热点丨 Gas 费暴涨，Layer2 扩容能否解燃眉之急？

作者 | Mohamed Fouda

Ethereum 的可编程性允许开发者设计出几种在比特币上无法实现的扩展解决方案。在过去，这往往只意味着创建新的智能合约。这使得团队能够快速获得资金，通常是以 ERC-20 代币的形式，并将其重点转移到构建可扩展性协议上。这些协议中的几个协议在一年左右后推出，但采用率极低。这是由于熊市导致对加密技术的兴趣不断减少，再加上在推出前人们兴趣也不大。然而，在 2019 年底，潮流开始转变。市场逆转，兴趣增加，网络利用率提高，以及一些技术发展，使 Layer2 项目重新回到大家的视野中。

自 2020 年 1 月以来，Ethereum 网络的利用率提高，同时交易成本也增加了 10 倍，这鼓励了一些团队正式推出他们长期以来一直在努力的项目。最近，我们看到在过去的几个月里有许多项目推出，他们进行着激烈的竞争为了被人们采用和关注。本文描述了这些解决方案，并从投资的角度讨论了它们迄今为止成功的原因。

外链规模化解决方案进入了激烈的竞争模式

Ethereum Layer2 解决方案的类别

Ethereum Layer2 项目有不少。我们将它们分为三种 :

1. 第一种包括支付可扩展性解决方案，如 Raiden、Liquidity Network 和 Spankchain （基于 Connext）。这些解决方案大多使用状态通道，并受到比特币的闪电网络的启发。这些项目在 2017 年底或 2018 年初成功通过 ICO 进行了融资。

2. 第二种是出于对更灵活的扩展解决方案的需求，这些解决方案超越了支付扩展性。能够支持任意智能合约交易和扩展 dapp 以及 DeFi 应用的解决方案。这个小组的先驱项目之一是 Plasma Chains--它后来产生了 Loom 网络、OMG 网络和 Matic 等项目。由于 Plasma 实现的复杂性，特别是围绕数据可用性，一类新的通用可扩展性解决方案正在产生：Rollup 解决方案类。Optimism/OVM 开创了这一方向，它的解决方案如 zk Rollups 也随之而来。

3. 第三种 Layer2 解决方案与前两组方案相交，重点是增加 Ethereum 区块链上没有的额外功能，具体来说就是隐私。这方面的突出项目是 Keep 和 Aztec。

一个以太坊侧链的简化图

链外通用可扩展性解决方案

该组是目前最活跃、讨论最多的 Ethereum 可扩展性解决方案。虽然 " 通用可扩展性 " 一词在技术上可能并不准确，但它确实反映了这一类解决方案的目标：扩展任意 Ethereum 交易的数量，包括智能合约交易。这是一个比单纯促进链外支付更难的问题。从技术角度来看，这些解决方案是 Commit 链，一般可以允许扩展任意交易。

虽然这个领域的项目可以根据不同的技术指标进行多种分类，但我们将其整理为：

1. 等离子体链 (Plasma Chains)

2. 交易分组和压缩 (Rollups)

在上层，Plasma 解决方案创造了一个可以执行任意交易的替代空间。在这一类别中，链外交易数据被隐藏在 Ethereum 主链中，当用户想要退出侧链返回 Ethereum 主链时，这就带来了挑战。这就是所谓的数据可用性问题。

另一方面，Rollup 解决方案可以被认为是压缩技术。可以将多个交易压缩在一起，减少交易大小和交易验证成本，让 Ethereum 链处理更多的交易。在这种情况下，所有的交易数据仍然存储在 Ethereum 区块链上，这提高了 Layer2 交易的安全保障。

竞争

在前面提到的每一个类别中，都有一些目标不同、技术结构不同的努力。对这些项目进行详细的比较需要几篇文章，所以我们将重点讨论更高层次的问题。

Ethereum 的一般可伸缩性解决方案的分类

基于等离子体的解决方案

在 Vitalik 的 Plasma 论文之后，等离子体缩放解决方案率先进入市场。对于不同的用例，Plasma 的实现会有很大差异。Plasma 的第一个生产实施是由 Loom Network 在 2018 年使用称为 Plasma Cash 的 Plasma 变体完成的。Plasma 现金专注于非可变代币（NFT）和游戏。该项目最终离开了 Ethereum 生态系统，创建了一个独立的区块链，并将其重点转移到企业应用上。Loom 是一个有趣的案例研究，说明 Layer2 项目在针对主流用例（如 Gaming）时面临的挣扎，这些用例与 ETH 作为金融资产的关系并不紧密。

