Layer2：數據、擴容方案、生態

2023-03-06 22:03:28

隨着Optimism推出代幣，Arbitrum進入奧德賽，用戶參與Layer2的熱情被最大程度地激發出來。Layer2的終極方案——ZK-Rollup的代表zkSync、Starkware近期也受到關注。

L2beat.com顯示，從2021年9月开始，Layer2 TVL出現大幅增長，最高時較之前增長3倍，即使現在市場進入下跌階段，Layer2整體鎖倉量仍然在39億美元以上。Layer2成為以太坊溢出資金、用戶的最主要接收者。

當年的Alt L1競賽正在Layer2上演。Layer2的主要擴容方向Rollup從一开始的ZK Rollup、Optimistic Rollup發展出了Validium、Volition等方案；Polygon收購/集成了多種方案；Loopring、Metis發展成為專用型Layer2；Aztec專注於隱私賽道；Boba對Optimism進行了分叉。

同時，我們看到以太坊主網上的各種DAPP部署到Layer2。不同的Layer2之間，DAPP的重復布局也成為一種常態。伴隨而來的Layer2之間流動性割裂、跨鏈橋安全問題成為了新的重要話題……

Layer2數據現狀

通過數據對比，我們發現Layer2還是以太坊的附屬生態。

以6月21日統計到的數據為例，以太坊網絡的TVL（總鎖倉金額）是515億美元，Layer2整體是58億美元左右，Layer2的TVL是以太坊的1/9左右。

以太坊網絡的獨立錢包地址數達到2.1億個，Layer2整體是145萬個左右，Layer2的獨立錢包地址數是以太坊的1/140左右。开發活躍度上，以太坊網絡也遠超Layer2。

這種主網對Layer2的優勢一方面得益於以太坊的不可替代性，Layer2可以有多種替代方案，而主網只有一個，另一方面則是來自時間的積累。

但是，Layer2的成長也有目共睹。Polygon的日交易數已經超過以太坊主網。從日交易數/獨立錢包地址數據來看，Layer2用戶的交易頻率整體超過主網。Layer2很好地扮演了高頻交易層的角色。

從交易成本的角度來看，目前各大Layer2每執行一次swap消耗的手續費在0.07-0.3美元之間，以太坊上超過3美元。由Layer2來代替以太坊主網執行交易可以節省90%以上的交易費用。

以太坊的最高記錄TPS（max recorded TPS）是108，也就是說以太坊1秒鐘內最多執行過108筆交易。在這個數據維度上，Loopring和Arbitrum分別達到576和148，說明這兩個Layer2的交互高峯期曾遠超過以太坊主網擁堵時期。Layer2確實成功幫助以太坊主網分擔了交互壓力。

此外，Polygon、Arbitrum、Optimism網絡產生的日交易費用（生態協議收入的一部分）近期都在2萬美元以上，這是生態可持續的象徵。

Polygon、Arbitrum、Optimism生態中的DAPP數量都達到了100以上，其中Polygon更是超過7000個。DAPP種類和數量的豐富性能在一定程度上說明Layer2健康。

Layer2擴容方案

目前以太坊的Layer2主要有Polygon、Arbitrum、StarkEx、Optimism、Loopring、Metis、zkSync、Boba Network、ZKSpace、Aztec、StarkNet等。這些生態採用不同的rollup方案，生態也各有特色。

我們都知道，Layer2擴容的主要方向是rollup。所謂rollup就是在Layer2上把多筆交易打包起來，作為一個整體提交到主網進行驗證結算，而不是一筆一筆處理，以此來提升交易速度。

rollup根據驗證方式和數據可用性（DA）的不同可以分為4類。驗證方式分為有效性證明（Validity Proof）和欺詐證明（Fraud Proof）。數據可用性（DA）分為鏈上和鏈下。

