本文将简要回顾以太坊 Layer2 发展历程以及现有项目发展状况并从技术、生态等维度简明扼要地分析各个 Layer2 项目的竞争力及发展前景。

撰文：Chainchen@Web3CN.Pro

众所周知，区块链存在不可能三角的概念，区块链无法同时兼顾可拓展性、安全性和去中心化这三个维度。对于任何的一条区块链而言，最多只可能同时满足其中两个维度。以太坊自诞生以来，其安全性和去中心化程度毋庸置疑，但是，它的可拓展性差（每秒 15 笔交易的吞吐量）所导致的网络拥堵以及高额的手续费问题常常为人所诟病。以太坊上 Layer2 的出现是为了解决 ETH 可拓展性问题，简而言之就是提高以太坊的交易速度。以太坊联合创始人 Vitalik 宣布推进 eth2.0 开始，到目前为止发展进程仍然十分缓慢，在这期间，一些开发者寻求到折中的退而求其次的方法，Layer2 解决方案也因此应运而生 — — 将以太坊一层处理的交易数据尝试迁移到以太坊之外，以提高交易速度及负载。

目前，大家也有一个普遍的观点，Layer2 将是在 ETH2.0 到来之前，最为有效的扩容方案。虽然作为一种折中手段，不得不说 layer2 发展迅猛，截至发文，据 L2beat 数据显示，目前以太坊二层整体锁仓量达 93.2 亿美金，其发展的迅猛势头可见一斑。本文将简要回顾以太坊 Layer2 发展历程以及现有项目发展状况并从技术、生态等维度简明扼要地分析各个 Layer2 项目的竞争力及发展前景。

Layer2 技术迭代

状态通道

最早的以太坊的二层解决方案并不是 Roll-up，而是状态通道。类比于比特币的闪电网络，两者都是基于状态通道通过将交易数据及运算都在链下完成并且再汇总到 Layer1 的方式来解决区块链的可拓展性方案。

作为一个存在很长时间的解决方案，在这里，我们用一个最经典的例子来简单介绍一下什么是状态通道：

小明是狂热的咖啡爱好者。每天，他都会去小红的咖啡馆购买咖啡，每杯售价 2 美元。然而，每次在以太坊主链上进行一次交易都需要支付昂贵的交易费用和等待确认时间，这让他们感到不方便。为此，他们决定使用状态通道：小明在以太坊智能合约中锁定了 100 美金作为状态通道的初始资金。这个合同（智能合约）在以太坊主链上运行，并且包含了小明和小红的签名。每次进行购买咖啡只需要签署一条消息，无需进行主链交易，这大大节省了交易费用及缩短了等待时间。结算时，合同会验证之前所签署的所有消息，根据购买的总额支付给小红相应金额，而剩余的资金将返还给小明。

状态通道存在很大地制约性，只能在状态通道成员之间进行交易，并且需要预付大量的锁定资金。在以太坊上应用状态通道的解决方案的项目是 Layer2 Finance。截至目前，其总锁仓量仅为 $207,300（数据来源：app.l2.finance）从官方数据中不难看出，状态通道并未发展为以太坊 Layer2 主流解决方案。此外值得注意的一点，Layer2.Finance 目前也支持 Layer2 其它解决方案：OP Roll-up 以及 zk-proof。

Plasma

相比于状态通道，Plasma 优势是不需要提前在 Layer1 上锁定资金，这在一定程度上释放了流动性。Plasma 的运营商替代了以太坊，汇总客户的交易信息，并且在一定的周期内，将所汇总的信息提交给以太坊。

仍然以之前购买咖啡为例，小明不需要提前预付资金到 Layer1，Plasma 会汇总一段时间周期内的信息，并在每一个周期内将小明的交易信息汇总到以太坊的主链。这就意味着在此周期内的发生的交易信息没有办法及时处理，如果此周期为一个小时，小明将一个小时之内无法完成购买咖啡的这笔交易。除此之外，Plasma 存在为期 7 天的欺诈证明。

