Layer2 赛道现状及发展趋势

作者：Metis 中文社区

以太坊扩展性挑战

以太坊，作为全球最大的去中心化应用平台，已经在加密货币和区块链技术领域扮演了至关重要的角色。然而，随着其用户基数和应用场景的不断扩大，以太坊网络面临着严峻的扩展性挑战，如交易拥堵和高昂的手续费。为了解决这些问题，二层扩展方案即 Layer2 开始出现，Layer2 旨在通过构建在以太坊主链之上的第二层网络来提升交易处理速度和降低成本，而最大限度不去牺牲去中心化和安全性。

Layer2 解决方案的出现，不仅有助于提高以太坊网络的可扩展性，也为开发者和用户提供了更多样化的选择。在这篇文章中，我们将探讨几种主要的 Layer2 技术和项目，分析它们的技术特性、优势和局限性，同时讨论 Layer2 接下来可能的发展方向。

Layer2 技术概览

Layer2 技术，被设计为解决以太坊扩展性问题的关键方案之一，通过在以太坊主链之上构建额外的网络层来实现。这种方法允许处理更多的交易，同时保持主链的安全性和去中心化特性。主要的 Layer2 解决方案包括 Rollups、状态通道和侧链，每种方法都有各自的特点和适用场景。

1、Rollups

Rollups 是一种通过在链外处理交易然后将交易数据“打包”进入主链的方法。根据其数据有效性验证方式的不同，Rollups 可以进一步细分为 Optimistic Rollups 和 ZK Rollups。

• Optimistic Rollups 依赖于一种“乐观”假设，即大部分交易都是有效的，并允许在发现欺诈行为时进行挑战和回滚。

• ZK Rollups 则使用零知识证明技术来确保链外处理的交易是有效且正确的，提供更高的安全性和效率。

• Hybrid Rollups 是由 Metis 提出的一种新的 Rollup 方案，它采用了结合 OP Rollup 和 ZKPs Rollup 的技术架构，在保持 OP Rollup 高效处理交易的同时，利用 ZKP 技术减少欺诈和错误交易的风险。

2、状态通道

状态通道允许参与者在链外进行多次交易，仅在开始和结束时与主链进行交互。这降低了交易次数，从而减少了手续费。

3、侧链

侧链是独立于主链运行的区块链，与主链通过特定的桥接机制相连。侧链可以有自己的共识机制和区块创建规则，实现更高的交易吞吐量。

4、Validium

Validium 也是用零知识证明，但与 ZK Rollup 不同，它只上传状态根和零知识证明到主网，交易数据保存在 Layer2，因此获得了更高的吞吐量但牺牲了一定安全性。

这些 Layer2 解决方案在提高交易速度和降低成本方面发挥着关键作用，同时也为不同的应用场景提供了更多的选择和灵活性。在众多 Layer2 解决方案中，Rollups 特别受到关注，并已成为目前应用最多的技术方案之一。这主要由以下几个原因促成：

1、效率和可扩展性

Rollups 通过在链外处理交易，显著提高了交易处理速度。这种方法使得可以同时处理大量交易，之后仅将累积结果提交到主链，从而提高整体网络的吞吐量。

 2、安全性与主链的一致性

尽管 Rollups 的大部分操作在链外进行，但它们仍然利用主链的安全机制来确保数据的完整性和安全。这意味着即使是在第二层进行的交易，也能获得与以太坊主链相同级别的安全保障。

3、智能合约兼容性

Rollups 通常能提供与以太坊主链相似的智能合约环境。这对于开发者来说是一个巨大的优势，因为他们可以继续使用熟悉的工具和语言进行开发，而无需为了适应新的环境重写代码。

这里值得注意的是 Metis 的 Hybrid Rollup 方案，该方案的用户提款时间可以从 7 天大大缩短为 4 小时，同时保持较低的手续费用，从用户体验的角度来讲，Hybrid Rollup 方案要优于其他 Rollup 方案，这种高效且安全的方案可能将成为接下来 Rollup 的升级方向之一。

主流 Layer2 项目分析与对比

简介

Optimism

Optimism 是第一个开发与以太坊虚拟机兼容的 Optimistic Rollup 解决方案的以太坊二层协议。Optimism 与以太坊并行，能够在继承以太坊安全性的同时大规模处理交易。

