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來源：Footprint區塊鏈分析
撰文：Footprint 分析師 Vincy ([email protected])
最新資料顯示，第四季度的以太坊 Layer 2 總鎖倉量（或 TVL）較第三季度增幅 600%，於 11 月 25 日突破 71.7 億美元的峰值。截止當前 TVL 最高是 Arbitrum（24 億美元），其次是 dYdX（9.8 億美元），Boba Network 以 7.7 億美元的 TVL 位居第三。
Layer 2 TVL
TVL Share by Layer 2 Protocols
隨著以太坊網路使用者量的與日俱增，網路擁堵以及高 gas 費成為各應用的首要問題，市場對以太坊網路的需求逐漸加大，緩解該問題也就成了重中之重。於 10 月 26 日，以太坊創始人 V 神在會上發表《通往以 Layer 2 為中心的以太坊之路》，意味著 Layer 2 是以太坊擴充套件的未來。
01.Layer 2 的概念
在資料增大且網路擁堵的情況下，透過擴大容量，緩解當前所受的壓力，Layer 的概念就油然而生。Layer 2 是一個為提升以太坊網路（Layer 1）效能的整體擴容解決方案。
關於區塊鏈的擴容主要分為兩個方向：Layer 1 和 Layer 2
- Layer 1：改進公鏈本身以提升效能，即鏈上擴容，包含增加區塊大小 (或資料結構)、分片技術和隔離見證，能提高交易處理能力的解決方案；
- Layer 2：不直接改動 Layer 1（主鏈）的區塊大小等規則，而是構建一個鏈下的二層（即 Layer 2），包括狀態通道、側鏈、Plasma 和 Rollup，在二層處理部分交易以分擔主鏈的壓力，在必要時和主鏈進行互動，即鏈下擴容。
Layer 1 和 Layer 2 之間存在什麼聯絡？它們好比母公司與子公司的關係，把一些以太坊上的交易資料請求跨鏈到 Layer 2 處理，處理完後 Layer 2 返回交易資訊跨鏈到 Layer 1，減輕 Layer 1 的交易壓力，實現低 gas 費的交易結果，這是 Layer 2 的主要核心技術要點。
除此之外，Layer 2 是對 Layer 1 的擴充套件，突破 Layer 1 的原有功能的限制，在不影響 Layer 1 本身的特性上，還繼承了以太坊的安全性。
02.Layer 2 主要的擴容解決方案
早期的 Layer 2 是以狀態通道和側鏈兩大方向去摸索，但在摸索的過程中發現，狀態通道無法做到去中心化以及匿名性的隱私保護需求，側鏈的資產控制權在鏈下，對資產安全性有很大的隱患，因此它們不是 Layer 2 中最好的擴容解決方案。
而好的解決方案是需要是保持資料的安全性、交易真實且匿名性以及短期的退出週期等需求，而 Layer 2 也抓住這些特性不斷地加以完善擴容功能。
Layer 2 Network TVL Growth Rate
當前 Layer 2 共有 19 個專案，包括有 DEX 型別以及其他網路等，它們仍然是加密領域中最值得關注的趨勢，從年初到至今，總 TVL 漲幅 11400%，Layer 2 增長快速與 Layer 2 的擴容技術調整後方案有直接的關係，當前主要有 4 種擴容方案，分別為 Plasma、Optimistic Rollup、ZK Rollup 和 Validium。
Layer 2 TVL Protocols(Latest Day)
1. Plasma 相對保障資產安全性，資訊不可用成為阻礙
Plasma 是鏈下擴容解決方案，依賴主鏈互動最少的鏈下交易，它使用子鏈向根鏈（即以太坊）報告方式來增加交易吞吐量（系統在單位時間內處理請求的數量）。
Plasma 是 OMGX Network 最早提出 Layer 2 概念的以太坊擴容專案之一，它的工作原理為以下幾點：
- 先在以太坊外構建 Plasma 鏈，使用者將資產從以太坊上轉移到 Plasma 鏈上，這個過程需要將主鏈資產傳送到管理 Plasma 鏈的智慧合約，該資產就可進入 Plasma 鏈中進行互動；
- 每隔一段時間，Plasma 鏈上操作者（即 Plasma 鏈上維護者）會對該時間段內的交易進行批次處理，生成一個區塊；
- Plasma 鏈上操作者會將計算結果返回到主鏈上，並將資產交易的狀態傳送給資產當前所有者。
Plasma 鏈擴容解決方案的突破點在於它保障資產相對安全，即使在鏈下環境不可用時，也能在主鏈上提取交易結果，從而更好提高主鏈交易吞吐量；另外還減少與主鏈的互動，降低交易 gas 費。
但是，Plasma 機制並非完美，其存在的問題也比較明顯：
- 資料不可用。主鏈無法獲取所有鏈下資料，只能透過根雜湊（一種典型的二叉樹結構，由一個根節點、一組中間節點和一組葉節點組成）進行簡單驗證；- 退出週期長。因不具備主鏈資料可用性，導致退出機制比較複雜，需要更長的週期進行欺詐證明，導致提取資金週期更久，約 7-14 天之上；- 通用性拓展難。在技術框架下限定子鏈的資料結構，加大難度。
代表專案：OMG Network 使用 Plasma 的擴容方案
當前 OMG Network 的 TVL 為 310 萬美元，位居 Layer 2 專案中排名 14，相對其他專案體量較小，且從趨勢上來看，屬於停滯不前的專案。
