Scalling 進化方向：Layer2、Layer3 和模塊化

15 年間，區塊鏈網絡創造的價值已有數萬億美元，這一數據遠超世界上大部分國家的 GDP，和全球最富有的企業—蘋果市值相近。然而，區塊鏈網絡在擴展性問題上進展緩慢，讓鏈上大規模應用聽起來仍像個無法企及的遙遠未來。

應用生態最繁榮的以太坊有四千億美元市值，但 TPS 徘徊在 20 左右。也就是說它每一秒鐘可處理的交易筆數只有20筆。已對互聯網速度習以爲常的人聽了可能會感到不可思議，基於這樣的處理速度，四千億美元怎么來的？但看好區塊鏈網絡的人在想的是，如果把數據處理速度提高到和互聯網一樣，那由這些區塊鏈網絡所創造的價值不知該是四千億和萬億的多少倍。

所以，區塊鏈網絡的演化方向始終如一地朝着一個方向進行：在不犧牲安全性和去中心化的情況下，提高可擴展性（Scalling）。數年間，爲了把 TPS提高，GAS費降低，無數的擴容方案被提出、被拋棄、被採用。

我們大致可把它們分爲兩類：

• 鏈上擴容 或 Layer1 一層擴容，即對區塊鏈本身進行改造，從而直接提升鏈上交易處理速度 。

比如，直接增加鏈上區塊內可以包含的交易數量（ 如隔離見證 、擴塊）、直接改變區塊鏈的鏈體結構（分片 Sharding 、有向無環圖 DAG） 或改變區塊鏈的共識機制（ EOS 的 DPoS 、Solana 的 PoH ）等。

• 鏈下擴容 或 Layer2 二層擴容，即將鏈上的相當一部分工作量轉移到鏈下來完成，從而間接提升鏈上交易處理速度 。

技術路徑有：State Channel（ 狀態通道 ）、Plasma 、Rollup。 

其中，Layer2 的擴容方案 Rollup 自從 2019 年被提出後，已逐漸成爲擴容主流，以至於以太坊把它的擴容路线從分片技術轉爲以 Rollup 爲主。

Rollup 字面意思是 “ 一卷 ” ，通俗講就是將鏈下一大堆轉账交易記錄壓縮爲一批，然後將這批交易打包、壓縮後，發送到鏈上驗證並存儲。提高交易速度的同時，降低交易費。

StarkWare 對 Layer2 擴容思路的比喻比較精准，意思是說如果把以太坊比作一個法庭（當然是去中心化的法庭），那么 Layer2 擴容思路就是：不要去法庭取錢，當銀行擠兌時再去。

在這個比喻裏，以太坊作爲法庭，需要判斷和決定 Layer2 提交的數據是否有效、是否存在作弊行爲。因此需要審查制度來驗證 ——不同的 Layer2 解決方案提供了不同的驗證機制，最知名的有 Optimistic rollup 和 ZK-rollup。

ZK-Rollup指的是當交易在鏈下完成，被定期匯集成批量交易，rollup 運營者需要採用零知識證明技術來證明這批交易是有效的，然後提交給以太坊主鏈存儲。以此來實現擴展性能的同時，保證主鏈數據的安全和完整。

ZK-Rollup 的執行過程： 

與依賴零知識證明的 ZK-Rollups 不同，Optimistic Rollup 採用基於挑战的方法，允許用戶質疑和驗證批量交易的正確性，從而確保數據有效性。比如，用戶如果檢測到任何欺詐或者無效交易，可以向”驗證者智能合約“提交證明，觸發”挑战流程“。”驗證者智能合約“ 會驗證用戶提交的證明，來確定提交上來的那批交易是否不正確或存在欺詐行爲。如果挑战成功，之前被定爲欺詐的行爲將被恢復，責任方可以面臨處罰。

Optimistic Rollup 執行過程： 

共同點是兩者都通過讓大量計算在子鏈來運行，同時通過驗證機制保證鏈下數據的有效性，從而繼承 Layer1 的去中心化、安全等優點。

rollup 雖然把以太坊網絡每秒可處理的交易數量（TPS）從 20 提高到數萬，但如果要支撐像 Twitter 一樣的應用，恐怕只是去中心化網絡大規模應用萬裏長城的第一步。但 Layer2 已邁出關鍵性的一步。如果繼續順着這個思路，在第二層上再附加一層即 Layer 3，是不是可以繼續提高可擴展性？