另外两个项目，Matic 和 OMG Network，紧随 Plasma 其后，并成功推出了各自的主网。这两个项目主要专注于扩展一般的 Ethereum 交易。Matic 使用自己的 token 在侧链上使用 PoS 共识机制。OMG 网络在方向上是相似的，但该网络目前依赖于固定数量的验证者。

Rollups 解决方案

Rollups 扩展实施是市场上相对较新的进入者。它们旨在通过将存储在 Ethereum 的区块链上的交易数据以捆绑 / 压缩的格式保存，来解决数据可用性问题。这种交易分组的主要目标是降低验证成本。分组后的交易并不直接由 Ethereum 共识机制进行验证。相反，使用不同的机制来证明这些交易的有效性。两大类卷展解决方案。Optimistic Rollups 和 zk Rollups, 执行这些验证的方式不同 . 在 Optimistic Rollups 中，Fraud Proofs 用于捕获任何无效交易，并惩罚允许这些交易的验证者。在 zk Rollups 中，零知识证明，例如 SNARKs，用于证明 Layer2 交易的有效性。这些证明也和交易数据一起存储在链上。

在 Optimistic Rollups （OR）领域，一个重要的项目是 Optimism。Optimism 正在构建 Optimistic 虚拟机（OVM），其目的是在 Layer2 上扩展任意 Ethereum 交易。该团队最近与 Synthetix 合作运行了一个演示来扩展 DeFi 协议。演示的结果令人鼓舞。沿着 OR 的思路进行的另一项努力是 IDEX 自己的扩展解决方案。IDEX 团队在去年 10 月运行了该解决方案的演示。

zk Rollups 是另一个 Rollups 扩展方案，旨在实现 Ethereum Layer2 在每秒 Layer2 交易量（TPS）方面的更大扩展性。然而，该技术仍然局限于特定的用例，例如支付或交易所，并且受到 zk 证明生成复杂性的瓶颈。在这个领域，有两个竞争项目。Loopring 和 Matterlab 的 zkSync。Loopring 最初使用 zk Rollups 实现了二级 DEX，此后又扩展到二级支付领域，推出了 Loopring Pay。相比之下，zkSync 首先专注于二级支付。该团队最近推出了该产品。

其他扩展解决方案

还有其他 Ethereum 的缩放解决方案，在技术上不符合 Plasma/Rollup 分类。其中一个例子是 Starkware，它实现了交易数据在链外的扩容方案，类似于 Plasma。然而，链外交易也是使用一种不需要可信设置的零知识证明形式进行捆绑，称为 STARKs。Starkware 和 Vitalik 将这种方式称为 Validium。

Ethereum 链外支付解决方案

2017 年和 2018 年，支付规模化解决方案率先上市。它们都深受比特币的闪电网络的影响。这些解决方案专注于扩展支付交易，但它们不允许任意的智能合约链外执行。因此，它们不支持 DeFi、dapp 或游戏。这是 Ethereum 生态系统中的一个关键弱点，很可能解释了为什么这些类型的解决方案没有设法获得多少吸引力。这些解决方案之间共同的主要基础技术是状态通道。Raiden Network、Connext/SpankChain 和 Liquidity Network 都是试图在 Ethereum 之上构建链外支付网络的项目。

Raiden Network(雷电网络)

雷电网络被认为是 Ethereum 上最接近 LN 的同类产品。与 LN 类似，它实现了网络上不同节点之间的 1 对 1 通道，以创建一个运行在 Ethereum 之上的微支付网络。Raiden 的第一次主网发布发生在 2020 年 5 月。使用 Raiden 资源管理器我们可以看到，在撰写本文时，该网络只有 25 个独特的账户和大约 50 个通道。由于 ethereum 领域的重点主要转移到更灵活的扩展解决方案上，因此很难看到像 Raiden 这样的 1 对 1 支付渠道网络的强大前景。

流动性网络

与雷电网络类似，流动性网络旨在在 Ethereum 之上实现支付渠道。然而，该项目没有遵循 Raiden 和 LN 中使用的 1 对 1 渠道模式，而是利用 1 对 N 渠道模式。该网络依赖于多个用户可以连接的支付中心。从这个意义上说，Liquidity 与支付渠道网络相比，断然类似于侧链。该项目由一群来自伦敦帝国学院的学术研究人员领导，他们以在项目网站上展示自己的学术研究为荣。该项目于 2018 年在 mainnet 上推出，基本上未能吸引用户--尽管最近 Ethereum 网络利用率上升，gas 费增加。