和状态通道类似，Plasma 也具有过于中心化的风险，由于每个 Plasma 链都需要一个运营商将 Merkle 根承诺发布到主链。这就需要我们依靠第三方来准确地将 Merkle 根承诺发布到链上。而这里就存在运营商作恶问题，运营商可以执行所谓的「数据可用性攻击」，拒绝将某些交易发布到主链上。此外，用户想要将资产从 Plasma 合约转移回以太坊时，不得不需要等待 7 天时间来进行欺诈验证。

Polygon（侧链）

Polygon 是一个以太坊 Layer 2 解决方案，它不仅仅是一个独立的扩展解决方案，更像是一个多功能框架和协议，可用于创建与以太坊兼容的区块链网络。

在 Polygon 上，有两种类型的区块链可以部署：独立链和安全链。独立链是指不依赖以太坊的共识机制来确保安全性的区块链，通常适用于已经拥有自己验证节点或寻求其他可扩展性解决方案的项目。这些独立链通常由企业网络或希望与 Polygon-Ethereum 生态系统集成的成熟链使用。

安全链则依赖于 Polygon 安全层的链，以获得高水平的安全性，并允许开发者在各种安全解决方案之间进行选择。这些安全链旨在支持初创企业和项目，使它们能够构建可靠和安全的系统。其中，Polygon PoS（Proof-of-Stake）链是最典型的安全链之一。该链采用权益证明共识机制，并定期向以太坊区块链提交链的快照，这些快照由 Polygon 的 100 个验证器提交。这种方法克服了以太坊吞吐量低的问题，提供更快的交易处理速度，从而降低了 Gas 费，提高了用户体验。Polygon 生态总锁仓量截至目前为止为 7.87 亿美金（DeFilama 数据），生态繁荣度极高，不乏像 AAVE，QuickSwap、Compound 等优质 DeFi 项目。同时 Polygon 目前也在致力于全栈式解决方案，Polygon Zkevm 也于近期上线主网。

Roll-up

有关于 Rollup，Web3CN 此前投研也曾多次详细介绍过，以下内容将简单扼要总结关于 Rollup 技术特征。Rollup 本质则是将大量的交易信息打包成单个交易来进行处理的技术。目前市场上使用最广泛的的底层技术是 OP- Rollup，（Optimistic Rollup）。它是通过欺诈证明（Fraud proofs）实现扩容。在 Op-Rollup 中，交易数据被系统乐观地相信是正确的，而不进行实时验证，直接进入一个等待期。在等待期内，如果有节点提出异议并提供了证据证明存在恶意交易，那么该交易将被取消；如果没有异议，等待期结束后，交易将自动完成并在主链上验证交易，在这一点上，是沿用 Plasma 的欺诈验证的机制，默认用户不会进行欺诈，但是为了保证基于乐观的安全性必须要有一个七天的验证期。而 ZK-Rollup 则主要依赖于零知识证明技术，通过将计算和验证过程分离，将合约执行的验证放在链下完成，然后将验证结果提交到以太坊主网上。计算过程在链下进行，而验证结果仅作为一个证明提交到以太坊，因此，这种方法提供了最高级别的安全性和用户隐私保护。由于 Zkrollup 使用了密码学零知识证明技术，包含了数学运算，大量基于数学运算，要与 eth 做到兼容更难一些。以太坊创始人 V 神对于 Op-Rollup 和 Zk-Rollup 之间 曾经提出过自己的见解：在短期来看 Op-Rollup 将会被更快的接受，但是随着对于零知识的熟悉和不断探索，从长远来看，Zk-Rollup 将会更被看好。

