Footprint Analytics:多角度理解Layer 2生態:概念、擴容方案及代表項目

撰文:Footprint分析師Vincy( vincy@footprint.network )

日期:2021年12月

數據來源:Footprint Layer 2 Dashboard( https://footprint.cool/1ypO )

據Footprint Analytics最新資料顯示,第四季度的乙太坊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。

Footprint Analytics:Layer 2 TVL
Footprint Analytics:TVL Share by Layer 2 Protocols

隨著乙太坊網絡用戶量的與日俱增,網絡擁堵以及高gas費成為各應用的首要問題,市場對乙太坊網絡的需求逐漸加大,緩解該問題也就成了重中之重。 於10月26日,乙太坊創始人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是乙太坊擴展的未來。

Layer 2的概念

在數據增大且網絡擁堵的情况下,通過擴大容量,緩解當前所受的壓力,Layer的概念就油然而生。 Layer 2是一個為提升乙太坊網絡(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,包含新增區塊大小(或資料結構)、分片科技和隔離見證,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交互,即鏈下擴容。

Layer 1和Layer 2之間存在什麼聯系? 它們好比母公司與子公司的關係,把一些乙太坊上的交易數據請求跨鏈到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的擴展,突破Layer 1的原有功能的限制,在不影響Layer 1本身的特性上,還繼承了乙太坊的安全性。

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數據的安全性、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。

Footprint Analytics:Layer 2 Network TVL Growth Rate

據Footprint Analytics顯示,當前Layer 2共有19個項目,包括有DEX類型以及其他網絡等,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的擴容科技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。

Footprint Analytics: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(即乙太坊)報告管道來新增交易輸送量(系統在組織時間內處理請求的數量)。

Plasma是OMGX Network最早提出Layer 2概念的乙太坊擴容項目之一,它的工作原理為以下幾點:

  • 先在乙太坊外構建Plasma鏈,用戶將資產從乙太坊上轉移到Plasma鏈上,這個過程需要將主鏈資產發送到管理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量處理,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發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,也能在主鏈上選取交易結果,從而更好提高主鏈交易輸送量; 另外還减少與主鏈的互動,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:

  • 數據不可用。 主鏈無法獲取所有鏈下數據,只能通過根雜湊(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。 因不具備主鏈數據可用性,導致退出機制比較複雜,需要更長的週期進行欺詐證明,導致選取資金週期更久,約7-14天之上;
  • 通用性拓展難。 在科技框架下限定子鏈的資料結構,加大難度。

代表項目:OMG Network使用Plasma的擴容方案

據Footprint Analytics顯示,當前OMG Network的TVL為310萬美元,位居Layer 2項目中排名14,相對其他項目體量較小,且從趨勢上來看,屬於停滯不前的項目。

但隨著Layer 2網絡中Optimistic Rollup等新方案不斷湧現,OMG Network的定位方向逐漸削弱,通過陞級品牌且採用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)通過驗證交易包的真實性,從根本上解决Plasma數據不可用的問題。

  1. Optimistic Rollup壓縮上鏈交易數據,但驗證效率低下

Optimistic Rollup是Optimistic合約和鏈上數據可用性組合而成,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,進行交易數據和記錄驗證,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,主鏈默認交易是真實的。

這種模式提高了上鏈效率,將多筆交易打包操作,節約時間和節省gas費,擁有較强的相容性,减少開發者的工作量,更好解决乙太坊網絡擁堵的痛點。

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。

代表項目:Arbitrum、Boba Network多個項目使用Optimistic Rollup的擴容方案

據Footprint Analytics顯示,當前Arbitrum鏈是Layer 2的龍頭,而Boba Network是近一個月以來新興網絡,增長快速。 它們使用Optimistic Rollup擴容解決方案,可以實現高輸送量,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。

  1. ZK Rollup高度去中心化,開發難度高

ZK Rollup是通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創建一筆交易,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。 體現於它通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况下,使驗證者相信某個論斷是正確的。 具體的操作如下:

  • 用戶轉入並鎖定資產,Layer 2添加帳戶資產資訊;
  • 在Rollup網絡中,用戶簽名並發送交易;
  • 操作者收集交易,批量打包,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;
  • 智慧合約通過零知識證明驗證交易包的真實性,更新數值,執行轉帳操作。

其優點是:

  • 實現去中心化;
  • 上鏈效率高。 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科技保證了提交給主鏈的數據真實有效。

其缺點是:

  • 生成零知識證明過程複雜;
  • 應用定制化開發難度大,相容性低。

代表項目:dYdX採用ZK Rollup科技方案

dYdX在為交易加密資產建立一個强大而專業的交易所,讓用戶可以真正擁有自己的交易,並最終擁有交易所本身。

Footprint Analytics:dYdX TVL
Footprint Analytics:DYDX Token Price

其作為DeFi衍生品龍頭,也是ZK Rollup科技最早採用者之一。 整體的數據表現:繼8月份以來,TVL持續上漲的態勢穩住Layer 2項目的前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。

  1. 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,能讓用戶能够在ZK Rollup模式和Validium模式之間進行選擇。 但區別於ZK Rollup,Validium的數據保持在鏈下,而ZK Rollup的數據可用性是在鏈上。

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。

代表項目:DeversiFi和ImmutableX採用Validium科技方案

Footprint Analytics:DeversiFi TVL & ImmutableX TVL

DeversiFi,聲稱是在乙太坊上獲得DeFi機會的最簡單方法:投資、交易和發送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,據Footprint Analytics顯示,於12月4日,TVL突破1億之上創歷史新高。

ImmutableX,是乙太坊上NFT的第一個第2層,承諾為遊戲、應用程序、市場提供零gas費以及即時交易可擴展性的項目。 當前位居Layer 2排名第7比特。

總結

Layer2擴容解決方案經過多年的更新反覆運算,實現在乙太坊上擴容的安全方案,緩解乙太坊網絡的擁堵和高gas費等問題,成為瞭解决區塊鏈科技規模化應用的主流科技方案,每種方案都有自身的優勢和劣勢,但每個Layer 2項目都根據自身情况去開發相應的科技, 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,在提高網絡輸送量、减少開發者的工作量和交易效率等中,象徵著Layer 2是乙太坊擴展的未來。

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