Layer2 賽道現狀及發展趨勢

作者：Metis 中文社區

以太坊擴展性挑戰

以太坊，作為全球最大的去中心化應用平台，已經在加密貨幣和區塊鏈技術領域扮演了至關重要的角色。然而，隨著其用戶基數和應用場景的不斷擴大，以太坊網絡面臨著嚴峻的擴展性挑戰，如交易擁堵和高昂的手續費。為了解決這些問題，二層擴展方案即 Layer2 開始出現，Layer2 旨在通過構建在以太坊主鏈之上的第二層網絡來提升交易處理速度和降低成本，而最大限度不去犧牲去中心化和安全性。

Layer2 解決方案的出現，不僅有助於提高以太坊網絡的可擴展性，也為開發者和用戶提供了更多樣化的選擇。在這篇文章中，我們將探討幾種主要的 Layer2 技術和項目，分析它們的技術特性、優勢和局限性，同時討論 Layer2 接下來可能的發展方向。

Layer2 技術概覽

Layer2 技術，被設計為解決以太坊擴展性問題的關鍵方案之一，通過在以太坊主鏈之上構建額外的網絡層來實現。這種方法允許處理更多的交易，同時保持主鏈的安全性和去中心化特性。主要的 Layer2 解決方案包括 Rollups、狀態通道和側鏈，每種方法都有各自的特點和適用場景。

1、Rollups

Rollups 是一種通過在鏈外處理交易然後將交易數據"打包"進入主鏈的方法。根據其數據有效性驗證方式的不同，Rollups 可以進一步細分為 Optimistic Rollups 和 ZK Rollups。

• Optimistic Rollups 依賴於一種"樂觀"假設，即大部分交易都是有效的，並允許在發現欺詐行為時進行挑戰和回滾。

• ZK Rollups 則使用零知識證明技術來確保鏈外處理的交易是有效且正確的，提供更高的安全性和效率。

• Hybrid Rollups 是由 Metis 提出的一種新的 Rollup 方案，它採用了結合 OP Rollup 和 ZKPs Rollup 的技術架構，在保持 OP Rollup 高效處理交易的同時，利用 ZKP 技術減少欺詐和錯誤交易的風險。

2、狀態通道

狀態通道允許參與者在鏈外進行多次交易，僅在開始和結束時與主鏈進行互動。這降低了交易次數，從而減少了手續費。

3、側鏈

側鏈是獨立於主鏈運行的區塊鏈，與主鏈通過特定的橋接機制相連。側鏈可以有自己的共識機制和區塊創建規則，實現更高的交易吞吐量。

4、Validium

Validium 也是用零知識證明，但與 ZK Rollup 不同，它只上傳狀態根和零知識證明到主網，交易數據保存在 Layer2，因此獲得了更高的吞吐量但犧牲了一定安全性。

這些 Layer2 解決方案在提高交易速度和降低成本方面發揮著關鍵作用，同時也為不同的應用場景提供了更多的選擇和靈活性。在眾多 Layer2 解決方案中，Rollups 特別受到關注，並已成為目前應用最多的技術方案之一。這主要由以下幾個原因促成：

1、效率和可擴展性

Rollups 通過在鏈外處理交易，顯著提高了交易處理速度。這種方法使得可以同時處理大量交易，之後僅將累積結果提交到主鏈，從而提高整體網絡的吞吐量。

2、安全性與主鏈的一致性

儘管 Rollups 的大部分操作在鏈外進行，但它們仍然利用主鏈的安全機制來確保數據的完整性和安全。這意味著即使是在第二層進行的交易，也能獲得與以太坊主鏈相同級別的安全保障。

3、智能合約兼容性

Rollups 通常能提供與以太坊主鏈相似的智能合約環境。這對於開發者來說是一個巨大的優勢，因為他們可以繼續使用熟悉的工具和語言進行開發，而無需為了適應新的環境重寫代碼。

這裡值得注意的是 Metis 的 Hybrid Rollup 方案，該方案的用戶提款時間可以從 7 天大大縮短為 4 小時，同時保持較低的手續費，從用戶體驗的角度來講，Hybrid Rollup 方案要優於其他 Rollup 方案，這種高效且安全的方案可能將成為接下來 Rollup 的升級方向之一。

主流 Layer2 項目分析與對比

簡介

Optimism

Optimism 是第一個開發與以太坊虛擬機兼容的 Optimistic Rollup 解決方案的以太坊二層協議。Optimism 與以太坊並行，能夠在繼承以太坊安全性的同時大規模處理交易。

