化區塊鏈的概念出現了，它專注於特定功能，而不是試圖覆蓋所有功能。Celestia 是第一個模塊化區塊鏈網絡。它已經准備就緒，並於 2023 年 10 月公布了空投和上线計劃。

零 Gas 費用。Gas 費用一直是阻礙以太坊大規模採用的一大障礙。爲了解決這一痛點，GasZero（目前在測試網上運行）作爲一個 Layer 2 網絡應運而生，它提供了一種獨特的解決方案：對於可信的終端用戶，不收取任何Gas 費用。在 GasZero 上，用戶可以與去中心化網絡和智能合約進行交互，無需在錢包中預存任何代幣。

Layer 3。區塊鏈行業中的 Layer 3 概念目前還沒有一個廣爲接受的定義。以太坊聯合創始人 Vitalik Buterin 認爲，現在明確其定義還爲時過早，因爲多 Rollups 生態系統的架構仍在不斷發展，大多數討論還停留在理論層面。不過，Vitalik 分享了關於 Layer 3 在未來的三種可能：

Layer 2 用於擴展，Layer 3 用於定制功能，如隱私保護。
Layer 2 用於通用擴展，Layer 3 用於定制擴展。
Layer 2 用於無信任擴展（Rollups），Layer 3 用於弱信任擴展（Validiums）。

Layer 2 面臨的挑战

作爲擁擠的以太坊網絡的替代選擇，經濟高效的 Layer 2 網絡日益受到關注。在謹慎擴展某些能力的同時，保持穩健的基礎層至關重要。以太坊社區鼓勵技術和應用的發展，但在用戶友好性和去中心化的好處之間保持微妙的平衡至關重要，正如 Vitalik Buterin 在 2023 年 10 月的以太坊香港黑客馬拉松活動中強調的那樣。

根據 Vitalik 的觀點，Layer 2 面臨四個關鍵挑战：

證明系統的安全性和去中心化。有效性（零知識）證明和欺詐證明被用來證明交易的合法性，無需在以太坊鏈上進行處理。然而，有效性證明由於依賴於特定的硬件，因此面臨着中心化的問題。
排序器的去中心化。這些排序器對交易進行驗證、排序和壓縮，然後傳輸到 Layer 1。然而，這種集中式設置因其可能成爲單點故障、審查漏洞或容易被當局關閉而受到批評。
跨 Layer 2 錢包。它們使得在多個 Layer 2 解決方案之間實現無縫互動成爲可能，而無需切換錢包。
數據可用性。它指的是鏈上數據可用性，即存儲區塊鏈數據完整副本以驗證交易的挑战。值得注意的是，Validiums 和 Optimiums 等解決方案通常不被歸類爲 Layer 2，因爲它們不在 Layer 1 發布數據。相反，它們在 Layer 1 之上引入了額外的信任假設。

此外，正如我們之前提到的，目前沒有任何一個 Layer 2 網絡在吞吐量方面可以超過以太坊。當務之急是發展 Layer 2 的生態系統。

生態系統和應用。目前，Layer 2 網絡的生態系統中大部分應用都是 DeFi 應用。它們需要引入更多類型的現象級 dApps，Layer 2 才可以擴大其生態系統，吸引更多用戶，鼓勵他們留下來。

結束語

總之，通過有效解決阻礙以太坊發展的可擴展性和成本難題，Layer 2 網絡正在推動以太坊向大規模採用邁進。這些網絡提供了創新的解決方案，提高了交易吞吐量，降低了費用，使以太坊對更廣泛的受衆來說更容易使用，更具包容性。

此外，除了以太坊的 Layer 2 網絡，opBNB 作爲 BNB 鏈對可擴展性挑战的回應已經出現。2023 年 9 月，opBNB 成功完成了主網上线。事實上，面對這些挑战，其他公鏈的應對措施和未來發展方向也同樣令人期待。大家的重點仍然是生態系統的發展和對用戶的吸引。無限的可能性在我們面前展开，每個公鏈都將踏上自己獨特的可擴展性和大規模採用之路。