所謂有效性證明就是正向推理交易有效，所謂欺詐證明，就是默認交易有效，在固定時間窗口內剔除掉無效證明。打個比方，就好像是解一道數學題，有效性證明是正向解題，而欺詐證明是證明某個值不是解。

所以有效性證明是一個高難度動作，欺詐證明相比之下更簡單。這就是為什么短時間內，採用ZK Rollup方案的項目如zkSync和Starkware發展得比Optimistic Rollup類項目慢的原因。

ZK Rollup類項目對EVM（以太坊虛擬機）的兼容進展也不如Optimistic Rollup類項目。

硬幣的另一面是，採用Optimistic Rollup的Layer2，用戶要把資金提回以太坊，往往有7天左右的“挑战期”，用來甄別無效交易，同時鎖定資金，確保資金安全。

數據可用性（DA）位於鏈上和鏈下的區別是，用於證明交易的數據放到鏈上還是鏈下。放到鏈上安全性更高，但會影響擴容效果。

所以整體來看，上述4類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。

基於這些Rollup方案，各Layer2定制出了自己的擴容方案，也探索出了各自的應用方向。

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

Arbitrum對EVM（以太坊虛擬機）的兼容性是其最大的優勢。Arbitrum幾乎完全兼容EVM，开發者把以太坊上的DAPP遷移到Arbitrum後能直接用。Arbitrum也是最早上线主網的Layer2，這為它贏得了先發優勢。

目前Arbitrum是所有Layer2中最活躍的生態之一，TVL在所有Layer2中最高，生態中DAPP的數量僅次於Polygon，近期啓動的奧德賽活動又將為其帶來熱度，幫助其吸引用戶和資金，促進DAPP的發展。

Optimism已經實現OVM（Optimistic虛擬機，用於執行Optimism上的交易）和EVM完全兼容，原以太坊上的开發工具也可以直接在OVM上運行。

Optimism最大的特點是生態DAPP有准入，同時致力於公共物品發展。團隊承諾所有利潤用於推動公共物品發展，Vitalik多次表達對Optimism的支持和欣賞，這或許是一個重要原因。

Boba Network和Metis也採用Optimistic Rollup方案。其中Boba Network由Optimism分叉而來，Boba 通過社區驅動的流動性池把Optimistic Rollup的退出周期從7天縮短到幾分鐘，這應該是Boba對Optimism的最大改進。

Metis則使用並行的Optimistic Rollup架構。可以理解為一個有着不同執行層的網絡，不同的執行層專門為特定的應用服務，應用主要是DAO（去中心化自治公司）等，是Metis非常強調的一個概念。

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

其中Loopring專注於ZK Rollup的應用性，目前聚焦於DEX和錢包。

StarkWare主要推出了2個產品——StarkEx和StarkNet。StarkEx面向運營商，目前只有dYdX（最近dYdX表示將使用Cosmos SDK啓動自己的應用鏈，可能StarkEx無法滿足性能需求）、Immutable X、DeversiFi、Sorare採用StarkEx。應用數量雖少，但這些DAPP的數據都能獨當一面。

dYdX、Immutable X、DeversiFi、Sorare數據

其中DeversiFi和Sorare是StarkEx的Validium實現（有效性證明+鏈下DA），Immutable X採用Volition方案。

Volition是StarkWare首創的一種架構，對於每筆交易，運營商/用戶可以選擇採用ZK-Rollup還是Validium方案。

StarkNet相比於StarkEx更加开放，是一個無准入Layer2，任何开發者都可以在上面部署DAPP，也採用Voliton。

目前來看，StarkWare和zkSync是採用ZK Rollup方案中比較大的兩個生態，凝聚着市場對ZK Rollup發展的期待。但是因為开發難度大，進展較慢，這兩個生態中的DAPP有一大部分還未上线。

