Layer2：数据、扩容方案、生态lg...

随着Optimism推出代币，Arbitrum进入奥德赛，用户参与Layer2的热情被最大程度地激发出来。Layer2的终极方案——ZK-Rollup的代表zkSync、Starkware近期也受到关注。

 

L2beat.com显示，从2021年9月开始，Layer2 TVL出现大幅增长，最高时较之前增长3倍，即使现在市场进入下跌阶段，Layer2整体锁仓量仍然在39亿美元以上。Layer2成为以太坊溢出资金、用户的最主要接收者。

 

 

 

当年的Alt L1竞赛正在Layer2上演。Layer2的主要扩容方向Rollup从一开始的ZK Rollup、Optimistic Rollup发展出了Validium、Volition等方案；Polygon收购/集成了多种方案；Loopring、Metis发展成为专用型Layer2；Aztec专注于隐私赛道；Boba对Optimism进行了分叉。

 

同时，我们看到以太坊主网上的各种DAPP部署到Layer2。不同的Layer2之间，DAPP的重复布局也成为一种常态。伴随而来的Layer2之间流动性割裂、跨链桥安全问题成为了新的重要话题……

 

Layer2数据现状

 

通过数据对比，我们发现Layer2还是以太坊的附属生态。

 

 

 

以6月21日统计到的数据为例，以太坊网络的TVL（总锁仓金额）是515亿美元，Layer2整体是58亿美元左右，Layer2的TVL是以太坊的1/9左右。

 

以太坊网络的独立钱包地址数达到2.1亿个，Layer2整体是145万个左右，Layer2的独立钱包地址数是以太坊的1/140左右。开发活跃度上，以太坊网络也远超Layer2。

 

这种主网对Layer2的优势一方面得益于以太坊的不可替代性，Layer2可以有多种替代方案，而主网只有一个，另一方面则是来自时间的积累。

 

但是，Layer2的成长也有目共睹。Polygon的日交易数已经超过以太坊主网。从日交易数/独立钱包地址数据来看，Layer2用户的交易频率整体超过主网。Layer2很好地扮演了高频交易层的角色。

 

从交易成本的角度来看，目前各大Layer2每执行一次swap消耗的手续费在0.07-0.3美元之间，以太坊上超过3美元。由Layer2来代替以太坊主网执行交易可以节省90%以上的交易费用。

 

 

以太坊的最高记录TPS（max recorded TPS）是108，也就是说以太坊1秒钟内最多执行过108笔交易。在这个数据维度上，Loopring和Arbitrum分别达到576和148，说明这两个Layer2的交互高峰期曾远超过以太坊主网拥堵时期。Layer2确实成功帮助以太坊主网分担了交互压力。

 

 

此外，Polygon、Arbitrum、Optimism网络产生的日交易费用（生态协议收入的一部分）近期都在2万美元以上，这是生态可持续的象征。

 

Polygon、Arbitrum、Optimism生态中的DAPP数量都达到了100以上，其中Polygon更是超过7000个。DAPP种类和数量的丰富性能在一定程度上说明Layer2健康。

 

Layer2扩容方案

 

目前以太坊的Layer2主要有Polygon、Arbitrum、StarkEx、Optimism、Loopring、Metis、zkSync、Boba Network、ZKSpace、Aztec、StarkNet等。这些生态采用不同的rollup方案，生态也各有特色。

 

我们都知道，Layer2扩容的主要方向是rollup。所谓rollup就是在Layer2上把多笔交易打包起来，作为一个整体提交到主网进行验证结算，而不是一笔一笔处理，以此来提升交易速度。

 

rollup根据验证方式和数据可用性（DA）的不同可以分为4类。验证方式分为有效性证明（Validity Proof）和欺诈证明（Fraud Proof）。数据可用性（DA）分为链上和链下。

 

