以太坊合并的到来将带动Layer2解决方案繁荣发展

第 2 层是解决方案的统称，旨在通过提高 TPS 性能并降低gas 费用来扩展比特币、以太坊或任何其他“核心”区块链。这些解决方案被称为“第 2 层”，因为它们位于（并依赖于）第 1 层网络之上。

为什么需要扩展解决方案？

可扩展性仍然是区块链应用程序开发和采用的关键瓶颈。目前，比特币（BTC）主链平均每秒3-7（TPS），而以太坊（ETH）主链平均每秒 10-15 笔。与 Visa 或 Mastercard 等传统支付处理器相比，两者都相形见绌，后者平均每秒处理约 2,000 个，容量高达 20,000。

尽管区块链的去中心化和私有性质具有固有的优势，但必须由全球共识网络接受、挖掘、分发和验证每笔交易这一事实在速度方面产生了问题。区块链项目发现很难同时实现去中心化、可扩展性和安全性。这个问题被称为区块链三难困境。

以太坊网络尤其关注这一点，该网络已经经历了去中心化金融 ( DeFi ) 应用程序增长和采用率增加的压力测试。当网络变得拥挤时，用户会争相更快地处理他们的交易。由此产生的每个区块中的空间竞标战通常将天然气 价格推高（高达 80 美元的 ETH），使大多数去中心化应用程序 ( DApps ) 完全不可行。

在 2020 年 10 月发表的一篇文章中， Vitalik Buterin 指出，由于汽油费上涨，许多非 DeFi DApp 已被排除在网络之外。UniLogin 服务旨在让新用户直接从浏览器登录以太坊，但发现自己无法跟上汽油费，有时费用超过 130 美元。由于汽油价格导致在以太坊主网上执行不可行，其他应用程序（例如加密游戏Dark Forest）被迫迁移到测试网。

第 1 层和第 2 层扩展解决方案有什么区别？

术语“第 1 层”是指任何给定网络的底层核心区块链架构，而“第 2 层”是指位于底层区块链之上的覆盖网络。例如，比特币本身是第 1 层网络，而闪电网络 是第 2 层。

以太坊 2.0升级等解决方案 被称为第 1 层，因为它们从根本上改变了整个区块链。虽然以太坊 2.0 正在努力通过称为分片的过程将网络的计算负载分离到子区块链中来进行改进，但预计升级不会很快完成。

建立在第 1 层之上，大多数第 2 层解决方案以由项目、第三方或去中心化方组（类似于主网）运行的服务器为中心。与直接向第 1 层网络提交交易不同，用户可以通过将它们提交到第 2 层网络来节省燃料，后者将它们捆绑成批次以提交给第 1 层网络。

第 2 层解决方案有哪些不同类型？

第 2 层扩展解决方案的目的是在不增加中心化或篡改底层区块链安全特性的情况下提高 TPS。与使用验证器来确保安全性的侧链不同，Layer 2 解决方案直接继承了底层链的安全性。第 2 层解决方案主要分为三种类型：

• 状态通道，例如比特币的闪电网络和以太坊的雷电网络 ，促进了区块链和链下通道之间的互连，以提高容量和 TPS。状态通道不需要底层网络上的节点进行验证。相反，当交易在状态通道上完成时，最终的“状态”和所有相关的变化都会记录到底层网络上。一般来说，状态通道以去中心化为代价提高了可扩展性。

• 零知识 (ZK) 汇总，例如Loopring 和Starkware 捆绑 (rollup) 链下传输，带有称为简洁非交互式知识论证 (SNARK) 的加密证明，然后将其传递到第 1 层网络。ZK rollup 智能合约维护了第 2 层网络上所有交易的记录，只能使用 SNARK 证明进行更新。由于这种结构允许 ZK 汇总仅使用证明而不是所有交易数据进行操作，因此块验证更快、更便宜。ZK rollup 支持资金从 Layer 2 到 Layer 1 的即时转移，因为 ZK rollup 智能合约接受的证明已经验证了提交的交易。ZK 汇总提供快速的确定性 以及高水平的安全性和去中心化，但与乐观汇总相比，EVM 兼容性较差，与其他解决方案相比，计算量更大。

• Optimism汇总，例如Optimism 和OMGX 从他们假设证明（“卷起”的一批交易）是有效的事实中得出他们的名字。这些解决方案提供了增强的可扩展性，因为它们默认不执行任何计算，而是在每次交易后简单地向主网提出一个新状态。为了确保在提交到第 1 层之前检测到欺诈行为，每笔交易的提交都需要一个保证金。提交交易后，会提供一到两周的时间，任何人都可以在此期间质疑提交的证明。如果欺诈被证明，保证金将被削减，并且发现欺诈的用户将获得他们在证明欺诈中花费的气体的补偿。由于所有交易数据都保存在第 1 层链上，乐观汇总提供了高水平的安全性和去中心化，但代价是链上交易的等待时间较长。EVM ) 和 Solidity，它们还提供了比 ZK 汇总更高级别的灵活性。

• Polygon ( MATIC ) 和 OMG Network ( OMG )等 Plasma 链作为连接到以太坊网络的区块链运行，类似于 Polkadot ( DOT ) 和 Kusama ( KSM )平行链. 由于它们本质上是以太坊主网的较小副本，因此这些解决方案也被称为“子链”。该解决方案无需处理以太坊网络上的所有内容，而是允许将交易卸载到多个等离子链中，然后按计划与主网同步。与乐观汇总一样，Plasma 链通过防欺诈确保安全性。该解决方案提供高 TPS 性能和低交易成本，同一 Plasma 链上的两个用户之间需要零费用。缺点是 Plasma 链仅支持有限范围的计算（例如转移和交换），并且需要等待一段时间才能退出到第 1 层以检查欺诈行为。

以太坊 Layer 2 解决方案有哪些问题？

DeFi 领域的关键创新驱动因素之一是可组合性，这意味着任何项目都能够利用另一个 DApp 的工作来开发创新的、更强大的应用程序。ERC-20 标准 允许以太坊智能合约作为构建块工作，可以混合并匹配到更大、更复杂的系统中，这一概念在 DeFi 中通常被称为“货币乐高积木”。

第 2 层解决方案的出现对这种可组合性构成了重大威胁，因为 DApp 失去了与不在同一个第 2 层解决方案上的任何 DApp 互操作的能力。在第 1 层，交易可以与多种 DeFi 协议交互以创建新产品，第 2 层将这些交易锁定在自己的链上。到目前为止，AAVE 仅在 Polygon 上可用，而 Uniswap ( UNI ) 仅在 Optimism 上可用，因此，没有任何交易能够同时调用它们的智能合约。

除了限制可组合性之外，DApp 在第 2 层解决方案中的碎片化还带来了主要的流动性 问题。每次 DApp 移动到第 2 层链上时，它都会从更广泛的生态系统中移除其相关的流动性。在所有 ERC-20 流动性曾经存在于底层以太坊网络上的情况下，向第 2 层的转变将把这种流动性分散到各种较小的池中。

结论

随着第 2 层技术的不断成熟，随着主要参与者的建立，细分应该会减少。Polygon 等项目还致力于通过开发第 2 层到第 2 层桥接等互操作性技术来限制对可组合性和流动性的损害。后期相信等以太坊合并后的第 2 层解决方案将空前繁盛。