除此之外，Aztec和Polygon也值得一提。Aztec專注於做隱私加持的Layer2。Polygon則是走收購/集成多種擴容方案路线。

Polygon目前主要靠側鏈（PoS鏈）擴容，它還採用Plasma（欺詐證明+鏈下DA），還有一個數據可用性層Polygon Avail，並且收購了zkEVM（零知識以太坊虛擬機）方向的Hermez。Polygon的生態豐富性在所有Layer2中突出，但其本身的原創性，以及是否屬於正統的以太坊生態也受到質疑。

Layer2生態對比

整體來看，DAPP在Layer2間有明顯的重復布局現象。

·跨鏈橋是標配，Orbiter、LayerSwap在Optimistic和ZK系中通用

跨鏈橋是所有Layer2的標配，幾乎每個Layer2都配備了多個橋，其中Polygon、Arbitrum、Optimism因為強大的兼容性，幾乎囊括所有橋，包括Hop、Stargate、Bungee、Orbiter、Synapse、Layerswap、Multichain等等。

ZK系Layer2因為兼容性較差，與之匹配的跨鏈設施比較局限，主要是Orbiter、Layerswap。這兩個橋在Optimistic系和ZK系通用，可以重點關注。

·ZK系Layer2中原生DAPP較多，其中有不少未上线，Argent和Zigzag為必備DAPP

也因為兼容性較差，ZK系的zkSync和StarkNet生態DAPP都比較原生，大量項目處於“待上线”狀態。不過如果你去了解這2兩個生態，一定會聽說2個必備DAPP，分別是錢包Argent和訂單簿DEX Zigzag。

相比之下，Optimistic Rollup系的Polygon、Arbitrum、Optimism、Boba中，DAPP豐富，甚至多到泛濫的程度。各賽道的常規DAPP，比如Uniswap、Sushi、Aave、Curve、Wepiggy、BoringDAO、Hundred Finance等，普遍布局到了這些Layer2上。

·tofuNFT和Taker Protocol是各Layer2中最常見的NFT項目

在NFT賽道，各Layer2上出現頻率較高的NFT項目是tofuNFT、Taker Protocol，兩者分別是多鏈NFT市場和NFT抵押貸款市場。

此外，Optimism雖是一個有准入的生態（DAPP需要通過申請才能部署），Optimism上的NFT項目有着明顯的以太坊NFT仿盤風格。

·DeFi是Layer2生態中最成熟的賽道

在Layer2生態的所有賽道中，DeFi最完善。相比之下，NFT、GameFi、SocialFi賽道還比較“貧瘠”（Polygon除外）。

Layer2生態整體而言不缺少DEX、支付類DAPP，此外還有一些收益優化、資管、借貸、衍生品項目，賽道和應用比較豐富。

DeFi賽道中也不乏創新，除AMM之外，還出現了不少訂單簿類DEX，如Zigzag、Aboard、Unidex、Rubicon、Sat.is。期貨、期權、永續等衍生品的去中心化交易是很多DAPP嘗試的方向。此外還有一些平臺支持在DeFi間構建交易策略。

·其他創新和讓人感到興奮的項目

創新和用戶體驗的優化也出現在一些非DeFi賽道中。例如，Layerswap這個跨鏈橋專門做CEX向Layer2的跨鏈。Bungee等比較新的跨鏈橋推出了“加油”（將A鏈的gas補充給B鏈）功能。

而XDAO這樣的平臺則是很好的DAO工具。它是一個DAO創建、管理平臺。其中聚合了所有構建在XDAO上的DAO，你可以查看這些DAO的資金、成員情況，參與投票。你也可以swap不同DAO資產。平臺還提供了一些模板用於無代碼創建DAO，例如通過這些模板，DAO能為成員分紅，提供gas費補償，設置代幣解鎖等。

·Aztec：Layer2中的隱私賽道只此一家

衆Layer2中只有Aztec專注於隱私賽道，這是它最大的特色。但是目前Aztec生態單一，只有zk.money這一個DAPP。因此這個生態的可交互選項非常清晰。

