热点丨Gas 费暴涨，Layer2 扩容能否解燃眉之急？

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。

李翰博  翻译