与 Layer2 支付解决方案相关的令牌的 ROI

增加功能的链外解决方案

最后一组 Ethereum Layer2 的重点是为 Ethereum 添加在基础层上无法实现的功能 , 最受欢迎的功能：隐私。这包括隐藏交易金额和完全隐藏交易参与者的地址。这些隐私功能不能直接在 Ethereum 主链上实现，需要作为单独的 Layer2 解决方案来实现。这个领域的两个主要项目是 Aztec 和 Keep。

Aztec 的目标是在 Ethrereum 之上构建一个 UTXO 层，其中 zk 证明可以用来提高交易的隐私性。该项目利用公开的大规模多方计算（MPC）仪式完成了最初的可信设置，并开发了 zk.money 供社区试用产品。由于 Layer2 隐私方案与扩展方案是正交运行的，Aztec 团队正致力于将两者结合起来，将隐私增强技术栈与 zk Rollup 技术栈合并，创建 zk² Rollup。

同样，Keep Network 也在为 Ethereum 开发一个链外隐私层。该项目并不专注于私人交易，而是为私人数据创建存储，称为 Keeps，可以被 Ethereum 的智能合约访问和使用。Keep 主网于 2020 年 5 月初推出，以支持该项目旗舰产品 TBTC。我们在本系列的第一部分讨论了 TBTC 作为帮助扩展比特币网络的可行候选者。为了实现 TBTC 的高安全性保证，其交易只支持链上交易（在 Ethereum 上）。然而，没有根本性的限制阻止这些交易在链外执行。

多个 Ethereum Layer2 的风险是什么？

在比特币中，Lighting Network 是一个单一的 Layer2 解决方案，作为许多来自不同项目的比特币开发人员的统一平台。来自 Lightning Labs、ACINQ、Blockstream、Zap、Bitrefill 等众多项目的增量开发都会涌入同一条河流。在 Ethereum 中，情况截然不同。不同的 Layer2 扩展方案基本上是不兼容的，这就造成了它们之间的摩擦和竞争。这种竞争也可能导致生态系统的分裂，这将延迟或阻止任何这些 Layer2 解决方案达到临界质量。

另一方面，在 Ethereum 生态系统中进行更广泛的实验可能意味着确定实际有效的可扩展性解决方案的更快路径。一个性能良好的可扩展性解决方案最终可能会击败或吸收效率较低的解决方案。

有一些关于通过在不同的 Layer2 链之间建立链外桥梁，即不需要回到 Ethereum 主链的桥梁来减少潜在的碎片化的转账。这让人联想到 Cosmos 的区块链间（IBC）协议的愿景。链外桥可以成为将不同的 Layer2 项目粘合在一起的粘合剂，以实现 Ethereum 的全网可扩展性。然而，鉴于大多数 Layer2 项目的早期状态，围绕 Layer2 桥的讨论一直很少。

结论

第一波专注于支付的 Ethereum Layer2 扩展方案主要由 ICO 提供资金，它们基本上没有实现 PMF。2017 年和 2018 年推出的热门代币继续失去价值，看不到尽头。然而，对可扩展性解决方案的需求只会增加。这鼓励了最近几代解决方案，如 Rollup 解决方案，提供更灵活的框架，超越支付。这些解决方案试图通过使其解决方案与生态系统中不断增长的行业保持一致来避免其前辈的错误，比如 DeFi。Optimism 与 Synthetix 和 Loopring Exchange 的演示是这种趋势的两个明显例子。由于许多这些解决方案最近才在主网推出，因此评估或预测它们未来的成功还为时过早。更重要的是，这些项目之间存在着强烈的竞争意识，最终可能会颠覆它们的努力。在评估这些可扩展性协议时，最后需要考虑的是它们与 Ethereum 2.0 路线图的兼容性。尽管一个功能完备的 Ethereum 2.0 网络可能还需要几年时间，但与 Ethereum 2.0 基本不兼容的扩展性解决方案对开发者来说，建立在此基础上的吸引力会降低。尽管没有人能够可靠地指出哪种 Layer2 解决方案将成为赢家，但我们希望这能成为致力于使 Ethereum 成为更强大网络的项目的可靠指南。

Mohamed Fouda 作者

李翰博 翻译

Lily 编辑

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