谁会成为 Layer 2 领域的新王者?

2021-09-18 金色财经 14133浏览

9月1日,以太坊通用扩容网络 Arbitrum 公测版正式上线,上线之初便得到了Uniswap、Sushiswap、Curve等众多DeFi蓝筹应用的追捧,不到两周时间,资金锁仓量便达到了22亿美元,超越了Fantom、Heco、Near等一众公链,直逼当前的二层龙头polygon。

Arbitrum 资金锁仓量   数据来源:L2beat

Arbitrum的上线成为了Layer 2 发展史上的一个里程碑,也被很多人誉为「终于有了“真二层”」。二层网络,或者我们常说的 Layer 2 ,一般指的是以太坊的二层,它们的运行逻辑简单来说就是:通过在主链之外来进行计算或者存储,来减少主链上的数据处理,从而达到扩展性能的目的,但依然依托主链的状态安全。

其实,在比特币早期,Layer 2就已经是一个备受关注的话题,当时,Layer 2 主要是用来解决比特币的支付扩容,提出了包括状态通道以及Liquid、RSK等为代表的侧链解决方案。

在进入以太坊时代后,除了已经出现的侧链与状态通道方案之外,还出现了一个新的扩容方案——Plasma,它曾是早期以太坊扩容方案的主角,但之后,由于Plasma方案的安全性问题,以及后来Rollup方案的出现和零知识证明技术的成熟,Plasma这一方案逐渐被人所抛弃,研究方向继而转向了目前主流的 Rollup 方案。

Layer 2 方案的分类(链大星整理)

这里所谓的 Rollup,指的是将链下的多笔交易汇集起来,压缩成一笔交易,然后发送到主网中,从而达到节省交易费用、减少交互量的作用。而如何保证这些Rollup链下数据的安全性和真实性,则根据证明机制的不同,催生了我们熟知的两大主流扩容方案——ZK Rollp(零知识证明)和Optimistic Rollup(欺诈证明),他们在性能各有优劣,这个后面介绍,此次上线的Arbitrum就是后者(细微上有些不同)。

由于以太坊分片时代的遥遥无期,Layer 2 一直被视为是接力以太坊生态的最佳方案,"现在的L2大约相当于去年7~8月的状态",这是神鱼对于当前 Layer 2 赛道的判断。

目前,Layer 2 从应用的宽度上来划分,可以主要分为两大类,通用型与垂直型,比如:Loopring、dYdX、Synthetix 都是垂直领域的应用,通用型的比如有Arbitrum、zkSync 等,他们相当于“Layer 2 公链”,如果未来出现 Layer 2 霸主,那大概率也是从这个领域走出来。

作为一个刚刚开始崛起的赛道,Layer 2 被所多人寄以厚望,有人认为它将开启新一轮的“DeFi 之夏”,有人认为会诞生一个堪比以太坊的 Layer 2 ,那谁有这个潜力?又有哪些 Layer 2 通用型项目值得我们关注呢?

zkSync

zkSync 是基于 ZK Rollup 构建的 Layer 2 通用解决方案,由 Matter Labs 团队开发。

目前 zkSync 网络只支持转账功能,而且支持的币种也比较有限,仅支持 UNI、DAI、USDC 等几十种主流币种,由于 ZK Rollup 方案在兼容EVM上有比较大的技术难度,所以要实现像 Arbitrum 现在的功能,还不太现实。在上月末,官方还推迟了测试网zkSync2.0(EVM版本)的上线,并将测试网分3个阶段逐步开放,也正是因为这个原因。

有趣的一点是:在 zkSync 网络支付 gas 中,可以用其他代币代替,无需一定要拥有 ETH,比如:在Gitcoin的捐赠中,如果你用 zkSync 网络中的DAI进行捐赠,你可以直接将DAI作为gas费, 对于那些没有流动市场价格的代币,费用也可用其他代币支付。