总而言之，不管是哪种方式的 Rollup 都在不牺牲去中心化、安全性和通用性的情况下为以太坊提供了适度的可扩展性。 然而 Rollup 与其它在链下存储数据的二层解决方案相比，其可扩展性收到了一定制约。此外，Rollup 在短期内更依赖于集中式排序器，有一定的中心化风险。但随着去中心化程度的不断发展，目前，Zk-rollup 代表 Starknet 的核心堆栈已于 9 月 6 日全部开源，这对于 Rollup 完全去中心化进程起到了巨大的推动作用。因此，依赖于集中式排序器的 Rollup 的安全性只是一个短期问题。随着时间的推移，Rollup 的分散排序器，使其成为优于 Plasma、侧链和状态通道的技术。

Validium

大多数人可能对于 Validium 并不了解， 实际上，Validium 早在 2020 年 6 月份就已经被 Stakeware 提出，Vaidium 结合了 Plasma 以及了零知识证明，可以理解为是融合了 plasma 和 zkrollup 各自优势的混血儿，这就使得 Validum 可以更快更大量地处理运算，Validum 相比于 Zkrollup 最重要的特征就是将交易数据也储存在链下，进一步降低成本，提高性能。目前，ZK rollup 在当前的以太坊主网上有着严格的使用上限 2000 笔交易（TPS），而使用 Validium 的 StarkEx 则是每秒惊人的 9000 笔。此外，它结合了 zkrollup 的优势，验证有效性比 plasma 更快，Validum 零知识证明减少了对于运营者的依赖进而减少了中心化的风险，其使用场景主要集中在 DEX。Validium 仅依赖主网进行结算和共识，目前发展较好利用 Validum 的项目是 Immutable、ApeX 以及 Sorare 等由 Starkware 公司提供的技术支持的 DEX。

Volition — — 你的数据，你的选择

Volition 结合了 zk-rollup 和 Validium，为用户提供了更加丰富的组合方案。在 Voliiton 中，Zk-rollup 和 Validium 共用一个状态根，这就使得即使 Validium 被攻击时，Zk-rollup 上的资金也是安全的。机构和散户因此也可以根据不同的需求选择不同的方案：提供几亿美金流动性的 DEX 会选择高费用的 Zk-rollup 来换取最高级别的安全保障，而散户则会选择更加划算的 Validium。在数据可用性模式方面的灵活性将再次为 Starknet 的开发人员和用户提供更大的自由度，使他们能够以经济高效的方式选择最适合其特定需求的安全级别。根据官方的路线图，Volition 将在 2023 年第四季度在测试网络上实施。Web3CN 也将在之后的文章中详细介绍 Volition。

从 Layer2 技术迭代的历程来看，我们不难发现，并没有一个绝佳完美的解决方案，在 Layer 2 的众多解决方案中，由于资产安全性问题，许多方案已经逐渐被淘汰，例如状态通道和 Plasma。而像 Rollup 的解决方案尤其是 OP-Rollup 是当下技术背景下最容易实现的。然而，它们本质上并没有从根本上解决资产的安全性问题。因此，随着零知识证明技术的进步，ZK Rollup 更有可能成为最终的 Layer 2 解决方案，而 Starkware 技术团队也将成为以太坊的 Layer2 扩容之路的开路先锋。

Layer2 生态现状

目前，众所周知的 VISA 平台，其 TPS 大约是每秒 1700，峰值可以达到 4000 笔每秒。相较于 Validium 惊人的 9000 笔每秒的 TPS，况且还是目前区块链仍处于初期的发展阶段的 Layer2 赛道来看，TPS 或许并不是生态所最需要的指标，一般而言，对于一个好的二层评判标准，或许更集中在低 gas 消耗，安全性以及前景。对于 Layer2 生态现状，TVL 相比于其它指标而言更具代表性。这一部分我们将通过 TVL 指标排名进行分析一些代表性的 Layer2 项目，来一探究竟目前而言最具竞争力的 Layer2。

