为何需要 Layer 2?
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对于一些用例 (比如区块链游戏) 而言,当前的交易处理所需时间是行不通的; -
使用基于区块链的应用 (apps) 可能会非常昂贵; -
任何对可扩展性的改进都不应该以牺牲安全性和去中心化为代价 –– Layer 2 构建于以太坊之上。
Layer 2 解决方案的类型
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Rollups -
ZK Rollups -
Optimistic Rollups -
状态通道 (State channels) -
Plasma -
Validium -
侧链 -
混合方案
01
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在 Layer 1 之外执行交易; -
在 Layer 1 上发布交易数据或证明; -
部署在 Layer 1 上的某个 Rollup 智能合约,通过使用 Layer 1 上的交易数据能够确保 Layer 2 交易被正确地执行。
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为用户减少交易费; -
开放式参与; -
快速的交易吞吐量。
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ZK Rollups:在链下运行计算,并向主链提交有效性证明 (validity proof); -
Optimistic Rollups:默认情况下假定交易是有效的,仅在遇到挑战 (challenge) 时,通过欺诈证明 (fraud proof) 运行计算。
1. ZK Rollups
ZK Rollups 的优缺点
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当需要将资金转移至主链上时,不会出现延迟,因为有效性证明已经对资金进行了验证; -
不像 Optimistic Rullops 那样容易受到经济攻击的影响。
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仅限于简单的转账,不兼容于 EVM (以太坊虚拟机); -
有效性证明的计算强度很大,因此对于一些链上交易活动较少的应用而言,不值得采用此技术;
ZK Rollups 的用例
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Loopring -
Starkware -
Matter Labs 的 zkSync -
Aztec 2.0 -
ZeroSwap -
Sushiswap -
dYdX -
Immutable X
2. Optimistic Rollups
当交易存在争议时
Optimistic Rollups 的优缺点
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你在以太坊 Layer 1 上能做的任何事情,都可以在 Optimistic Rollups 上进行,因为 Optimistic Rollups 兼容于 EVM 和 Solidity。 -
所有的交易数据都存储在 Layer 1 链上,意味着 Optimistic Rollups 是安全和去中心化的。
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由於潜在的欺诈性挑战,需要很长的交易确认等待时间。
Optimistic Rollups 的用例
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Optimism -
Offchain Labs 的 Arbitrum Rollup -
Fuel Network -
Cartesi -
Synthetix
02
通道 (Channels)
02
通道 (Channels)
通道 (Channels) 允许参与者在链上只提交两笔交易的情况下进行 x 次链下交易。这能够实现极高的交易吞吐量。
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大量的状态更新; -
当预先知道参与者的数量时; -
当参与者总是存在时。
状态通道 (State channels)
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在以太坊主链上创建一个多签智能合约“法官”,该合约理解井字游戏规则,并可以识别 Alice 和 Bob 为游戏中的两个玩家。这份合约持有 1 ETH 的奖励。
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然后,Alice 和 Bob 开始玩游戏,开启状态通道。每一步操作都会创建一笔包含“nonce”值的链下交易,这意味着之后我们总是可以知道这些操作发生的顺序。 -
当赢家产生时,Alice 和 Bob 通过向“法官”合约提交最终状态 (比如交易列表) 来关闭该通道,这样就只用付一次交易费用。“法官”确保这一“最终状态”由 Alice 和 Bob 双方签署,并等待一段时间以确保没人会对这一结果的合法性发起挑战,然后将 1 ETH 的奖励发给 Alice。
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状态通道 – 如上所述; -
支付通道 – 经简化的状态通道,只处理支付。支付通道允许两个参与者之间进行链下转账,只要他们的转账净额不超过存入的代币数量。
优缺点
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即时提款/主网结算 (前提是通道的参与双方合作的情况下); -
可能实现极高的交易吞吐量; -
每笔交易有着最低的成本,有利于小额支付。
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创建和结算通道的时间和成本 — 对于任意用户之间偶尔的一次性交易来说不太好; -
需要定期查看通道网络,或将此责任委托给其他人,以确保用户资金的安全; -
必须在开启通道时锁定资金; -
不支持公开参与。
状态通道的用例
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Connext -
Kchannels -
Perun -
Raiden -
Statechannels.org
03
Plasma
03
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高吞吐量,低交易成本; -
适用于任意用户之间的交易 (如果两个用户都在 Plasma 链上,则每个用户对没有开销);
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不支持通用计算,只能支持基本的代币转移、兑换和其它一些交易类型; -
需要定期查看该网络,或将此责任委托给其他人,以确保用户的资金安全; -