結語

Layer2賽道正在崛起。基於ZK Rollup、Optimistic Rollup、Validium、Volition、Plasma等方案，Layer2們定制出了不同的擴容路线，也明確了生態方向。

Layer2生態數據出現了明顯的上漲，其中也湧現出了一些優質項目，如Zigzag，XDAO等。Layer2之間的競爭正在變得激烈，DAPP們在Layer2之間重復布局，但層和層之間的流動性割裂、跨鏈設施的安全性仍是未解的難題。

L2 拓展篇

以太坊主網在正式升級為2.0之前，解決鏈上擁堵的方式之一是構建一個可以在鏈外執行大部分活動的2層網絡（Layer2），以緩解對主網的計算及存儲壓力，增加以太坊的可擴展性。

在各種構件Layer2網絡的技術中，Rollup逐漸被認為是最優解，因為它能將智能合約的實際計算和存儲在鏈下完成，並將交易數據通過一系列壓縮技巧批量提交並保存在以太坊主網上，無需單一數據一一驗證。如此一來，layer2網絡的安全性不但能由以太坊主網保障，且不破壞網絡的去中心化，還能增加網絡的可擴展性和效率。更重要的是，Rollup可以讓以太坊主網的應用程序便捷地遷移至Layer2。

利用Rollup技術實現Layer2網絡的構建，又因密碼學的驗證算法不同而形成了多種路徑，Optimistic Rollup、ZK Rollup、Arbitrum Rollup成為主流方案。目前，應用各種方案的Layer2網絡均有所建樹，各個流派分別在研發和實踐中發展。

其中，ZK Rollup是利用「零知識證明」驗證方式來落實Rollup的擴容方案，被以太坊創始人Vitalik Buterin視作Layer2的終極之選。

zkSync網絡近期的TVL激增進一步驗證了ZK Rollup的可行性，尤其是今年2月zkSync上线了2.0版本的公共測試網絡以來，支撐它的ZK Rollup擴容技術方案也越來越受區塊鏈技術社區關注。

那么，ZK Rollup擴容方案究竟是什么？與Optimistic Rollup、Arbitrum Rollup有何區別？除了zkSync2.0，還有哪些網絡使用了ZK Rollup技術？本期DeFi蜂窩將一一解答。

ZK Rollup方案概況

簡介

ZK Rollup是基於「零知識證明」驗證方式落實Rollup技術的layer2解決方案，「ZK」正是「Zero Knowledge」（零知識）的字母簡稱，該方案起源於2018年下半年，最早由區塊鏈技術研究員Barry Whitehat提出。

保留了Rollup技術的原理，ZK Rollup可以在鏈下完成復雜計算，生成證明，傳輸回主網進行證明校驗，並存儲部分數據來保證數據可用性,且共享主網的安全性。

ZK Rollup的特點正是那個「ZK」部分，「零知識證明」算法能讓證明者在不向驗證者提供任何有用信息的情況下，使驗證者相信某個結果的正確性。

舉個例子，A要向B證明自己擁有某個房間的鑰匙，假設該房間只能用鑰匙开鎖，而其他任何方法都打不开。這時有2個方法：要么，A把鑰匙出示給B，B用這把鑰匙打开房間的鎖，從而證明A擁有該房間的正確鑰匙；或者B確定該房間內有某一物體，A用自己擁有的鑰匙打开房門，然後把物體拿出來出示給B，從而證明自己確實擁有該房間的鑰匙。

後面的方法就類似於零知識證明。它的優點在於，在整個證明的過程中，B始終不能看到鑰匙的樣子，從而避免了鑰匙的泄露。

「零知識證明」對於強調隱私性的區塊鏈來說是重要的技術手段，比特幣網絡就是應用之一。除了隱私性，技術研究人員也开始將其應用在提升區塊鏈的性能方面，ZK Rollup就是其一，它主張，若某個區塊需要大量數據驗證才能完成打包、开啓下一個區塊，不妨由一人驗證並生成證明，而其他人來驗證這個證明無誤即可，這樣就避免了每個人都要花很長時間來驗證一個證明，從而提高數據驗證的效率。

