举个简单的例子,一个公司业务量庞大,于是他开了一个子公司,把一些业务交由子公司处理。这里的母公司就是 Layer1,子公司就是 Layer2,通过这种方式,母公司的负担就减轻了。

首先,我们需要定义Layer1是什么:Layer1网络是基础层,或者说是区块链的底层基础设施,也称为主网络或主网,它不仅定义了生态系统的核心规则,还可以验证和完成交易,如以太坊、比特币和 Solana 等示例。

Layer1区块链通常从强调去中心化和安全性开始——这两者都是任何健全网络的核心原则,并且(除了一些例外)由多元化的全球开发人员和参与者(如验证者)网络维护。

由于缺乏任何中央权威或监督,这些平台要求技术本身具有与生俱来的安全性,以保护用户免受诈骗和攻击。安全和全中心化在设计中的优先级,加上维持功能齐全所需的大量资源,使得Layer1通常缺乏可扩展性。

虽然一些开发人员认为区块链无法在安全性、去中心化和可扩展性之间实现平衡(也称为区块链三难困境或区块链不可能三角),但Layer2解决方案,例如以太坊上的 Rollups 和比特币上的闪电网络,其实也是用于解决这些问题的一种方案。

什么是 Layer2?



Layer2 是指建立在Layer1之上的一组链下解决方案(独立的区块链),可通过扩展提高性能。


把它想象成一个餐厅厨房——如果每个订单都必须由一个人从头到尾在订单确认和交付之前完成,那将是一个非常缓慢的过程,一个小时只能完成几个订单。但是第 2 层就像准备站——有一个用于清洁和切割食物的站、一个用于烹饪的站、一个用于组装菜肴的站——能够集中精力并更有效地完成每项任务。时机成熟时,最终的人员可以将每个组装好的菜肴与订单进行匹配,并在将其发送到最终目的地(客户)之前进行确认。


Visa 等支付平台也使用类似的系统。Visa 没有单独管理来自供应商的数千笔日常微交易,因为这些交易会在几分钟内阻塞网络,Visa将它们分成批次,定期在银行系统中结算。然后,银行通过其内部相当于结算层的交易来存储和分类交易。在这种情况下,Visa 将成为Layer2 ,而保存交易记录并定义金融行业规则的机构则为Layer1。


以太坊通过诸如Optimistic Rollups和ZK Rollups

等技术实现这些功能,可以减轻主网管理交易的负担,从而实现更大的交易容量和吞吐量(每秒更高的交易量),所有这些都带来了更加无缝和实用的用户体验。以太坊上Layer2的示例包括 Arbitrum、Optimism、Loopring 和 zkSync 等解决方案。



为什么Layer2很重要?


虽然去中心化和安全性是以太坊主网的特性,但随着市场普及,该网络每天交易量已经超过 150 万笔,由于主网每秒只能处理大约 15 笔交易,网络活动频繁的时期通常会导致数据拥塞。这反过来又导致 Gas(交易费用)上涨并拖累了应用程序的性能。尽管这在现在的熊市不明显,但显然我们不可能一直处于熊市。


为了解决这些问题,Layer2 将以太坊扩展为Layer1网络之上的单独区块链。如前所述,它通过集成并受益于以太坊强大的去中心化安全模型,Layer2通过智能合约进行通信并帮助减轻主网交易的沉重负担。本质上,Layer1处理的是安全性、数据可用性和去中心化,而 Layer2 处理与交易相关的扩展。


在大多数情况下,Layer1的主要功能包括:

  • 用于保护和验证网络的节点网络

  • 区块生产者网络

  • 主要的区块链和交易数据

  • 相关的共识机制


而Layer2的不同之处在于:

  • 降低费用:Layer 2将多个链下交易捆绑到单个 Layer 1 交易中,这有助于减少数据负载。他们还通过在主网上结算交易来保持安全性和去中心化

  • 更实用:通过每秒更高的交易量和更低的费用的综合优势,Layer 2 项目可以专注于改善用户体验和扩大应用的使用范围


大多数可扩展性问题都与去中心化有关。与拥有封闭且拥有监管的传统银行不同,区块链的交易和数据管理必须经过一系列系统性步骤,例如在网络(有数千名验证者)上接受、验证和分发,保持安全性和透明度。



Layer2 是如何工作的?


