Layer2

Layer2 分类:

1. 通道(Channel)和通道网络:在链下为特定的个人、群体或者他们所组成的网络开通一个链下的通道,直到他们所有的交易结束要上链进行结算时,再将链下的通道关闭上链。这样的技术下分别衍生出了 State channel和闪电网络等技术。

2. 侧链:构建一条完全独立于主链的区块链,并且透过自己的验证者去打包侧链上的交易,再让他和主链透过映射等方式添加到主链的账本中。例如在 Rollup 崛起前,被讨论很多的 Plasma ,以及 Skale、Omesigo等独立的侧链项目。

3. Rollup 的原理是将许多在区块中的交易数据,打包成一笔“空间浓缩”过的交易,透过空间的压缩,我们可以确保主链上的吞吐量的增加。在这个前提下,又有了各种不同的方式来保证 Rollup 上的交易能够被 Layer1 进行验证,而产生了至于零知识证明的ZK-Rollup 以及基于惩罚机制的 Optimistic Rollup

基于通道(Channel Network)的方案,链下的通道是最早的扩容方案之一,由于交易都是在链外通道中产生。因此支付通道网络有个很重要的特色,是可以达到近乎无限的扩容,并且可以对于固定对象以及频率的交易做非常有效率的资金使用。

在最早期的比特币网络中,受限于比特币自身的性能以及比特币区块链本身很有限的验证能力,最成功的比特币 Layer2 方案就是通道这个领域的闪电网络(Lightening Network)。

闪电网络的算是目前在比特币的扩容通道方案中最为成功的,他不但透过惩罚机制等等设计去解决了闪电网络之前,比特币的支付通道解决方案所遇到的作恶问题,同时还确保了交易的双方都可以对通道进行开关。甚至还在设计之初,对于交易的「隐私」进行了考量。

至今,闪电网络仍然在不断的迭代之中,甚至闪电网络的开发团队 Lightning Labs 在日前还透过 Lightning Pool ,为闪电网络提供了流动性的租赁市场,开起了比特币之上的 Lightning Finance (LiFi)

第二种就是侧链方案(Side Chain)

Side Chain 就是一条独立于 Layer1 之外的链,除了一般意义上的 Side Chain 项目以外,去年被以太坊社区放弃的 Plasma 也是其中之一,目前侧链仍然有许多的团队在进行研究当中,例如 Skale network、Celer Network、Omesigo、Matic,以及我们的 Grants 团队 LeapDao。

目前看来,侧链存在着的优势,是能够有更灵活的空间去兼容 L1 的智能合约平台,例如 EVM,但是目前侧链却存在着两个重要的问题,一是安全性,二是如何去和 Layer1 进行交互。

第三种是 Rollup 方案。Rollup 可能会是近期在 ETH 上最受欢迎的 Layer2 解决方案,并分别以 Zk Rollup 和 Optimistic Rollup 为两大阵营。他们分别用零知识证明和博弈机制来保证 Rollup 技术的可使用性,并且各自有各自的拥护者,其中许多还是 DeFi 的明星项目方,这也反应了 DeFi 在经历过上一轮的热潮之后,必须正视扩容的问题。

例如ZKRollup背后有着 Loopring 路印协议以及 Curve ;Optimistic Rollup 也有 Synthetix 、Uniswap 等项目表达支持。Rollup 相较于侧链,是一个更为折衷、以及符合实用主义的做法。虽然 Rollup 的扩容的能力不如侧链,但是由于 Rollup 是把交易经过压缩并组织成一定的数据结构提交上链,因此在这样的机制下,也就从一定程度上解决了之前 Layer 2 尤其是 Plasma 在跟 Layer 1 交互时产生的数据可用性的问题。

这种 Layer 1 对直接在其上的交易与 Layer 2 做无差别支持,这种 layer 1 通常不会对 layer 2 不做特别的优化,反而 layer 1 的吞吐量和交易带宽决定了 layer 2 的清算效力,这种场景下 layer 2 带来的价值创造很难被 layer 1 捕获。

对于另外一种 Layer1 而言,底层网络的安全和去中心化等会是更重要的职责,性能可以交给 Layer2 去负责,而 Layer1 只负责去验证 Layer2 生成的交易的逻辑是否正确。在这样的基础下,在 Layer1 上的价值捕获,应该必须以整体链上的价值创造和增长正相关。

因此,价值捕获的经济模型怎么沿着这个方向去设计就变得很重要,例如过程中的交易手续费可能就会是 Layer2 捕获价值的关键部分,要通过 layer 1 去捕获交易价值,从而激励 Layer 1 去提供更高的安全性来保护并且刺激 layer 2 交易规模的增长

ZK Rollup 就面临了没办法支持通用的智能合约,导致像采用 ZK Rollup 的 Matter Labs 必须自己再去实现一套零知识证明的智能合约语言 Zinc,然而这势必也加深了开发者的开发成本和合约审计的成本,相较而言,Optmistic Rollup 和侧链在对于 EVM 这样的主流智能合约平台的兼容能力就相对的更强。

优劣

OR
顾名思义,乐观意味着链下操作者返回的结果被默认为正确的,而不需要每一次都要检查。如果有人发现状态的变化有误,则向主链发布一个证明来证明变化的错误,链上合约进行验证并回滚错误的状态变化。也就是说,只有出现争议的时候,才通过链上的合约进行裁决,然后惩罚恶意的验证者。
项目:
Arbitrum、Optimism、Idex、Synthetix、Catersi

ZKR
链下的操作者根据状态更新的变化生成一个零知识证明(SNARK),然后交给链上的合约进行判断。链上只要验证该证明,就能确保涉及到的交易被正确地执行,这个验证是高效而且容易的。而对于无效的交易或者状态变更,操作者是不能生成这样的证据。
项目:
ZKsync, Loopring,zkswap


OR与ZKR的对比:
1. OR采用欺诈性证明(fraud proof), ZK采用有效性证明(validity proof);
2. OR支持EVM,ZK底层基于混淆电路,OR更容易将现有以太坊的生态完全移植;
3. OR需要一段时间的挑战期,ZKR是立即确认;
4. OR的性能要低于ZKR;
5. OR的安全性依赖于罚金,ZKR的安全是以数学为基础,更加符合中本聪最开始的想法:通过技术手段解决中心化所带来的问题。


这么看来,ZKR似乎各个方面都要比OR好,为什么大家不都去选择ZKR?ZK Rollup在完全适配以太坊生态应该还有一段路要走,而Optimistic Rollup正好为L1到L2提供了一个过度期,为那些还不能适配ZKR的dapp提供一个初具规模的生态,让ZKR更好的去适配大规模的以太坊上的各个生态