Arbitrum

Arbitrum 由 Offchain Labs 團隊構建，與 Optimistic Rollup 技術路線基本一致。Arbitrum 使用欺詐證明，並具有鏈上調用數據可用性，這意味著每筆交易的所有數據都被完全排序、捆綁並提交到主網上。Arbitrum 的提款周期與 Optimism 一樣，大概為 7 天。

Metis

Metis 在 Optimistic Rollups 的技術基礎之上進行改善，使用其獨特的 Hybrid Rollup 技術，在 EVM 兼容的基礎上，比其他 Rollup 方案的有著更短的提款時間以及更低的交易手續費。

StarkNet

StarkNet 是 StarkWare Ltd 於 2021 年 11 月在以太坊測試網上發布的 ZK Rollup 協議。StarkNet 可以部署任意的智能合約的通用型 Rollup。

zkSync

由 Matter Labs 開發，利用零知識證明技術，將多個交易捆綁到一個證明中，然後在以太坊區塊鏈上進行驗證，交易確認時間優於 OP Rollup 方案，但網絡費用相對較高。

綜合對比

對比來看， Optimism 和 Arbitrum 兩大 OP Rollup 方案佔據接近 80% 的市場份額，說明 OP Rollup 依然是當前市場的主流選擇，但也存在提款時間長、中心化、手續費高等問題，作為第二大技術方案 ZKPs Rollup 的項目整體發展較為穩健；而像 Metis 的 Hybrid Rollup與去中心化排序器等全新敘事也在逐漸被市場認可，並且在去中心化程度、提款時間、手續費等也已經凸顯，TVL 已經躍升到了第三的位置，完成彎道超車，成為了新的 L2 龍頭。

存在的挑戰及應對方案

前面我們已經簡單提及到了目前 L2 項目各自存在的一些短板，現在總結一下，也可以將其概括為 Layer2 領域面對幾個重要挑戰。

1、用戶體驗不佳

使用 Optimistic Rollup 的網絡要求用戶等待長達一周才能從 L2 提取資金到 L1，這影響了用戶體驗。而零知識證明網絡雖然提現更快，但由於還處於早期階段，相對不穩定且成本較高。

2、中心化問題

L2 解決方案在提升效率的同時，有時犧牲了去中心化，特別是在處理交易的執行層採用了中心化的排序器節點，這引發了對潛在審查和干預的擔憂。

3、擴展性挑戰

隨著用戶對於提高 DeFi 的效率和可擴展性的需求不斷增長，Layer2 生態系統正迅速擴展，這反映了市場對更強大和更高效 L2 解決方案的迫切需求，而這也給 L2 們帶來了網絡穩定性和處理能力方面的挑戰。

為了應對這些挑戰，各個項目實際上也在努力創新改進。不過在這一方面，相比於"牽一發而動全身"的"巨頭"來說，一些"小而美"的項目明顯更具優勢。

比如針對中心化的問題， 作為項目方收入的重要來源，面對序列器這一塊巨大的蛋糕，Optimism 和 Arbitrum 等儘管一直聲稱在推進共享式序列器，但實際進展並不盡如人意。而 Metis 則大膽啟動了 PoS 序列池的方案，並有望成為第一個實現完全去中心化的 L2 項目。

在 Metis 的序列池中，多個序列器共同工作，負責對交易進行排序整理打包，這樣不僅提高了交易處理的速度，而且即使一個序列器出現問題，網絡也能正常運行，增加了網絡的容錯能力。

而且 Metis 允許用戶可以通過質押原生代幣 METIS 來成為新的排序器節點，這些節點共同分享序列器產生的收益，享受生態發展帶來的紅利；同時允許網絡參與者對序列器節點進行監督，提高了整個系統的透明度和可信度。

這種設計不僅能夠避免權力過於集中帶來的種種中心化的問題，同時普通用戶也能夠有機會成為序列器節點，分享項目發展帶來的紅利，進而讓整個生態發展更加可持續。

總結

未來，Layer2 領域可能會面臨更多挑戰，包括技術的進一步發展、用戶體驗的改進和去中心化原則的維護。對於開發者和用戶來說，了解並適應這些變化將是成功利用 Layer2 技術的關鍵。

總之，Layer2 技術為以太坊生態系統的健康發展提供了強大的動力，未來有望繼續作為區塊鏈技術創新的關鍵領域。隨著 DeFi、NFT 和其他去中心化應用的持續增長，Layer2 的重要性將進一步凸顯。