而且zkSync在公开文档中也明确表示,未来将会发行自己的代币。

在 zkSync 网络,交易成本主要分为两个部分:链下部分和链上部分。链下部分是状态存储和零知识证明生成的计算成本,是固定的,官方估计每次转账约为 0.001 美元。链上部分是验证者必须支付以太坊 gas 以验证零知识证明,成本主要以太坊主网的 gas 价格为准,但这比正常的 ETH/ERC20 转账成本会便宜几个数量级。

  • 证明机制:零知识证明

  • zkSync优势:每笔交易数据都存在主链上,安全性较高;退出二层的网络比较快(理想情况是几分钟,但实测需要2-3个小时左右)。

  • zkSync挑战:生成零知识证明需要大量计算资源,对zkSync验证者硬件门槛比较高;实现通用智能合约功能难度较大(这是目前所有ZK Rollup 方案采用者都面临的一个难题)。

Optimism Ethereum

Optimism Ethereum 采用的是 Optimistic Rollup 扩容方案,在今年1月15日,Optimism团队就开启了主网的试运行。

Optimism 团队希望能在以太坊上建立即时交易和可扩展的智能合约,团队已经在 Layer2 上创建了兼容EVM的方案OVM,Optimism 是一个具有完整的跨层移植功能的扩容解决方案。

目前,只有申请进入白名单的项目然后才能部署到 Optimistic Ethereum 主网上,已经搭建在Optimism上的项目并不多,主要包括跨链桥Optimism Gateway、Hop.Exchange、Celer  bridge;DEX平台 uniswap、Kwenta、Rubicon、1 inch;以及期权交易平台Lyra、合成资产Synthtix等13款应用。

已经搭建在Optimism的项目

官方之前表示「现在还不具备完全解除白名单的条件,并计划在未来三个月内进行一次重大升级」。9月13日,Optimism 宣布将主网的吞吐量限制提高了一倍,每天最多可以处理 20 万笔交易。

在使用 Optimism 网络时,以下两点和以太坊是完全不一样的,大家一定要明确:

第一:交易是按先进先出原则处理,所以提高 Gas 价格不会对交易执行速度产生影响。

第二:目前,Optimism通过使用 gas limit 来编码有关在 L2 上的执行交易信息和在 L1 上发布交易成本的信息,所以不要试图去修改应用程序自动提供的 gas 限制,否则可能会导致您的交易被拒绝。

  • 证明机制:欺诈证明

  • Optimism优势:数据存储于主链之上,支持通用智能合约技术较容易。

  • Optimism挑战:退出二层周期较长(7天),这也是所有采用欺诈证明机制的Layer 2方案所面临的一个问题,整体安全性略低于主链与ZK方案。

Arbitrum

Arbitrum 最初是在普林斯顿大学的一个学术项目,由团队 Offchain Labs 建立。

Arbitrum 的证明机制和上面的Optimism类似,不同的地方主要体现在上传到主链上的数据有所区别。在处理过程中,当有人认为二层数据是有争议时,可以通过缴纳保证金并提交证明,这时候合约会对其进行仲裁,在Optimistic Rollup 方案中,会在主链上模拟执行一次完整的合约调用,消耗较高成本;而 Arbitrum Rollup 方案中,首先是在二层通过多轮交互,缩小其中的争议范围后才会上主链进行模拟,交互次数降低,减少了链上解决争议的成本,这是两个方案最大的一个区别所在。

今年 5 月,Arbitrum首次向开发者开放,9月1日 公测版上线,同时下线了白名单机制。与Optimism类似,目前Arbitrum对于网络处理容量上限的有着明确的限制(80,000 arbgas /s),容量与以太坊 L1 的当前容量大致匹配,但Arbitrum也表示,随着系统稳定,之后会逐步提高速度限制,并继续提高性能。

也正是这个限制,目前Arbitrum的gas费并不是很低,被大家所诟病,特别是当大量交易涌入而达到网络容量上限时,那么 L2 的费用还会进一步上涨,但相比主链来说,费用还是能减少数十倍。