所谓有效性证明就是正向推理交易有效，所谓欺诈证明，就是默认交易有效，在固定时间窗口内剔除掉无效证明。打个比方，就好像是解一道数学题，有效性证明是正向解题，而欺诈证明是证明某个值不是解。

 

所以有效性证明是一个高难度动作，欺诈证明相比之下更简单。这就是为什么短时间内，采用ZK Rollup方案的项目如zkSync和Starkware发展得比Optimistic Rollup类项目慢的原因。

ZK Rollup类项目对EVM（以太坊虚拟机）的兼容进展也不如Optimistic Rollup类项目。

 

硬币的另一面是，采用Optimistic Rollup的Layer2，用户要把资金提回以太坊，往往有7天左右的“挑战期”，用来甄别无效交易，同时锁定资金，确保资金安全。

 

数据可用性（DA）位于链上和链下的区别是，用于证明交易的数据放到链上还是链下。放到链上安全性更高，但会影响扩容效果。

 

所以整体来看，上述4类Rollup方案中，ZK Rollup的安全性最高，Plasma速度最快，Optimistic Rollup和Validium是折中方案。

 

基于这些Rollup方案，各Layer2定制出了自己的扩容方案，也探索出了各自的应用方向。

 

采用Optimistic Rollup方案的Layer2有Arbitrum、Optimism、Metis、Boba Network。

 

Arbitrum对EVM（以太坊虚拟机）的兼容性是其最大的优势。Arbitrum几乎完全兼容EVM，开发者把以太坊上的DAPP迁移到Arbitrum后能直接用。Arbitrum也是最早上线主网的Layer2，这为它赢得了先发优势。

 

目前Arbitrum是所有Layer2中最活跃的生态之一，TVL在所有Layer2中最高，生态中DAPP的数量仅次于Polygon，近期启动的奥德赛活动又将为其带来热度，帮助其吸引用户和资金，促进DAPP的发展。

 

Optimism已经实现OVM（Optimistic虚拟机，用于执行Optimism上的交易）和EVM完全兼容，原以太坊上的开发工具也可以直接在OVM上运行。

 

Optimism最大的特点是生态DAPP有准入，同时致力于公共物品发展。团队承诺所有利润用于推动公共物品发展，Vitalik多次表达对Optimism的支持和欣赏，这或许是一个重要原因。

 

Boba Network和Metis也采用Optimistic Rollup方案。其中Boba Network由Optimism分叉而来，Boba 通过社区驱动的流动性池把Optimistic Rollup的退出周期从7天缩短到几分钟，这应该是Boba对Optimism的最大改进。

 

Metis则使用并行的Optimistic Rollup架构。可以理解为一个有着不同执行层的网络，不同的执行层专门为特定的应用服务，应用主要是DAO（去中心化自治公司）等，是Metis非常强调的一个概念。

 

采用ZK Rollup方案的Layer2有StarkWare、Loopring、zkSync、ZKSpace等。

 

其中Loopring专注于ZK Rollup的应用性，目前聚焦于DEX和钱包。

 

StarkWare主要推出了2个产品——StarkEx和StarkNet。StarkEx面向运营商，目前只有dYdX（最近dYdX表示将使用Cosmos SDK启动自己的应用链，可能StarkEx无法满足性能需求）、Immutable X、DeversiFi、Sorare采用StarkEx。应用数量虽少，但这些DAPP的数据都能独当一面。

 

 

 

dYdX、Immutable X、DeversiFi、Sorare数据

其中DeversiFi和Sorare是StarkEx的Validium实现（有效性证明+链下DA），Immutable X采用Volition方案。

Volition是StarkWare首创的一种架构，对于每笔交易，运营商/用户可以选择采用ZK-Rollup还是Validium方案。

 

 

StarkNet相比于StarkEx更加开放，是一个无准入Layer2，任何开发者都可以在上面部署DAPP，也采用Voliton。

 

