Web3.0中的Layer2到底是什么?这篇内容给解释Layer2扩容

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。

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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。

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Layer2项目总览

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。

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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)。

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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。

(声明:请读者严格遵守所在地法律法规,本文不代表任何投资建议)

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