眾所周知，區塊鏈存在不可能三角的概念，區塊鏈無法同時兼顧可拓展性、安全性和去中心化這三個維度。對於任何的一條區塊鏈而言，最多只可能同時滿足其中兩個維度。以太坊自誕生以來，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筆交易的吞吐量）所導致的網絡擁堵以及高額的手續費問題常常為人所詬病。以太坊上Layer2的出現是為了解決ETH可拓展性問題，簡而言之就是提高以太坊的交易速度。以太坊聯合創始人Vitalik宣布推進eth2.0開始，到目前為止發展進程仍然十分緩慢，在這期間，一些開發者尋求到折中的退而求其次的方法，Layer2解決方案也因此應運而生— —將以太坊一層處理的交易數據嘗試遷移到以太坊之外，以提高交易速度及負載。
目前，大家也有一個普遍的觀點，Layer2將是在ETH2.0到來之前，最為有效的擴容方案。雖然作為一種折中手段，不得不說layer2發展迅猛，截至發文，據L2beat數據顯示，目前以太坊二層整體鎖倉量達93.2億美金，其發展的迅猛勢頭可見一斑。本文將簡要回顧以太坊Layer2發展歷程以及現有項目發展狀況並從技術、生態等維度簡明扼要地分析各個Layer2項目的競爭力及發展前景。
Layer2技術迭代
狀態通道
最早的以太坊的二層解決方案並不是Roll-up，而是狀態通道。類比於比特幣的閃電網絡，兩者都是基於狀態通道通過將交易數據及運算都在鏈下完成並且再匯總到Layer1的方式來解決區塊鏈的可拓展性方案。
作為一個存在很長時間的解決方案，在這裡，我們用一個最經典的例子來簡單介紹一下什麼是狀態通道：
小明是狂熱的咖啡愛好者。每天，他都會去小紅的咖啡館購買咖啡，每杯售價2美元。然而，每次在以太坊主鏈上進行一次交易都需要支付昂貴的交易費用和等待確認時間，這讓他們感到不方便。為此，他們決定使用狀態通道：小明在以太坊智能合約中鎖定了100美金作為狀態通道的初始資金。這個合同（智能合約）在以太坊主鏈上運行，並且包含了小明和小紅的簽名。每次進行購買咖啡只需要簽署一條消息，無需進行主鏈交易，這大大節省了交易費用及縮短了等待時間。結算時，合同會驗證之前所簽署的所有消息，根據購買的總額支付給小紅相應金額，而剩餘的資金將返還給小明。
狀態通道存在很大地制約性，只能在狀態通道成員之間進行交易，並且需要預付大量的鎖定資金。在以太坊上應用狀態通道的解決方案的項目是Layer2 Finance。截至目前，其總鎖倉量僅為$207,300（數據來源：app.l2.finance）從官方數據中不難看出，狀態通道並未發展為以太坊Layer2主流解決方案。此外值得注意的一點，Layer2.Finance目前也支持Layer2其它解決方案：OP Roll-up以及zk-proof。
Plasma
相比於狀態通道，Plasma優勢是不需要提前在Layer1上鎖定資金，這在一定程度上釋放了流動性。 Plasma的運營商替代了以太坊，匯總客戶的交易信息，並且在一定的周期內，將所匯總的信息提交給以太坊。
仍然以之前購買咖啡為例，小明不需要提前預付資金到Layer1，Plasma會匯總一段時間週期內的信息，並在每一個週期內將小明的交易信息匯總到以太坊的主鏈。這就意味著在此週期內的發生的交易信息沒有辦法及時處理，如果此週期為一個小時，小明將一個小時之內無法完成購買咖啡的這筆交易。除此之外，Plasma存在為期7天的欺詐證明。
和狀態通道類似，Plasma也具有過於中心化的風險，由於每個Plasma 鏈都需要一個運營商將 Merkle 根承諾發佈到主鏈。這就需要我們依靠第三方來準確地將 Merkle 根承諾發佈到鏈上。而這裡就存在運營商作惡問題，運營商可以執行所謂的“數據可用性攻擊”，拒絕將某些交易發佈到主鏈上。此外，用戶想要將資產從Plasma合約轉移回以太坊時，不得不需要等待7天時間來進行欺詐驗證。
Polygon（側鏈）
Polygon是一個以太坊 Layer 2 解決方案，它不僅僅是一個獨立的擴展解決方案，更像是一個多功能框架和協議，可用於創建與以太坊兼容的區塊鍊網絡。
在Polygon 上，有兩種類型的區塊鏈可以部署：獨立鍊和安全鏈。獨立鍊是指不依賴以太坊的共識機制來確保安全性的區塊鏈，通常適用於已經擁有自己驗證節點或尋求其他可擴展性解決方案的項目。這些獨立鏈通常由企業網絡或希望與 Polygon-Ethereum 生態系統集成的成熟鏈使用。
安全鏈則依賴於Polygon 安全層的鏈，以獲得高水平的安全性，並允許開發者在各種安全解決方案之間進行選擇。這些安全鏈旨在支持初創企業和項目，使它們能夠構建可靠和安全的系統。其中，Polygon PoS（Proof-of-Stake）鍊是最典型的安全鏈之一。該鏈採用權益證明共識機制，並定期向以太坊區塊鏈提交鏈的快照，這些快照由Polygon的100個驗證器提交。這種方法克服了以太坊吞吐量低的問題，提供更快的交易處理速度，從而降低了 Gas 費，提高了用戶體驗。 Polygon生態總鎖倉量截至目前為止為 7.87億美金（DeFilama數據），生態繁榮度極高，不乏像AAVE，QuickSwap、Compound等優質DeFi項目。同時Polygon目前也在致力於全棧式解決方案，Polygon Zkevm也於近期上線主網。