V神在Layer3 的概念提出一年後，在文章中介紹過 Layer3 和 Layer2 的區別：

• L2 用於擴容，L3 用於定制功能。

• L2 用於通用型擴容，L3 用於定制型擴容。

• L2 用於去信任擴容（如 Rollup），L3 用於弱信任擴容（如 Validium）。

也就是說，Layer3 不單單是可擴展性的平方，它是專爲應用場景而生。

比如，社交和資產托管這兩個場景對交易速度和安全性的要求完全不一樣。那我們就可以在Layer3上把不同場景的需求定制化，通過模塊化的設計讓用戶根據自己的需求自由組合。

這裏提到的“模塊化“ 的概念來自2018年，以太坊創始人 Vitalik Buterin 和 Celestia 聯合創始人 Mustafa Albasan 合寫的一篇論文《數據可用性採樣和欺詐證明》。討論如何在不犧牲安全性和去中心化的情況下，解決區塊鏈可擴展性問題。

他們提出的方法是，將全節點負責區塊生產和區塊驗證的框架，變爲由全節點負責區塊生產，輕節點負責區塊驗證。即主鏈專注於處理少數任務，把其余大部分外包給一個或多個獨立的鏈。

顯然， Rollups 的出現讓”模塊化“這個概念更加明確。

模塊化區塊鏈認爲，通過將功能模塊化，並將其流程劃分爲多個“專有層”， 每個專有層處理特定的功能，從而創建更好的系統。

我們認爲通過在 Layer3 上爲不同擴容、安全需求的應用場景提供模塊化設計，可以爲鏈上大規模應用提供解決方案。

Dapplink  作爲大規模鏈上應用的解決方案

Dapplink 的構想是在繼承 Layer1 安全性，Layer2 高擴展性的基礎上，再做一層專爲應用而生的 Layer3， 爲不同應用設計不同的共識強度、吞吐量和安全性，並把它模塊化。不同模塊採用不同類型節點，不同類型節點運行不同的共識機制，但共享質押池。 

與市場上已經存在的 Layer3 項目僅支持自有公鏈生態不同，我們想做一個通用型、模塊化，可拔插的 Layer3 基礎設施。

通用型意味着开發者可以繼承以太坊、比特幣等繁榮的生態資源。模塊化意味着更低的部署門檻，更好的性價比。

爲了實現這一目標，我們的核心技術主要包括：跨鏈互操作協議、Layer3 逆向質押協議和 Layer3 App Chain.

1. 跨鏈互操作協議

爲了支持更廣泛的生態，支持讓开發者把自己的應用部署在任意一層和二層網絡，讓資產從任意鏈到任意鏈之間劃轉，我們設計了自己的跨鏈互操作協議。

原則上，我們可以使用第三方跨鏈互操作協議，但我們發現，它們無法滿足我們的特定需求，也擔心用戶的資金在跨鏈過程中丟失，因此 DappLink 設計了一套兼容 Bitcoin 和 Ethereum 的跨鏈互操作協議。

1.1 Ethereum 生態跨鏈互操作流程

Dapplink Ethereum 生態跨鏈互操作協議可以實現Ethereum  到Ethereum -Layer2 和 EVM 鏈之間的跨鏈互操作，以下是實現流程：

• Staker 把資金質押在一層資金池(FoundingPool)，可以獲取質押收益。

• 資金平衡程序會將 staker 在一層的資金劃轉到各二層的資金池 (FundingPool)。資金平衡的功能主要保證各條鏈上的資金是平衡的，不會出現鏈的資金匱乏問題。

• 用戶發起從任意鏈到任意鏈的資金跨轉：

1. 用戶先將自己的資金轉入到源鏈；

2. MPC（多籤節點） 驗證組成的去中心化 relayer 網絡監聽到對應的合約事件；

3. 發起一筆交易，各節點達成共識；

4. 資金從目標鏈的資金池轉到用戶地址；

1.2 Bitcoin 生態跨鏈互操流程

與上面類似，Dapplink Bitcoin 生態跨鏈互操作協議可以實現 Bitcoin 到 Bitcoin-Layer2 和 EVM 鏈之間的跨鏈互操作。自從比特幣主網進行 Taproot 升級之後，通過 Schnorr 籤名技術來構造 m-n 的多籤 Taproot 账戶成爲了可能。我們認爲，Schnorr 和 MPC 驗證人結合的籤名方式可以保證跨鏈操作的去中心化，同時，MPC 驗證人質押也可以防止驗證人作惡。

