梳理常見的以太坊 Layer 2 問題以及潛在解決方案。

撰文:潘致雄

以太坊 Layer 2 即將在本月進入一個新的階段,基於 Rollup 技術的 Optimism 網絡將正式在主網上推出,Offchain Labs 的 Arbitrum 方案最快也會在本月或下個月推出。

Layer 2 是以太坊社區中的熱門話題,但是「未解之謎」也不少。其實,大家對於 Layer 2 不少的質疑和問題,已經有了潛在的解決方案。當然,也有些問題還沒有明確的答案。

基於我們的觀察,以及根據社區對 Layer 2 的公開討論,鏈聞整理了一份常見的 Layer 2 問題列表,以及潛在的解決方案:

Layer 2 的用戶體驗更差?

的確存在這個可能性,畢竟早期 Layer 2 網絡的錢包、應用、配套工具很不完善,就像早期的以太坊網絡一樣。特別是從概念上理解和學習 Layer 2 (二層網絡) ,就更增加了認知負擔。

不過幸好這個問題隨着二層網絡的普及和設施的完善,是可以逐漸解決的。而且從長遠來看,二層網絡是可以增加用戶體驗的,比如用戶在進入以太坊生態時,錢包就可以幫助用戶解決多 Layer 2 賬戶的問題,交易的速度在 Layer 2 網絡中會更快,交易費用也更低。

所以從錢包和應用角度來說,最好的策略可能是不需要讓用戶感知到什麼是 Layer 2。畢竟這是個技術術語,不是大多終端用戶該學習和了解的。

資產從 Layer 2 退出到 Layer 1 需要一週時間?

有些基於欺詐證明或博弈論機制的擴容方案(比如 Optimism) 設置了長達一週的退出期,這個體驗對於有即時交易和轉賬需求的用戶來說的確很不友好。

這也可能成爲阻礙用戶進入這些 Layer 2 網絡的最大疑慮之一,如果用戶需要快速提現到 Layer 1 或者其他 Layer 2 網絡,必須要給用戶一些可以快速退出 Layer 2 的解決方案。

其實從長遠來看,這應該也不會成爲很大的問題,因爲 Layer 1 很可能會成爲更貴的結算層,大多數用戶甚至都沒有必要直接去 Layer 1,錢包、應用、交易所、OTC 通道都可以在 Layer 2 上完成。另外,如果未來只有一家獨大的 Layer 2 網絡的話,用戶也就沒有跨 Layer 2 的需求了。

但是如果未來是多 Layer 2 網絡的格局,用戶就會有較多的跨 Layer 2 需求,這時候如果也需要等待 7 天,用戶肯定是無法接受的。

所以已經有一些項目在提供跨 Layer 2 網絡的資金橋,用戶的資產可以即時從一個 Layer 2 網絡跨鏈到另一個 Layer 2 網絡,同時需要支付一些費用,畢竟節約了 7 天的資金使用成本。具體來說,比如 Maker 在提供 DAI 的資金橋,Connext、Celer 的 cBridge、DeGate、Hop Protocol 也都在嘗試提供這樣一套通用解決方案。

參考鏈接:《避開 Rollup 戰場,Connext 選擇用狀態通道打通 Layer 2「孤島」

(DeFi)應用需要開發 Layer 2 專用版本嗎?遷移成本高嗎?

沒錯,對於大多數的 Layer 2 來說,應用開發者是有額外的開發成本的,可能需要學習該網絡所特定的開發環境,比如 zkSync 的 Zinc、StarkWare 的 Cairo,當然官方應該會提供一些基本的工具,讓開發者也可以很方便的將 Layer 1 應用轉換爲 Layer 2 版本。

就算是對於直接支持 EVM 的 Layer 2 網絡來說,開發者也需要部署一個 Layer 2 的版本,獨立於 Layer 1 版本。

不過也有一些 Layer 2 方案考慮到了開發者遷移的難度,所以發明了「原地擴容」的概念,Layer 1 的應用不需要做額外的調整,也能被 Layer 2 網絡所使用。在這個場景下,Layer 2 更像是資金的指令層,專門用來實現資金的調配。在這個領域貢獻的團隊主要是 Celer 的 Layer2.Finance 和 StarkWare 的 DeFi Pooling 方案。

參考鏈接:《詳解 Celer 新擴容方案 Layer2.finance:「原地擴容」而無需遷移 DeFi 應用

最終會只有一個 Layer 2 嗎?