Layer2 协议提供了第二个框架,其中交易可以与Layer1分开进行。这意味着将由主链执行的相当数量的工作可以转移到第二层,然后,Layer2 应用程序将交易数据发布到Layer1,并在区块链分类帐和历史记录中得到保护。


与任何其他开放平台一样,Layer2 的可访问性也有所不同。有些可以被一系列应用程序使用,而另一些只能满足特定项目。


Rollups



Rollups 是一种特定的Layer2解决方案,它在主网之外执行数百个事务,将它们汇总为单个压缩数据,然后将数据发布回主网,以便任何人在认为可疑时进行审查和验证。通过这样做,Rollup 不仅继承了以太坊的安全性,还可以将 Gas 费用降低 10 到100 倍。


虽然 Rollups 都有助于存款、取款和验证证明,但 Rollups 具体方案存在细微的变化,例如 Optimism 和 ZK rollups。


Optimistic Rollups


Optimistic Rollups 与以太坊主链并行,运行所有交易,然后将数据发布回Layer1,由于交易成本更低,用户被激励在这些Layer2上进行交易。如果怀疑存在欺诈交易,可以通过欺诈证明对其进行质疑和评估。在这种情况下,Optimistic Rollups 将使用可用的状态数据运行计算。与 ZK Rollups 相比,这意味着退出 Rollup 并将资金撤回到 Layer1 的时间会稍长一些,但Layer2 上的用户仍然会收到快速交易确认。


一般来说,Optimistic Rollups 能够与以太坊虚拟机 (EVM) 和 Solidity 兼容,这意味着以太坊主网上的任何应用都可以在Layer2上复制。


Optimistic Rollups 的几个案例包括 Arbitrum、Optimism 和 Boba。


侧链



从 XDai 和 Polygon PoS 等项目可以看出,侧链是一个独立的、与 EVM 兼容的区块链,它并行运行并通过桥与主网交互。由于它们使用单独的共识机制并且不受Layer1 的保护,因此在技术上它们不被视为Layer2。


侧链的工作方式与以太坊相同,因为它也是对 EVM 进行建模。但是侧链项目方的风险更大,因为用户信任他们的是项目方的资金,而不是协议本身。


Validiums


Validiums,例如 StarkWare,使用有效性证明(类似于 ZK Rollups),但不将数据存储在Layer1。Validiums 多个有效链可以彼此并行运行,并且每条都能够每秒处理大约 10000 个事务。但是,由于需要更专业的语言,因此对通用智能合约的支持有限。


侧链和Validiums都是与以太坊并行运行并通过连接到主网的桥与资产交互的区块链。它们不会从以太坊本身获得安全性或数据,考虑到潜在的安全和信任影响,因此不被视为像 Optimistic 或 ZK Rollups 那样的Layer2,但是两者都提供了类似Layer2较低的交易费用和高吞吐量。


ZK Rollups


与 Optimistic Rollups 相比,ZK Rollups 生成加密证明来验证交易的真实性。这些证明称为有效性证明或 SNARK(简洁的非交互式证明)或 STARK(可扩展的透明知识论证)


ZK Rollups 更有效,因为它能够维护所有传输的状态,这些状态仅通过有效性证明进行更新。由于 ZK Rollup 不需要整个交易数据,因此更容易验证区块并将 Token 转移到Layer1,有效性证明已经验证了交易的真实性。


zkSync 和 Starkware 都使用零知识证明的解决方案,但也有区别,:

  • 虽然 Starknet 在技术上是一个 ZKRollup,但它实际上是 Validium,Cairo VM 的当前架构不允许用户通过 L1 强制执行任意交易

  • Validium 的机制与 ZK Rollup 非常相似,但有一个区别是 ZK Rollup 中的数据可用性是在链上的,而 Validium 将其保持在链外。这允许 Validium 实现更高的吞吐量——需要付出中心化的代价,比如Validium 的运营商可以冻结用户的资金,而 zkSync 是完全去中心化的。


我们已经介绍了主要的Layer2(如Optimistic rollups、ZK Rollups 和侧链等),但生态系统是不断变化的,一些方案也最终被放弃,例如 Plasma 和状态通道。


由于这些 Layer2 处于初期,与在主网上进行交易相比,仍然存在风险和不同程度的错误。还值得注意的是,尽管利用了主网层的安全性,但Layer2也只有在启用了欺诈证明的情况下才是真正安全。


跨链桥(用来将资产转移到Layer2)也处于开发的早期阶段,具有很高的风险。建议在参与任何Layer2之前,通过如 L2BEAT 等信息网站进行彻底的尽职调查。


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