Polygon TVL數據（DeFilama）
Roll-up
有關於Rollup，Web3CN此前投研也曾多次詳細介紹過，以下內容將簡單扼要總結關於Rollup技術特徵。 Rollup本質則是將大量的交易信息打包成單個交易來進行處理的技術。目前市場上使用最廣泛的的底層技術是OP- Rollup，（Optimistic Rollup）。它是通過欺詐證明（Fraud proofs）實現擴容。在Op-Rollup中，交易數據被系統樂觀地相信是正確的，而不進行實時驗證，直接進入一個等待期。在等待期內，如果有節點提出異議並提供了證據證明存在惡意交易，那麼該交易將被取消；如果沒有異議，等待期結束後，交易將自動完成並在主鏈上驗證交易，在這一點上，是沿用Plasma的欺詐驗證的機制，默認用戶不會進行欺詐，但是為了保證基於樂觀的安全性必須要有一個七天的驗證期。而ZK-Rollup則主要依賴於零知識證明技術，通過將計算和驗證過程分離，將合約執行的驗證放在鏈下完成，然後將驗證結果提交到以太坊主網上。計算過程在鏈下進行，而驗證結果僅作為一個證明提交到以太坊，因此，這種方法提供了最高級別的安全性和用戶隱私保護。由於Zkrollup 使用了密碼學零知識證明技術，包含了數學運算，大量基於數學運算，要與eth做到兼容更難一些。以太坊創始人V神對於Op-Rollup和Zk-Rollup之間曾經提出過自己的見解：在短期來看Op-Rollup將會被更快的接受，但是隨著對於零知識的熟悉和不斷探索，從長遠來看，Zk-Rollup將會更被看好。
總而言之，不管是哪種方式的Rollup都在不犧牲去中心化、安全性和通用性的情況下為以太坊提供了適度的可擴展性。然而Rollup與其它在鏈下存儲數據的二層解決方案相比，其可擴展性收到了一定制約。此外，Rollup在短期內更依賴於集中式排序器，有一定的中心化風險。但隨著去中心化程度的不斷發展，目前，Zk-rollup代表Starknet的核心堆棧已於9月6日全部開源，這對於Rollup完全去中心化進程起到了巨大的推動作用。因此，依賴於集中式排序器的Rollup的安全性只是一個短期問題。隨著時間的推移，Rollup的分散排序器，使其成為優於 Plasma、側鍊和狀態通道的技術。
Starknet全堆棧開源
Validium
大多數人可能對於Validium並不了解， 實際上，Validium早在2020年6月份就已經被Stakeware提出，Vaidium結合了Plasma以及了零知識證明，可以理解為是融合了plasma和zkrollup各自優勢的混血兒，這就使得Validum可以更快更大量地處理運算，Validum相比於Zkrollup最重要的特徵就是將交易數據也儲存在鏈下，進一步降低成本，提高性能。目前，ZK rollup在當前的以太坊主網上有著嚴格的使用上限2000筆交易（TPS），而使用Validium的StarkEx則是每秒驚人的9000筆。此外，它結合了zkrollup的優勢，驗證有效性比plasma更快，Validum零知識證明減少了對於運營者的依賴進而減少了中心化的風險，其使用場景主要集中在DEX。 Validium僅依賴主網進行結算和共識，目前發展較好利用Validum的項目是Immutable、ApeX以及Sorare等由Starkware公司提供的技術支持的DEX。
Volition——你的數據，你的選擇
Volition結合了zk-rollup和Validium，為用戶提供了更加豐富的組合方案。在Voliiton中，Zk-rollup和Validium共用一個狀態根，這就使得即使Validium被攻擊時，Zk-rollup上的資金也是安全的。機構和散戶因此也可以根據不同的需求選擇不同的方案：提供幾億美金流動性的DEX會選擇高費用的Zk-rollup來換取最高級別的安全保障，而散戶則會選擇更加划算的Validium。在數據可用性模式方面的靈活性將再次為Starknet 的開發人員和用戶提供更大的自由度，使他們能夠以經濟高效的方式選擇最適合其特定需求的安全級別。根據官方的路線圖，Volition 將在 2023 年第四季度在測試網絡上實施。 Web3CN也將在之後的文章中詳細介紹Volition。
從Layer2技術迭代的歷程來看，我們不難發現，並沒有一個絕佳完美的解決方案，在Layer 2的眾多解決方案中，由於資產安全性問題，許多方案已經逐漸被淘汰，例如狀態通道和Plasma。而像Rollup的解決方案尤其是OP-Rollup 是當下技術背景下最容易實現的。然而，它們本質上並沒有從根本上解決資產的安全性問題。因此，隨著零知識證明技術的進步，ZK Rollup 更有可能成為最終的 Layer 2 解決方案，而Starkware技術團隊也將成為以太坊的Layer2擴容之路的開路先鋒。