依赖于一个或多个 Plasma 链运营者来存储数据并根据请求提供服务; -
存在交易挑战期,提款会被推迟了几天。流动性提供者可以减轻这种情况,但存在相关的资本成本。
Plasma 用例
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OMG Network -
Polygon (前身为 Matic Network) -
Gluon -
Gazelle -
LeapDAO
04
Validium
04
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没有取款延迟 (链上/跨链交易没有延迟),从而提高资本效率; -
不会像基于欺诈证明的系统那样容易受到某些经济攻击。
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对通用计算/智能合约的支持有限;专门的语言要求。 -
生成 ZK 证明需要较高的计算能力,对于低吞吐量的 Apps 来说,此方案是不划算的;
Validium 用例
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Starkware -
Matter Labs 的 zkPorter -
Loopring
05
侧链
05
侧链 (sidechain) 是一条独立的区块链,它与主网并行且独立运行。侧链有自己的共识算法 (比如权威证明、DPoS委托权益证明、拜占庭容错等等)。侧链通过一个双向桥与主链相连。
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较成熟的技术; -
支持通用计算,兼容 EVM;
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不那么去中心化; -
使用单独的共识机制,其安全性不受 Layer 1 保护 (因此从技术上来说,侧链不是 Layer 2); -
一定数量的侧链验证者可以实现欺诈。
侧链的用例
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Skale -
POA Network -
xDAI
06
混合解决方案
06
用例
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Offchain Labs 的 Arbitrum SCSC -
Celer Network
延伸阅读
Validium And The Layer 2 Two-By-Two — Issue No. 99
https://www.buildblockchain.tech/newsletter/issues/no-99-validium-and-the-layer-2-two-by-two Evaluating Ethereum layer 2 Scaling Solutions: A Comparison Framework
https://medium.com/matter-labs/evaluating-ethereum-l2-scaling-solutions-a-comparison-framework-b6b2f410f955 Adding Hybrid PoS-Rollup Sidechain to Celer’s Coherent Layer-2 Platform on Ethereum
https://medium.com/celer-network/adding-hybrid-pos-rollup-sidechain-to-celers-coherent-layer-2-platform-d1d3067fe593 Zero-Knowledge Blockchain Scalability
https://ethworks.io/assets/download/zero-knowledge-blockchain-scaling-ethworks.pdf
状态通道
EthHub on state channels
https://docs.ethhub.io/ethereum-roadmap/layer-2-scaling/state-channels/
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Making Sense of Ethereum’s Layer 2 Scaling Solutions: State Channels, Plasma, and Truebit – Josh Stark, Feb 12 2018 https://medium.com/l4-media/making-sense-of-ethereums-layer-2-scaling-solutions-state-channels-plasma-and-truebit-22cb40dcc2f4 State Channels - an explanation Nov 6, 2015 - Jeff Coleman
https://www.jeffcoleman.ca/state-channels/
Basics of State Channels - District0x
https://education.district0x.io/general-topics/understanding-ethereum/basics-state-channels/
支付通道
EthHub on payment channels
https://docs.ethhub.io/ethereum-roadmap/layer-2-scaling/payment-channels/
ZK Rollups
EthHub on zk-rollups
https://docs.ethhub.io/ethereum-roadmap/layer-2-scaling/zk-rollups/
Optimistic rollups
EthHub on optimistic rollups
https://docs.ethhub.io/ethereum-roadmap/layer-2-scaling/optimistic_rollups/
OVM Deep Dive
https://medium.com/ethereum-optimism/ovm-deep-dive-a300d1085f52
侧链
EthHub on sidechains
https://docs.ethhub.io/ethereum-roadmap/layer-2-scaling/sidechains/
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Scaling Ethereum Dapps through Sidechains - Feb 8, 2018 - Georgios Konstantopoulos https://medium.com/loom-network/dappchains-scaling-ethereum-dapps-through-sidechains-f99e51fff447
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