Layer 2 转账ETH的手续费对比   数据来源:l2fees

不可否认的是,Arbitrum 打响了Layer 2生态发展的第一枪,但目前,Arbitrum上面充斥了太多的土狗项目,大家一定要注意风险。

  • 证明机制:欺诈证明

  • Arbitrum优势:数据存储于主链之上,兼容EVM比较容易;对传统 Optimistic Rollup方案进行了优化,能进一步降低费用。

  • Arbitrum挑战:退出二层周期较长(7天),整体安全性略低于主链与ZK方案。

StarkNet

StarkNet 是由 StarkWare 主导研发的 Layer 2 扩容通用平台,类型上与上面我们说过的 zkSync 类似,不同之处主要体现在两种不同的零知识证明。

zkSync 使用的是 zk-SNARKs;StarkNet 使用的是 zk-STARKs,篇幅原因,两种技术的细节差异就不谈了,我们只需要知道最终的差异是:zk-SNARKs 的链上存储空间和gas消耗都要更小,但zk-STARKs在安全上更胜一筹。

今年一月,StarkWare 公布了StarkNet发展的路线图,团队将分三个阶段完成最终Layer 2 生态的部署(星球、星座、宇宙),从单应用 Rollups逐步过渡到多应用 Rollups,并最终实现整个治理的DAO化。

StarkNet 路线图   计划在年底前完成多应用的汇总

但目前,StarkNet还处于测试阶段,9月1日,StarkNet发布了Alpha 2 测试版本,首次支持智能合约之间的交互,据悉,团队目前正在为 StarkNet Alpha 主网的发布做准备,届时将会通过白名单的形式上线应用。

其实,除了上面说的StarkNet ,Starkware 还提出过另一种扩容方案StarkEx(Validium),目前,使用StarkEx方案的应用不多,分别是下面四个:DeversiFi、dYdX、ImmutableX和Sorare。

StarkEx虽然也属于ZK Rollup,但数据并不全部上传到一层主链,所以,理论上能有更高的可扩展性和处理速度,也正是因为这个原因,相比其他Rollup方案,StarkEx网络的数据可用性和安全性风险要更高。

  • 证明机制:零知识证明

  • StarkNet 优势:数据存储于主链之上,相比其他ZK扩容方案,安全性更高。

  • StarkNet 挑战:EVM兼容技术难度较大,gas费相对 zkSync要稍高。

Polygon

Polygon 从前叫做 Matic Network,它的二层链所采用的的技术是plasma。

plasma从本质上来说属于侧链范畴,首先,在以太坊上创建智能合约,将其作为以太坊主网和plasma子链的连接,这个plasma子链甚至可以是一条私链,数据计算和处理都是plasma子链中,layer 2 的执行者只需要周期性地向主链递交 “状态承诺”来为保证链下数据的可信,这种方案安全性是比较低的,所以基本被很多主流研究机构所抛弃了。

比如,之前专注plasma的OMG基金会,在今年也提出了新的扩容研究方案——Boba network,而Boba所采用的就是Rollup方案中的 Optimistic 。

鉴于Polygon的尴尬地位,所以不少人将现在的Polygon视为伪二层,但Polygon将自己定位为 Layer 2 解决方案聚合器,这在一定程度上为Polygon找到了另外发展路径。而且,Polygon还收购了由 iden3 推出的 ZK Rollup 扩容网络 Hermez ,在一定程度上减少了对伪二层的质疑。

  • 证明机制:欺诈证明

  • Polygon优势:极高的扩展性,EVM很容易兼容。

  • Polygon挑战:安全性在上述几种方案中最低。

总体来看,Optimistic Rollup 是在目前技术背景下最容易实现的一种方案,但是其本质上依然没有从根本上解决资产的安全性问题,ZK Rollup 方案则可能成为最终的 Layer2 方案,但如何追赶 Optimistic Rollup 生态发展的先发优势,这也是摆在 ZK Rollup 方案上的难题。

纵观所有不同的Layer2 通用方案,我们发现,目前的 Layer 2 并没有一个完美的解决方案,不同的方案都在安全性与效率之间做出了权衡,或是前者或是后者,但最底层、最核心的有效解决方案只能是在 layer1 上来进行,这也是Eth2分片的重要性所在。

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