在ZK Rollup方案下，Layer2網絡上的多個交易數據打包之後，會創建一個鏈下計算的「零知識證明」結果，主網（Layer1）驗證者可以快速檢查此證明是否正確。而且，正因為Layer2到Layer1的交易數據能即時驗證，因此，它也能實現Layer2資產轉移到Layer1時可以即時結算。

ZK Rollup與其他Rollup方案的區別

ZK Rollup是利用Rollup技術構建以太坊Layer2網絡的一種實現方式，另一個主要是Optimistic Rollup，二者的區別主要在於使用的驗證算法不同。

Optimistic Rollup使用了「欺詐證明」驗證算法，它的前提是驗證者要在Layer2網絡上質押一定數量ETH「押金」，作為「不撒謊」的背書，如此前提下，它假設Layer2網絡的交易均有效，提交到layer1(以太坊主網)的數據都正確，如果有人對任何一筆交易提出異議，這個時候，數據才需要在以太坊主網上進行一一驗證，哪個驗證者提交的數據有問題，就會被網絡判定為欺詐，那么這個驗證人的押金被沒收。

在這樣的驗證算法原理下，當Layer2上匯總的每批交易提交到Layer1時，會有一個7天的異議提交周期。這也造成用戶從Optimistic Rollup方案下的網絡中提取或退出加密資產時，增加了一個7天的等待期。

這不但造成了Optimistic Rollup相關網絡的體驗不友好，更麻煩的是，一旦出現異議數據，所有交易數據都要在主網上重新驗證，反而增加了主網負擔。

於是，針對這個痛點，Arbitrum Rollup在Optimistic Rollup上進行了改善，它主張把異議部分先進行劃塊處理，找出爭議最大的部分，以太坊主網只對爭議部分進行驗證，以此緩解主網的驗證負擔。

除此之外，Arbitrum Rollup的進步還在於實現了與EVM的兼容，這就使得應用該技術的layer2網絡可以承載以太坊主網上的應用無縫遷移，於是，不少DeFi應用選擇部署「Arbitrum版」。相較之下，Optimistic Rollup擴容方案還沒有做到100%兼容EVM。

可見，Arbitrum Rollup方案算是Optimistic Rollup的「改進版」。盡管如此，資金從Arbitrum Rollup相關網絡的退出時還是需要一個等待期，這個痛點還有待改善。

而在與EVM的兼容方面，ZK Rollup也此前一直難有突破。以太坊創始人Vitalik Buterin（花名V神）曾在公开演講中表示，ZK Rollup由於底層技術較為復雜，想要做到完全兼容以太坊虛擬機可能需要幾年時間，短期內，Optimistic Rollup是以太坊擴容方案的可行之選，但長期而言會更傾向於ZK Rollup。

V神這么一點評，ZK Rollup被認為是以太坊擴容方案的「聖杯」。

令人意外的是，ZK Rollup兼容EVM的开發進度比預期快了許多。今年2月份，使用ZK Rollup方案的zkSync 2.0公測網上线，它兼容了EVM。這意味着，在不久的將來，ZK Rollup方案不再被束之高閣，基於它的網絡將迎來應用的遷移。

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

zkSync不斷升級完成EVM兼容

2019年，MatterLabs團隊开始利用ZK Rollup擴容方案开發zkSync網絡。2020年6月，zkSync1.0版本上线，主要聚焦於支付。作為Layer2擴容層，zkSync1.0鏈上的轉账手續費用極低，處理交易快速，且手續費不僅限於ETH，利用該網絡轉账的其他以太坊標准資產也能用作手續費，資產進出以太坊主網一般在幾分鐘到幾小時不等。