Layer2生態現狀
目前，眾所周知的VISA平台，其TPS大約是每秒1700，峰值可以達到4000筆每秒。相較於Validium驚人的9000筆每秒的TPS，況且還是目前區塊鏈仍處於初期的發展階段的Layer2賽道來看，TPS或許並不是生態所最需要的指標，一般而言，對於一個好的二層評判標準，或許更集中在低gas消耗，安全性以及前景。對於Layer2生態現狀，TVL相比於其它指標而言更具代表性。這一部分我們將通過TVL指標排名進行分析一些代表性的Layer2項目，來一探究竟目前而言最具競爭力的Layer2。
文章開頭便提到，目前Layer2賽道的TVL總鎖倉量為93.2億美金，由下圖我們可以發現更加具體詳細的排名情況：
由上圖可以發現，目前佔據主導地位的仍然是Arbitrum One，其TVL佔據整個以太坊Layer2賽道的半壁江山——54.16%。 OP Mainnet緊隨其後，TVL高達23.7億美金，佔據整個Layer2賽道的25.59%。前十大layer2項目TVL為89.9億美金，佔Layer2總TVL的96.5%；利用Zk Rollup技術的Layer2佔據6個席位，但是TVL總量僅僅為7.87億美金；OP-Rollup佔據四席，TVL總量卻高達82億，兩者相差十倍有餘。
簡而言之，以OP-Rollup技術為主的Layer2佔據了目前絕大部分的二層生態，由於基於OP-Rollup賽道的Arbitrum以及OP Mainnet都已發幣，而Zk賽道的Starknet以及Zksync的發幣預期吸引力大量為了空投預期進行交互的用戶，從而造成了一定的虛假繁榮的現象，這進一步確立了OP-Rollup的主導地位。值得注意的一點，Arbitrum上的單個衍生品協議GMX的TVL就已經達到4.17億美金，比Zk賽道的TVL排名第一的ZKsync Era還要多出一千七百萬美金。
Layer2發展前景
超級鏈
以OP Stack為例，OP Stack是 Optimism Collective 維護的一套開源開發工具，用於支持 Optimism 區塊鏈。它旨在提供標準化和共享的軟件組件，以簡化創建新的 Layer 2 區塊鏈的過程。 OP Stack的核心目標是支持創建新的 L2 區塊鏈。它提供了一套共享標準，避免了不同項目在孤立環境中重複構建相同的軟件。 OP Stack 是 Optimism 區塊鏈的引擎，包括 Optimism Mainnet 和未來的 Optimism Superchain。 Superchain 是一組互操作的 Layer 2 區塊鏈，共享安全性、通信層和開發工具。目前來看，支持OP Superchain已有19家基於OP Stack的項目，包含交易所、公鏈、客戶端、NFT等諸多領域，其中，8月9日正式開放主網的BaseTVL已經高達3.85億美金。
目前而言，共享安全性、通信層以及開發工具的全棧式Layer2將會是未來發展趨勢，而OP在這個領域拔得頭籌；其它Layer2也在積極部署屬於自己獨特的“Superchain”：Starknet於7月19日官宣Starknet正在致力於最具性能和創新性的擴展平台之一，而Paradex也已經策劃功能為Starknet上第一個Appchain。 zkSync引入了hyperchains的概念，一個可定制且無需信任的鍊式區塊鍊網絡，實現了超高可擴展性、改進的可組合性和增強的安全性。 Polygon 2.0旨在通過跨鏈協調協議將其包括Polygon PoS、Supernets和zkEVM在內的一套L2解決方案統一起來，打造“互聯網的價值層”。
在技術層面上，ZK-Rollup將會是未來的發展趨勢，但是就生態而言，目前Layer2生態仍以OP-Rollup為主流。不得不說，當下的Layer2都有各自的優勢，比如Starknet的技術，Arbitrium的生態以及OP全棧式賽道。雖然每個Layer2都存在不同的思路，以及處於不同的狀態，但它們都以一個共同的目標為基礎，即實現以太坊網絡上無法實現的無限可擴展性。這意味著以太坊Laye2要創建一個與 Web2 類似的、可以無限擴展的 Web3 世界，為開發者和用戶提供最佳的環境。我們同樣也期待著這樣一個在技術上更加成熟，生態上更加繁榮，開發環境更加友好的以太坊Layer2網絡。
參考文獻
https://www.theblockbeats.info/news/44546
https://defillama.com/
https://beastfin.com/news/10050
https://l2beat.com/scaling/summary