文章开头便提到，目前 Layer2 赛道的 TVL 总锁仓量为 93.2 亿美金，由下图我们可以发现更加具体详细的排名情况：

由上图可以发现，目前占据主导地位的仍然是 Arbitrum One，其 TVL 占据整个以太坊 Layer2 赛道的半壁江山 — — 54.16%。OP Mainnet 紧随其后，TVL 高达 23.7 亿美金，占据整个 Layer2 赛道的 25.59%。前十大 layer2 项目 TVL 为 89.9 亿美金，占 Layer2 总 TVL 的 96.5%；利用 Zk Rollup 技术的 Layer2 占据 6 个席位，但是 TVL 总量仅仅为 7.87 亿美金；OP-Rollup 占据四席，TVL 总量却高达 82 亿，两者相差十倍有余。

简而言之，以 OP-Rollup 技术为主的 Layer2 占据了目前绝大部分的二层生态，由于基于 OP-Rollup 赛道的 Arbitrum 以及 OP Mainnet 都已发币，而 Zk 赛道的 Starknet 以及 Zksync 的发币预期吸引力大量为了空投预期进行交互的用户，从而造成了一定的虚假繁荣的现象，这进一步确立了 OP-Rollup 的主导地位。值得注意的一点，Arbitrum 上的单个衍生品协议 GMX 的 TVL 就已经达到 4.17 亿美金，比 Zk 赛道的 TVL 排名第一的 ZKsync Era 还要多出一千七百万美金。

Layer2 发展前景

超级链

以 OP Stack 为例，OP Stack 是 Optimism Collective 维护的一套开源开发工具，用于支持 Optimism 区块链。它旨在提供标准化和共享的软件组件，以简化创建新的 Layer 2 区块链的过程。OP Stack 的核心目标是支持创建新的 L2 区块链。它提供了一套共享标准，避免了不同项目在孤立环境中重复构建相同的软件。OP Stack 是 Optimism 区块链的引擎，包括 Optimism Mainnet 和未来的 Optimism Superchain。Superchain 是一组互操作的 Layer 2 区块链，共享安全性、通信层和开发工具。目前来看，支持 OP Superchain 已有 19 家基于 OP Stack 的项目，包含交易所、公链、客户端、NFT 等诸多领域，其中，8 月 9 日正式开放主网的 BaseTVL 已经高达 3.85 亿美金。

目前而言，共享安全性、通信层以及开发工具的全栈式 Layer2 将会是未来发展趋势，而 OP 在这个领域拔得头筹；其它 Layer2 也在积极部署属于自己独特的「Superchain」：Starknet 于 7 月 19 日官宣 Starknet 正在致力于最具性能和创新性的扩展平台之一，而 Paradex 也已经策划功能为 Starknet 上第一个 Appchain。zkSync 引入了 hyperchains 的概念，一个可定制且无需信任的链式区块链网络，实现了超高可扩展性、改进的可组合性和增强的安全性。Polygon 2.0 旨在通过跨链协调协议将其包括 Polygon PoS、Supernets 和 zkEVM 在内的一套 L2 解决方案统一起来，打造「互联网的价值层」。

在技术层面上，ZK-Rollup 将会是未来的发展趋势，但是就生态而言，目前 Layer2 生态仍以 OP-Rollup 为主流。不得不说，当下的 Layer2 都有各自的优势，比如 Starknet 的技术，Arbitrium 的生态以及 OP 全栈式赛道。虽然每个 Layer2 都存在不同的思路，以及处于不同的状态，但它们都以一个共同的目标为基础，即实现以太坊网络上无法实现的无限可扩展性。这意味着以太坊 Laye2 要创建一个与 Web2 类似的、可以无限扩展的 Web3 世界，为开发者和用户提供最佳的环境。我们同样也期待着这样一个在技术上更加成熟，生态上更加繁荣，开发环境更加友好的以太坊 Layer2 网络。

参考文献

https://www.theblockbeats.info/news/44546

https://defillama.com/

https://beastfin.com/news/10050

https://starkware.co/resource/volition-on-starknet-your-data-your-choice/

https://l2beat.com/scaling/summary