但隨著 Layer 2 網路中 Optimistic Rollup 等新方案不斷湧現，OMG Network 的定位方向逐漸削弱，透過升級品牌且採用 Optimistic Rollup 擴容解決方案重回戰場，從而得到更多發展的機會。
Optimistic Rollup（欺詐證明）及 ZK Rollup（零知識證明）透過驗證交易包的真實性，從根本上解決 Plasma 資料不可用的問題。
2. Optimistic Rollup 壓縮上鍊交易資料，但驗證效率低下
Optimistic Rollup 是 Optimistic 合約和鏈上資料可用性組合而成，選擇相信操作者提交的交易包真實性，對欺詐行為作出處罰。
它的操作原理是，當 Layer 2 計算結果返回 Layer 1 時，如果驗證者認為結果可能存在欺詐行為，那麼驗證者就可以發起挑戰，主鏈凍結資產，進行交易資料和記錄驗證，證明其是真實的交易還是欺詐的交易。另外，如沒有驗證者懷疑該計算結果，主鏈預設交易是真實的。
這種模式提高了上鍊效率，將多筆交易打包操作，節約時間和節省 gas 費，擁有較強的相容性，減少開發者的工作量，更好解決以太坊網路擁堵的痛點。
其缺點是：
- 驗證效率低。驗證欺詐證明機制使得資產存入和轉出需等待較長的質疑期；- 資金可能會被凍結。如果驗證者認為結果存在欺詐行為，容易被主鏈凍結資產；- 擴容程度不及 ZK Rollup。交易壓縮率相對較低。
代表專案：Arbitrum、Boba Network多個專案使用Optimistic Rollup的擴容方案
當前 Arbitrum 鏈是 Layer 2 的龍頭，而 Boba Network 是近一個月以來新興網路，增長快速。它們使用 Optimistic Rollup 擴容解決方案，可以實現高吞吐量，讓開發者以低成本部署，運營智慧合約，同時可以保持無需信任的安全性。
3. ZK Rollup 高度去中心化，開發難度高
ZK Rollup 是透過在單筆交易中對大量資金轉移進行集中處理以提升擴容性。Plasma在每次發生資金轉移時都會建立一筆交易，而 ZK-Rollups 則將數百次轉移都捆綁在一筆交易中。
相較於 Optimistic Rollup，ZK Rollup 交易壓縮率更高。體現於它透過零知識證明驗證交易包的真實性，操作者能在不向驗證者提供任何有用的資訊情況下，使驗證者相信某個論斷是正確的。具體的操作如下：
- 使用者轉入並鎖定資產，Layer 2 新增賬戶資產資訊； - 在 Rollup 網路中，使用者簽名併發送交易；- 操作者收集交易，批次打包，生成零知識證明；- 操作者將交易包和零知識證明廣播到主鏈；- 智慧合約透過零知識證明驗證交易包的真實性，更新數值，執行轉賬操作。
其優點是：
- 實現去中心化；- 上鍊效率高。交易壓縮率更高；- 驗證效率高。沒有驗證等待期；- 安全性以及隱私性更優。零知識證明不透露交易細節，ZK Rollup 技術保證了提交給主鏈的資料真實有效。
其缺點是：
- 生成零知識證明過程複雜；- 應用定製化開發難度大，相容性低。
代表專案：dYdX 採用 ZK Rollup 技術方案
dYdX 在為交易加密資產建立一個強大而專業的交易所，讓使用者可以真正擁有自己的交易，並最終擁有交易所本身。
dYdX TVL
DYDX Token Price
其作為 DeFi 衍生品龍頭，也是 ZK Rollup 技術最早採用者之一。整體的資料表現：繼 8 月份以來，TVL 持續上漲的態勢穩住 Layer 2 專案的前 2 名，當前 TVL 為 9.76 億美元，其 Token (DYDX) 價格有所下降趨勢，當前為 9.04 美元，市值為 5.7 億美元。
4. Validium 是混合擴容解決方案，安全性較低
Validium 是混合擴容解決方案，能讓使用者能夠在 ZK Rollup 模式和 Validium 模式之間進行選擇。但區別於 ZK Rollup，Validium 的資料保持在鏈下，而 ZK Rollup 的資料可用性是在鏈上。
Validium 可能更適合對無需信任要求沒那麼高的應用（譬如遊戲 DApp），而 ZK Rollup 更適合於對安全要求較高的支付和交易所等場景。
代表專案：DeversiFi 和 ImmutableX 採用 Validium 技術方案
DeversiFi TVL & ImmutableX TVL
DeversiFi，聲稱是在以太坊上獲得 DeFi 機會的最簡單方法：投資、交易和傳送 Token 而無需支付 gas 費用，當前最大的基於 Validium 的去中心化交易所，資料顯示，於 12 月 4 日，TVL 突破 1 億之上創歷史新高。
ImmutableX，是以太坊上 NFT 的第一個第 2 層，承諾為遊戲、應用程式、市場提供零 gas 費以及即時交易可擴充套件性的專案。當前位居 Layer 2 排名第 7 位。
總結
Layer2 擴容解決方案經過多年的更新迭代，實現在以太坊上擴容的安全方案，緩解以太坊網路的擁堵和高 gas 費等問題，成為了解決區塊鏈技術規模化應用的主流技術方案，每種方案都有自身的優勢和劣勢，但每個 Layer 2 專案都根據自身情況去開發相應的技術，從而實現其最大的價值。
Layer 2 的技術創新以及快速的發展，同時也在推動了 DeFi 市場、NFT 和虛擬世界等的發展，在提高網路吞吐量、減少開發者的工作量和交易效率等中，象徵著 Layer 2 是以太坊擴充套件的未來。