有不少人認爲最終 Layer 2 可能也會呈現一家獨大的格局,所以應用開發者都在考慮要挑選哪個 Layer 2 網絡進行研發。畢竟在同一個 Layer 2 網絡中的應用纔有更好的可組合性。

不過考慮到不同 Layer 2 技術之間的差異性,比如安全性擴容效率等因素,很可能不會只有一個最終的寡頭。比如對於 Rollup 來說,提升兩個數量級已經是非常不錯的了,但是如果想承載更高性能和更低成本的交易,可能 Plasma 技術更合適一些,比如 Polygon (Matic) 搭建的圍繞 NFT 遊戲的生態,就可以獨立於 Rollup 生態。

ZK Rollup 會是終極解決方案嗎?

很多人在比較 ZK Rollup 和 Optimistic Rollup 的時候,都覺得 ZK Rollup 可能會是 Rollup 擴容技術的最終形態,因爲它更安全。

但是考慮到 ZK Rollup 雙傑 Matter Labs 和 StarkWare 的主網上線時間都還不確認,所以按照保守估計,他們的主網可能要到年底或者明年了。這一年的差距足夠其他項目在 Optimistic Rollup 或者 Plasma 方案上搭建應用生態,甚至是構建生態壁壘了。

另外 ZK Rollup 從性能上還有很大的優化空間,進行零知識證明類的計算需要消耗巨大的計算機算力,隨着 FPGA 方案或者通用 CPU 能力的提升,性能和會逐漸提升。

當然還有一種可能性,就是 Optimistic Rollup 在今年或者近兩年內都可以爲擴容提供最直接的擴容效果,後續他們也可以和 ZK Rollup 方案進行合作或合併,以更安全的方式實現擴容。

Layer 2 之內的各個應用有可組合性嗎?

對,Layer 2 網絡內的應用是具有可組合性的,各個應用、智能合約之間可以互相調用。或者也可以通過一些第三方的工具實現應用之間的交互,比如 Layer 1 上的 Furucombo 就是提供類似功能的,Layer 2 上或許也會出現這些工具。

當然,其實不是所有應用之間都有可組合性的需求,比如大多數 DeFi 應用和 NFT 就不需要組合在一起。

不同 Layer 2 之間的應用有可組合性嗎?

不同 Layer 2 之間的應用是不具有可組合性的,至少目前的一些 Layer 2 方案還沒考慮到跨網絡的應用調用能力。

但是如果有跨 Layer 2 的資產遷移需求,目前已經有部分團隊在實現了,比如 Connext、Celer 的 cBridge、DeGate、Hop Protocol 等。

多個 Layer 2 節點之間如何協調?需要有共識嗎?

Layer 2 網絡之中也存在一些特殊的節點,幫助維護網絡的運營和安全。這些節點可能需要定期將二層的數據發佈到一層,可能需要監控所有 Layer 2 數據防止有人作弊,也可能需要提供零知識證明的算力等等。

目前很多 Layer 2 項目都沒有公開多節點怎麼互相協調的機制,也就是二層網絡的節點之間是通過怎樣的共識達成一致的。所以很多擴容網絡早期會以單節點或者單運營商的方式運行,畢竟這樣安全也可控。

其實也有部分團隊提出了相對簡單的共識,比如 Hermez 提出的 Proof of Donation,所有節點之間是通過競價的方式獲得打包權,價高者付出協議原生代幣 HEZ,並可以從用戶付出的轉賬費用中獲得收入。

從長期來看,Layer 2 網絡都應該會實現自己的一套共識方案,以滿足去中心化和無需許可的特點。

參考鏈接:《速覽以太坊 ZK Rollup 擴容方案 Hermez,將專注轉賬高頻場景

Layer 2 網絡都會發行代幣嗎?