Arbitrum

Arbitrum 由 Offchain Labs 团队构建，与 Optimistic Rollup 技术路线基本一致。Arbitrum 使用欺诈证明，并具有链上调用数据可用性，这意味着每笔交易的所有数据都被完全排序、捆绑并提交到主网上。Arbitrum 的提款周期与 Optimism 一样，大概为 7 天。

Metis

Metis 在 Optimistic Rollups 的技术基础之上进行改善，使用其独特的 Hybrid Rollup 技术，在 EVM 兼容的基础上，比其他 Rollup 方案的有着更短的提款时间以及更低的交易手续费。

StarkNet

StarkNet 是 StarkWare Ltd 于 2021 年 11 月在以太坊测试网上发布的 ZK Rollup 协议。StarkNet 可以部署任意的智能合约的通用型 Rollup。

zkSync

由 Matter Labs 开发，利用零知识证明技术，将多个交易捆绑到一个证明中，然后在以太坊区块链上进行验证，交易确认时间优于 OP Rollup 方案，但网络费用相对较高。

综合对比

对比来看， Optimism 和 Arbitrum 两大 OP Rollup 方案占据接近 80% 的市场份额，说明 OP Rollup 依然是当前市场的主流选择，但也存在提款时间长、中心化、手续费高等问题，作为第二大技术方案 ZKPs Rollup 的项目整体发展较为稳健；而像 Metis 的 Hybrid Rollup与去中心化排序器等全新叙事也在逐渐被市场认可，并且在去中心化程度、提款时间、手续费等也已经凸显，TVL 已经跃升到了第三的位置，完成弯道超车，成为了新的 L2 龙头。

存在的挑战及应对方案

前面我们已经简单提及到了目前 L2 项目各自存在的一些短板，现在总结一下，也可以将其概括为 Layer2 领域面对几个重要挑战。

1、用户体验不佳

使用 Optimistic Rollup 的网络要求用户等待长达一周才能从 L2 提取资金到 L1，这影响了用户体验。而零知识证明网络虽然提现更快，但由于还处于早期阶段，相对不稳定且成本较高。

2、中心化问题

L2 解决方案在提升效率的同时，有时牺牲了去中心化，特别是在处理交易的执行层采用了中心化的排序器节点，这引发了对潜在审查和干预的担忧。

3、扩展性挑战

随着用户对于提高 DeFi 的效率和可扩展性的需求不断增长，Layer2 生态系统正迅速扩展，这反映了市场对更强大和更高效 L2 解决方案的迫切需求，而这也给 L2 们带来了网络稳定性和处理能力方面的挑战。

为了应对这些挑战，各个项目实际上也在努力创新改进。不过在这一方面，相比于“牵一发而动全身”的“巨头”来说，一些“小而美”的项目明显更具优势。 

比如针对中心化的问题， 作为项目方收入的重要来源，面对序列器这一块巨大的蛋糕，Optimism 和 Arbitrum 等尽管一直声称在推进共享式序列器，但实际进展并不尽如人意。而 Metis 则大胆启动了 PoS 序列池的方案，并有望成为第一个实现完全去中心化的 L2 项目。

在 Metis 的序列池中，多个序列器共同工作，负责对交易进行排序整理打包，这样不仅提高了交易处理的速度，而且即使一个序列器出现问题，网络也能正常运行，增加了网络的容错能力。

而且 Metis 允许用户可以通过质押原生代币 METIS 来成为新的排序器节点，这些节点共同分享序列器产生的收益，享受生态发展带来的红利；同时允许网络参与者对序列器节点进行监督，提高了整个系统的透明度和可信度。

这种设计不仅能够避免权力过于集中带来的种种中心化的问题，同时普通用户也能够有机会成为序列器节点，分享项目发展带来的红利，进而让整个生态发展更加可持续。

总结

未来，Layer2 领域可能会面临更多挑战，包括技术的进一步发展、用户体验的改进和去中心化原则的维护。对于开发者和用户来说，了解并适应这些变化将是成功利用 Layer2 技术的关键。

总之，Layer2 技术为以太坊生态系统的健康发展提供了强大的动力，未来有望继续作为区块链技术创新的关键领域。随着 DeFi、NFT 和其他去中心化应用的持续增长，Layer2 的重要性将进一步凸显。