目前来看，StarkWare和zkSync是采用ZK Rollup方案中比较大的两个生态，凝聚着市场对ZK Rollup发展的期待。但是因为开发难度大，进展较慢，这两个生态中的DAPP有一大部分还未上线。

 

除此之外，Aztec和Polygon也值得一提。Aztec专注于做隐私加持的Layer2。Polygon则是走收购/集成多种扩容方案路线。

 

Polygon目前主要靠侧链（PoS链）扩容，它还采用Plasma（欺诈证明+链下DA），还有一个数据可用性层Polygon Avail，并且收购了zkEVM（零知识以太坊虚拟机）方向的Hermez。Polygon的生态丰富性在所有Layer2中突出，但其本身的原创性，以及是否属于正统的以太坊生态也受到质疑。

 

Layer2生态对比

 

整体来看，DAPP在Layer2间有明显的重复布局现象。

 

·跨链桥是标配，Orbiter、LayerSwap在Optimistic和ZK系中通用

 

跨链桥是所有Layer2的标配，几乎每个Layer2都配备了多个桥，其中Polygon、Arbitrum、Optimism因为强大的兼容性，几乎囊括所有桥，包括Hop、Stargate、Bungee、Orbiter、Synapse、Layerswap、Multichain等等。

 

ZK系Layer2因为兼容性较差，与之匹配的跨链设施比较局限，主要是Orbiter、Layerswap。这两个桥在Optimistic系和ZK系通用，可以重点关注。

 

·ZK系Layer2中原生DAPP较多，其中有不少未上线，Argent和Zigzag为必备DAPP

 

也因为兼容性较差，ZK系的zkSync和StarkNet生态DAPP都比较原生，大量项目处于“待上线”状态。不过如果你去了解这2两个生态，一定会听说2个必备DAPP，分别是钱包Argent和订单簿DEX Zigzag。

 

相比之下，Optimistic Rollup系的Polygon、Arbitrum、Optimism、Boba中，DAPP丰富，甚至多到泛滥的程度。各赛道的常规DAPP，比如Uniswap、Sushi、Aave、Curve、Wepiggy、BoringDAO、Hundred Finance等，普遍布局到了这些Layer2上。

 

·tofuNFT和Taker Protocol是各Layer2中最常见的NFT项目

 

在NFT赛道，各Layer2上出现频率较高的NFT项目是tofuNFT、Taker Protocol，两者分别是多链NFT市场和NFT抵押贷款市场。

 

此外，Optimism虽是一个有准入的生态（DAPP需要通过申请才能部署），Optimism上的NFT项目有着明显的以太坊NFT仿盘风格。

 

·DeFi是Layer2生态中最成熟的赛道

 

在Layer2生态的所有赛道中，DeFi最完善。相比之下，NFT、GameFi、SocialFi赛道还比较“贫瘠”（Polygon除外）。

 

Layer2生态整体而言不缺少DEX、支付类DAPP，此外还有一些收益优化、资管、借贷、衍生品项目，赛道和应用比较丰富。

 

DeFi赛道中也不乏创新，除AMM之外，还出现了不少订单簿类DEX，如Zigzag、Aboard、Unidex、Rubicon、Sat.is。期货、期权、永续等衍生品的去中心化交易是很多DAPP尝试的方向。此外还有一些平台支持在DeFi间构建交易策略。

 

·其他创新和让人感到兴奋的项目

 

创新和用户体验的优化也出现在一些非DeFi赛道中。例如，Layerswap这个跨链桥专门做CEX向Layer2的跨链。Bungee等比较新的跨链桥推出了“加油”（将A链的gas补充给B链）功能。

 

而XDAO这样的平台则是很好的DAO工具。它是一个DAO创建、管理平台。其中聚合了所有构建在XDAO上的DAO，你可以查看这些DAO的资金、成员情况，参与投票。你也可以swap不同DAO资产。平台还提供了一些模板用于无代码创建DAO，例如通过这些模板，DAO能为成员分红，提供gas费补偿，设置代币解锁等。

