随着Web3.0相关应用的火爆,layer2项目也随之受到了业内人士的关注。很久没有带来科普类内容，那么今天就给大家介绍layer2的相关知识。
Layer2出现的原因
当今的区块链世界，区块链不再是早期的仅仅作为记账的程序，而是在它的身上产出了各种应用，例如21年火热的DeFi（去中心化金融），NFT（非同质化代币），今年火爆的gamefi，都是需要在链上存储，计算的应用产物。说起区块链的应用，就不得不说公链里的大哥以太坊（ETH）。众所周知，ETH具有高去中心化的特性，所以每次交易与记录都需要高额的Gas费用（矿工的工作费用），并且效率低下。但以太坊是目前使用人数最多的公链，部署的应用非常之多，效率低与GAS费高，则成了ETH的大麻烦，为了解决这个问题，layer2诞生了。
Layer2的解决方案
Layer2解决方案可算是五花八门，各个项目方都有一套自己的解决方案。目前常见的几种方案：状态通道（StateChannels)，侧链(Sidechains)，等离子体（Plasma）和 RollUp等。尽管方案繁多，但是它们的中心思路相同：Layer2将公链上一系列复杂的计算动作，全部都转移到了链下去进行，然后再将计算好的结果反馈给主网，以此来降低交易的复杂程度。也就是说我们的交易过程并不需要公链的主网进行计算，可以在Layer2上完成，并反馈给主网即可，所以 Layer 2 的技术需要做到客观可信，让公众只需要在 Layer 2 查询整个过程，而不用在主链上读取，才能实现真正的 Layer 2。
下面我们就来介绍几种热门的Layer2方案
状态通道
状态通道是Layer2的入门级方案，状态通道是交易双方在链下构建一个通道，通过私钥签名以后，在链下进行交易。状态通道是一种扩容（scaleup）的手段。这种方案也可以称为支付通道，是目前使用最广泛的方案。
运作原理：比如建立价值为100美元的以太坊支付通道，首先进行资金锁定，一旦锁定完成，交易者双方可互相发送形式为[轮次，金额，签名]的状态更新来实现转账，无需与主链进行交互，只要双方的余额都还为正值即可。一旦有一方想要停止使用支付通道，可以执行“退出”操作。将最后的状态更新提交至主链，结算下来的余额会退给发起支付通道的两方。主链可以通过核实签名和最后结余来验证状态更新的有效性，从而防止交易双方使用无效状态来退出支付通道,保证退出机制的安全性。
缺点：
1.主链（ETH）需要不断监控状态通道是否提交完了信息，如果出现频繁的操作，主链需要不断监控。解决这个问题，提出了一个24小时的等待期，需要24小时才能退出交易，这样效率就偏低了。
2.状态通道的第二个缺点就是低资金利用率。由于资金流动性无法扩容，当众多资金锁在一个状态通道里，只能用状态通道转发的话，这个效率是非常低下。
侧链
侧链是构建一条完全独立的区块链，有自己的验证者和运营者，可以与主链互相转移资产，而且会选择性地将区块头的快照发送至主链，从而防止分叉产生。有了这些快照，就可以有效防止分叉，即便侧链上的验证者串谋起来发动分叉攻击也没用。你可以认为侧链就像一座高架桥，让车辆分流来解决道路拥堵的问题。
缺点：
安全性弱。虽然侧链可以利用主链的安全性来防止分叉，但是验证者依然可以通过串谋来发动另一种叫做 无效状态转换 的攻击。这种攻击背后的思路是，主链本来就不可能验证侧链上的所有区块。因此，如果有超过50% 或66%（取决于侧链的架构）的验证者串谋的话，他们可以创建一个完全无效的区块，窃取其他参与者的资产，并将这个区块的快照发送至主链，发起并完成一个“退出”交易，就可以成功偷走这些资产。
Rollups有两种类型：ZKRollups 和OptimisticRollups
ZK rollups
ZKrollups是指通过智能合约将数百个链下交易打包到一个单独的交易中，数据提交以后，智能合约可以确认全部的交易，这也被称为有效性证明。由于区块包含的数据更少，因此验证速度更快，验证成本更低。但ZKrollups无法支持智能合约。
zkRollup 是一种新型的Layer2扩容方案，主要用于去中心化交易所。该技术的核心思想是：
将主链作为存储媒介，而非共识引擎 ；
将交易压缩，并在链下达成状态共识 ；
用零知识证明保证链下状态共识的安全性。
Optimistic Rollup
OptimisticRollup 是一种在layer2 上使用OVM （OptimisticVirtual Machine）扩展以太坊通用智能合约的技术。OVM的功能很齐全，可以与以太坊虚拟机兼容执行环境，其主要用于第2层系统。它的外观，感觉和行为非常类似于以太坊主链。OptimisticRollup 的构造大量借鉴了Plasma 和ZK Rollup设计。但某种程度的在扩展性上进行了权衡，以允许在受Layer 1 保护的Layer 2中运行完全通用的智能合约。
OptimisticRollup继承自Plasma的「欺诈证明」，默认「乐观地」（Optimistic）相信节点会将最新且准确的数据发布到主链上，所以从安全性来说，会略低于主网。虽然本金丧失风险很低，但可能会付出时间成本（退出期较长）。
Rollups的缺陷：
1.依然很贵，Arbitrum One 和 Optimistic Ethereum 这样的 Optimistic Rollups 正在将交易费降低 90%-95%，虽然相比于以太坊主网而言是一个很大的改进，但仍然太贵了。通过一些优化措施，比如签名聚合、更好的批处理和 calldata 压缩，其交易费可以降低 99%。
2.Rollup 定序器能够几乎立即为用户带来「软确认」(soft confirmations)，在 Arbitrum 或者 Optimism 网络上通过 Uniswap 进行交易的平均时间约为 0.3 秒。对大多数人来说，这种软确认所需的时间是可以接受的。但事实上，Rollups 的交易在 L1 上的最终敲定经常被延迟，尤其对于zkRollups而言。
其它的思路与方案，今天也就不一一展开说明，后续我会用单独的篇章来继续介绍Layer2中的项目。
ETH2.0会对Layer2有影响吗？
ETH2.0预计在今年Q3季度就能上线，这次大的更新即是为了解决扩容问题。那有的朋友就会问到，那ETH的效率提升了，还需要Layer2吗？ETH2.0的优化核心是更新分片技术，达到提升计算效率。实际上，即便ETH2.0上线，以太坊获得64个分片，性能提升64倍，TPS达到960，真的能满足市场需求？不一定！但如果ETH2.0上线，在各个分片之上再加上Layer 2，这样会让以太坊性能得到更大提升。因此，以太坊L2与ETH2.0并存将会是趋势。
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