以下是DappLink Bitcoin 跨鏈互操作解決方案細節：

• 結合 Bitcoin taproot 和 tapscript 籤名驗證；

• MPC 算法選用 GG20 7 輪運算交互，DappLink 添加 trust setup 可將算法優化到 4 輪交互；

• 使用 Tendermint-BFT 共識算法協同 MPC 節點產生共識；

• 跨轉鏈的質押合約代碼或者質押模塊設計；

• 未來 MPC 節點开放給各大社區運行；

• 將節點驗證籤名和 Bitcoin 區塊鏈的信息生成 ZK-Proof 提交到 tapscript；

• 將交易數據 Rollup 到 DA，鏈下驗證 ZK-Proof，驗證失敗可以使用 DA 的數據生證驗證，若發現 ZK-Prover 做惡，對其進行懲罰；

目前，Ethereum 生態的跨鏈互操作協議已經實現，Bitcoin 生態的跨鏈互操作正在开發中。

2. Layer3 反向質押協議

跨鏈互操作協議在反向質押協議中起着重要作用，它們共同支撐 Dapplink AppChain Layer3 節點網絡的順利運行，並提供安全保障。

如下圖所示：

反向質押協議是一組經濟模型合約， 設計理念是同時保證 Layer3 AppChain 的安全性和質押者的收益。

• 它要求 AppChain 節點的運營商必須質押一定數量的  ETH/WETH 才可以獲得運行資格，參與到網絡處理交易當中去，從而獲得獎勵。

• staker 質押在 Layer1 上的 ETH/WETH 將會通過 DappLink 跨鏈互操作協議轉到一層質押給信標鏈節點，而staker 將獲得雙重收益：Layer3 AppChain 網絡交易執行獎勵和來源於信標鏈的質押收益。

3. App chain

AppChain 通過模塊化, 可組合的方式支撐上層業務場景，這裏的模塊化和 Layer2 的模塊化不一樣的是, Layer3 的模塊化是爲了處理復雜的上層應用場景而產生，通過不同的模塊去支持不同的業務場景，模塊與模塊之間又可以組合爲上層應用。暫時無法在Lark文檔外展示此內容

我們知道，不同應用對即時性和安全性的要求並不一致。比如即時社交和遊戲對信息交互的即時性要求很高，但對安全性要求沒那么高。而對資產托管來說，安全第一，但對延遲沒那么敏感。如果使用同一個數據可用層（DA），肯定無法滿足用戶體驗。我們的解決方案是針對不同應用場景，設計不同的功能模塊。

比如，在社交模塊中，我們爲高即時性做了獨立的數據可用層，以去共識的方式提高數據確認速度。

在托管模塊中，我們設計了由多籤名節點組成高共識網絡，只有當投票達到2/3時，資金才能成功轉出。再加上質押協議提供的安全性，相當於有兩層防護。

不同的模塊由不同類型的節點來運行，但共享一個質押池。假設有10 個 staker 質押了100個 ETH 給運營商，運營商可以同時跑不同模塊 AppChain 節點。

Dapplink开發進度

• Dapplink 已經上线的產品：

1.DappLink 跨鏈互操作協議 - https://bridge.testnet.dapplink.xyz/bridge

2.DappLink 官網和積分系統 - https://www.dapplink.xyz/points

• Dapplink 即將上线的產品：

1.Layer3 反向質押協議。

2.Dapplink App chain 的多個模塊正在开發中。如下:

• 隱私模塊(Privacy Module)

• DA 模塊(Data Availibility)

• Rollup 模塊(Rollups)

• 社交模塊(Social Module)

• 遊戲模塊(Gaming Module)

• 托管模塊(Custody Module)

• 交易模塊(Trading Module)

• AI 模塊(AI Module)

• EVM 模塊(EVM Module)

最終， 現有的模塊以及未來模塊構成 Layer3 AppChain，开發者可以自由組合模塊，支撐自己的應用；L3 項目方可以基於我們的技術棧構建自己的 Layer3。

Dapplink 作爲首個模塊化、可組合的 Layer3 解決方案，支持鏈上大規模應用的同時又能爲比特幣和以太坊等生態系統帶來新的發展可能性。

Dapplink 團隊

DappLink  於 2022年中旬由 Savour Labs 孵化而成，團隊分別來自 Binance、Bybit、 Mantle、Chainup，Bixin，TokenPocket 和 HyperChain 等知名 web3 公司，目前已獲得初步融資，Layer3 AppChain 測試網預計將於 5 月初上线。

• Official Website：https://www.dapplink.xyz/

• X: https://twitter.com/0xdapplink

• Github:  https://github.com/eniac-x-labs

• Telegram: https://t.me/+qqhy1i-_xnU1M2Jl

• Discord: https://discord.com/invite/zNvystBAtd