 

·Aztec：Layer2中的隐私赛道只此一家

众Layer2中只有Aztec专注于隐私赛道，这是它最大的特色。但是目前Aztec生态单一，只有zk.money这一个DAPP。因此这个生态的可交互选项非常清晰。

结语

Layer2赛道正在崛起。基于ZK Rollup、Optimistic Rollup、Validium、Volition、Plasma等方案，Layer2们定制出了不同的扩容路线，也明确了生态方向。

 

Layer2生态数据出现了明显的上涨，其中也涌现出了一些优质项目，如Zigzag，XDAO等。Layer2之间的竞争正在变得激烈，DAPP们在Layer2之间重复布局，但层和层之间的流动性割裂、跨链设施的安全性仍是未解的难题。

 

L2 拓展篇

 

以太坊主网在正式升级为2.0之前，解决链上拥堵的方式之一是构建一个可以在链外执行大部分活动的2层网络（Layer2），以缓解对主网的计算及存储压力，增加以太坊的可扩展性。

在各种构件Layer2网络的技术中，Rollup逐渐被认为是最优解，因为它能将智能合约的实际计算和存储在链下完成，并将交易数据通过一系列压缩技巧批量提交并保存在以太坊主网上，无需单一数据一一验证。如此一来，layer2网络的安全性不但能由以太坊主网保障，且不破坏网络的去中心化，还能增加网络的可扩展性和效率。更重要的是，Rollup可以让以太坊主网的应用程序便捷地迁移至Layer2。

利用Rollup技术实现Layer2网络的构建，又因密码学的验证算法不同而形成了多种路径，Optimistic Rollup、ZK Rollup、Arbitrum Rollup成为主流方案。目前，应用各种方案的Layer2网络均有所建树，各个流派分别在研发和实践中发展。

其中，ZK Rollup是利用「零知识证明」验证方式来落实Rollup的扩容方案，被以太坊创始人Vitalik Buterin视作Layer2的终极之选。

zkSync网络近期的TVL激增进一步验证了ZK Rollup的可行性，尤其是今年2月zkSync上线了2.0版本的公共测试网络以来，支撑它的ZK Rollup扩容技术方案也越来越受区块链技术社区关注。

那么，ZK Rollup扩容方案究竟是什么？与Optimistic Rollup、Arbitrum Rollup有何区别？除了zkSync2.0，还有哪些网络使用了ZK Rollup技术？本期DeFi蜂窝将一一解答。

ZK Rollup方案概况

 

简介

ZK Rollup是基于「零知识证明」验证方式落实Rollup技术的layer2解决方案，「ZK」正是「Zero Knowledge」（零知识）的字母简称，该方案起源于2018年下半年，最早由区块链技术研究员Barry Whitehat提出。

保留了Rollup技术的原理，ZK Rollup可以在链下完成复杂计算，生成证明，传输回主网进行证明校验，并存储部分数据来保证数据可用性,且共享主网的安全性。

ZK Rollup的特点正是那个「ZK」部分，「零知识证明」算法能让证明者在不向验证者提供任何有用信息的情况下，使验证者相信某个结果的正确性。

举个例子，A要向B证明自己拥有某个房间的钥匙，假设该房间只能用钥匙开锁，而其他任何方法都打不开。这时有2个方法：要么，A把钥匙出示给B，B用这把钥匙打开房间的锁，从而证明A拥有该房间的正确钥匙；或者B确定该房间内有某一物体，A用自己拥有的钥匙打开房门，然后把物体拿出来出示给B，从而证明自己确实拥有该房间的钥匙。