目前，用戶可以通過授權以太坊錢包激活zkSync網絡账戶，ETH、ERC-20標准下的USDT等資產可自由進出該網絡，資產可與其他zkSync账戶進行轉移。

zkSync1.0由於不兼容EVM，網絡的可用性受到限制，能支持的應用場景非常有限，但由於轉账費用低，到账即時，zkSync1.0最主要的應用方向還是支付。

今年2月，zkSync 2.0版本的公共測試網上线，實現了EVM兼容，也因此成為首個利用ZK Rollup方案並兼容EVM 的區塊鏈網絡。

zkSync2.0支持开發人員使用以太坊原生編程語言Solidity在網絡上部署去中心化應用程序，以太坊主網上現有的DeFi應用也可以集成至zkSync2.0網絡上，开發者和用戶都低費用、高效率地使用這個Layer2網絡。

去中心化交易應用（DEX）ZigZag

ZigZag沒有採納DEX常用的自動做市商（AMM）機制，而是採用去中心化訂單簿模型，這正是ZK Rollup技術底層天然的「匯總性」帶來的便利，它允許交易者以最小的滑點和高流動性訂單進行現貨交易，試圖成為中心化交易所（CEX）在鏈上的替代方案。

Layer2跨鏈橋Orbiter Finance

Orbiter Finance是為Layer2網絡搭建的跨鏈橋，它支持zkSync、Arbitrum、Optimism等Layer2網絡間的資產跨鏈轉移，也支持Layer2和Layer1之間的資產互轉。

StarkWare系統化創建Layer2

StarkWare可以視作一個公司，它創建於2018年，有一套完整的Layer2系統解決方案，特別是它在「零知識證明」基礎上創新出zkSTARK算法，用以進一步增強網絡的擴展性，並將這一算法進行了產品化，形成了StarkNet（Layer2擴容網絡）和 StarkEx（擴容技術）兩個落地模塊。

StarkNet

它是搭建在以太坊上的Layer2網絡，測試網已經於2021年11月上线，支持开發者進行應用部署，用戶可以將交易發送到網絡上，所有交易將定期進行批量處理，生成STARK證明，然後在以太坊主網驗證這些證明。由於驗證所需的計算內容很少，從而提升了鏈上的處理效率。

由於StarkNet還未兼容EVM，因此，它一直沒有獲得以太坊頭部DeFi應用的遷移。目前，該Layer2上主要應用為去中心化交易應用（DEX）Myswap和一站式交易應用JediSwap

StarkEx

它是一套可擴容引擎技術，專門為以太坊應用提供擴容方案和程序服務，已經用於不少知名去中心化應用，包括去中心化永續合約交易應用dYdX、去中心化交易應用DeversiFi、NFT生態系統Immutable X。

作為期貨交易平臺，dYdX（DYDX）需要高速結算， StarkEx幫助它大大提高了結算速度，增強了用戶體驗。

DeversiFi是首個採用StarkEx擴容引擎的DEX，它使用的是訂單簿模式，實現方式是鏈下處理交易、鏈上完成結算。以往，鏈上結算的方式對鏈的性能要求較高，Layer1類型的網絡對此存在制約。現在，StarkEx引擎解決了這一點，它為非托管式交易提供了即時結算、高流動性、低滑點等保障。此外，DeversiFi使用了zkSTARK算法的隱私層，很好地保證了用戶的交易隱私。

Immutable X是以太坊針對NFT資產設置的Layer2擴容方案，它基於StarkEx引擎搭建，該網絡上的資產及交易數據均由以太坊保障，用戶無需擔心安全問題。更重要的是，StarkEx支持提取資產到以太坊鏈上即時到账，沒有7天的間隔期。目前，卡牌遊戲Gods Unchained（GODS）、战鬥類角色扮演遊戲Illuvium(ILV)等已選擇與Immutable X集成，為用戶提供快速的、0 Gas費的交易體驗。