目前來看,很多 Rollup 方案的網絡都還沒有表示是否會發行代幣,但是發行代幣的可能性不低。

這個問題和上一個問題相關,如果擴容網絡需要加入共識,那就很天然的需要原生代幣,否則以什麼方式實現共識呢?當然,或許也可以用 ETH。

比如 Hermez 實現共識的方式就是通過協議的代幣 HEZ,Matter Labs 也已經公開表示將會爲 zkSync 網絡發行代幣。也有幾個 Layer 2 方案之前就已經發行了代幣,比如路印協議、Celer、Polygon (Matic) 等。

參考鏈接:《Matter Labs 將爲 zkSync 推出原生代幣,以實現共識並加快交易確認速度

目前 Offchain Labs (Arbitrum) 、Optimism、StarkWare、Fuel Labs、Aztec 都還沒有表示過是否會發行代幣,也不願意提及這方面的思考。或許他們也是在完善這方面的設計,以提供博弈均衡的代幣經濟學方案。

可以在 Layer 2 實現隱私交易或資產匿名化嗎?

有個別團隊在通過一個獨立的 Layer 2 網絡爲以太坊增加隱私交易功能,爲用戶增強資產匿名化的效果,類似於混幣工具 Tornado.Cash。

Aztec 是目前專注於該領域的團隊之一,他們剛剛在主網上線了 2.0 版本 (非穩定版本,尚不建議用戶使用) ,可以在他們的以太坊二層 Rollup 網絡中實現隱私交易。

參考鏈接:《以太坊隱私技術解決方案 Aztec 啓動 Aztec 2.0 Rollup,已啓用 ETH 隱私 Rollup 服務

雖說二層擴容方案 ZK Rollup 的「ZK」是指零知識證明,但是這個 ZK 並不是用在隱私交易上的,而是利用 zk-SNARKs 技術中的「簡潔性」 (succinctness) 提升可擴展性。所以 Aztec 爲他們的技術取名爲 ZK² Rollup 或 ZK ZK Rollup,爲 ZK Rollup 加上了用來實現隱私的零知識證明。

考慮到目前以太坊社區最重要的匿名產品 Tornado.Cash 的 Gas 消耗量較大,對 1 ETH 進行一次隱私操作可能至少需要消耗額外 20% 的 Gas (保守估計) ,很大程度上阻礙着項目的採用度。所以,也許 Tornado.Cash 最終也會考慮 Layer 2 解決方案。

Layer 2 上能避免搶先交易或 MEV 嗎?

已經有部分 Layer 2 協議 (比如 Offchain Labs、Optimism 和 Matter Labs) 開始針對該主題進行了研究和推出瞭解決方案,但是離最終上線應該還有些時間。

以太坊 Layer 1 主網自 DeFi 應用的普遍化和複雜化之後,針對交易排序的價值攝取行爲逐漸增加,通常這類行爲可以稱爲搶先交易 (front-running) 或 MEV (Maximal Extractable Value) 。

此前 Offchain Labs 曾表示他們已經發表了研究論文,將會探索全新的共識算法,讓交易排序變得更去中心化,最終實現減少 MEV 的可能性。而 Matter Labs 則考慮通過零知識證明和 VDF (可驗證延遲函數) 實現。

參考鏈接:《以太坊擴容頂尖團隊 Matter Labs 與 Offchain Labs 聊 Rollup 的未來展望

同時,還有一些團隊嘗試在 Layer 1 上提供 MEV 的解決方案,比如研究團隊 Flashbots。不過,相比較需要很高安全性的區塊鏈底層 Layer 1 共識來說,在 Layer 2 上解決這個問題可能會更靈活和高效。