后面的方法就类似于零知识证明。它的优点在于，在整个证明的过程中，B始终不能看到钥匙的样子，从而避免了钥匙的泄露。

「零知识证明」对于强调隐私性的区块链来说是重要的技术手段，比特币网络就是应用之一。除了隐私性，技术研究人员也开始将其应用在提升区块链的性能方面，ZK Rollup就是其一，它主张，若某个区块需要大量数据验证才能完成打包、开启下一个区块，不妨由一人验证并生成证明，而其他人来验证这个证明无误即可，这样就避免了每个人都要花很长时间来验证一个证明，从而提高数据验证的效率。

在ZK Rollup方案下，Layer2网络上的多个交易数据打包之后，会创建一个链下计算的「零知识证明」结果，主网（Layer1）验证者可以快速检查此证明是否正确。而且，正因为Layer2到Layer1的交易数据能即时验证，因此，它也能实现Layer2资产转移到Layer1时可以即时结算。

ZK Rollup与其他Rollup方案的区别

ZK Rollup是利用Rollup技术构建以太坊Layer2网络的一种实现方式，另一个主要是Optimistic Rollup，二者的区别主要在于使用的验证算法不同。

Optimistic Rollup使用了「欺诈证明」验证算法，它的前提是验证者要在Layer2网络上质押一定数量ETH「押金」，作为「不撒谎」的背书，如此前提下，它假设Layer2网络的交易均有效，提交到layer1(以太坊主网)的数据都正确，如果有人对任何一笔交易提出异议，这个时候，数据才需要在以太坊主网上进行一一验证，哪个验证者提交的数据有问题，就会被网络判定为欺诈，那么这个验证人的押金被没收。

在这样的验证算法原理下，当Layer2上汇总的每批交易提交到Layer1时，会有一个7天的异议提交周期。这也造成用户从Optimistic Rollup方案下的网络中提取或退出加密资产时，增加了一个7天的等待期。

这不但造成了Optimistic Rollup相关网络的体验不友好，更麻烦的是，一旦出现异议数据，所有交易数据都要在主网上重新验证，反而增加了主网负担。

于是，针对这个痛点，Arbitrum Rollup在Optimistic Rollup上进行了改善，它主张把异议部分先进行划块处理，找出争议最大的部分，以太坊主网只对争议部分进行验证，以此缓解主网的验证负担。

除此之外，Arbitrum Rollup的进步还在于实现了与EVM的兼容，这就使得应用该技术的layer2网络可以承载以太坊主网上的应用无缝迁移，于是，不少DeFi应用选择部署「Arbitrum版」。相较之下，Optimistic Rollup扩容方案还没有做到100%兼容EVM。

可见，Arbitrum Rollup方案算是Optimistic Rollup的「改进版」。尽管如此，资金从Arbitrum Rollup相关网络的退出时还是需要一个等待期，这个痛点还有待改善。

而在与EVM的兼容方面，ZK Rollup也此前一直难有突破。以太坊创始人Vitalik Buterin（花名V神）曾在公开演讲中表示，ZK Rollup由于底层技术较为复杂，想要做到完全兼容以太坊虚拟机可能需要几年时间，短期内，Optimistic Rollup是以太坊扩容方案的可行之选，但长期而言会更倾向于ZK Rollup。

V神这么一点评，ZK Rollup被认为是以太坊扩容方案的「圣杯」。

令人意外的是，ZK Rollup兼容EVM的开发进度比预期快了许多。今年2月份，使用ZK Rollup方案的zkSync 2.0公测网上线，它兼容了EVM。这意味着，在不久的将来，ZK Rollup方案不再被束之高阁，基于它的网络将迎来应用的迁移。

目前，ZK Rollup方案的Layer2落地的主要选手是StarkWare和zkSync。

zkSync不断升级完成EVM兼容

 

2019年，MatterLabs团队开始利用ZK Rollup扩容方案开发zkSync网络。2020年6月，zkSync1.0版本上线，主要聚焦于支付。作为Layer2扩容层，zkSync1.0链上的转账手续费用极低，处理交易快速，且手续费不仅限于ETH，利用该网络转账的其他以太坊标准资产也能用作手续费，资产进出以太坊主网一般在几分钟到几小时不等。

 

目前，用户可以通过授权以太坊钱包激活zkSync网络账户，ETH、ERC-20标准下的USDT等资产可自由进出该网络，资产可与其他zkSync账户进行转移。

zkSync1.0由于不兼容EVM，网络的可用性受到限制，能支持的应用场景非常有限，但由于转账费用低，到账即时，zkSync1.0最主要的应用方向还是支付。

今年2月，zkSync 2.0版本的公共测试网上线，实现了EVM兼容，也因此成为首个利用ZK Rollup方案并兼容EVM 的区块链网络。

zkSync2.0支持开发人员使用以太坊原生编程语言Solidity在网络上部署去中心化应用程序，以太坊主网上现有的DeFi应用也可以集成至zkSync2.0网络上，开发者和用户都低费用、高效率地使用这个Layer2网络。

去中心化交易应用（DEX）ZigZag

ZigZag没有采纳DEX常用的自动做市商（AMM）机制，而是采用去中心化订单簿模型，这正是ZK Rollup技术底层天然的「汇总性」带来的便利，它允许交易者以最小的滑点和高流动性订单进行现货交易，试图成为中心化交易所（CEX）在链上的替代方案。

Layer2跨链桥Orbiter Finance

Orbiter Finance是为Layer2网络搭建的跨链桥，它支持zkSync、Arbitrum、Optimism等Layer2网络间的资产跨链转移，也支持Layer2和Layer1之间的资产互转。

StarkWare系统化创建Layer2

 

StarkWare可以视作一个公司，它创建于2018年，有一套完整的Layer2系统解决方案，特别是它在「零知识证明」基础上创新出zkSTARK算法，用以进一步增强网络的扩展性，并将这一算法进行了产品化，形成了StarkNet（Layer2扩容网络）和 StarkEx（扩容技术）两个落地模块。

 

StarkNet

它是搭建在以太坊上的Layer2网络，测试网已经于2021年11月上线，支持开发者进行应用部署，用户可以将交易发送到网络上，所有交易将定期进行批量处理，生成STARK证明，然后在以太坊主网验证这些证明。由于验证所需的计算内容很少，从而提升了链上的处理效率。

由于StarkNet还未兼容EVM，因此，它一直没有获得以太坊头部DeFi应用的迁移。目前，该Layer2上主要应用为去中心化交易应用（DEX）Myswap和一站式交易应用JediSwap

StarkEx

它是一套可扩容引擎技术，专门为以太坊应用提供扩容方案和程序服务，已经用于不少知名去中心化应用，包括去中心化永续合约交易应用dYdX、去中心化交易应用DeversiFi、NFT生态系统Immutable X。

作为期货交易平台，dYdX（DYDX）需要高速结算， StarkEx帮助它大大提高了结算速度，增强了用户体验。

DeversiFi是首个采用StarkEx扩容引擎的DEX，它使用的是订单簿模式，实现方式是链下处理交易、链上完成结算。以往，链上结算的方式对链的性能要求较高，Layer1类型的网络对此存在制约。现在，StarkEx引擎解决了这一点，它为非托管式交易提供了即时结算、高流动性、低滑点等保障。此外，DeversiFi使用了zkSTARK算法的隐私层，很好地保证了用户的交易隐私。

Immutable X是以太坊针对NFT资产设置的Layer2扩容方案，它基于StarkEx引擎搭建，该网络上的资产及交易数据均由以太坊保障，用户无需担心安全问题。更重要的是，StarkEx支持提取资产到以太坊链上即时到账，没有7天的间隔期。目前，卡牌游戏Gods Unchained（GODS）、战斗类角色扮演游戏Illuvium(ILV)等已选择与Immutable X集成，为用户提供快速的、0 Gas费的交易体验。

来源：金色财经