摘要：链下扩容Layer 2的发展相对于其他链上扩容解决方案已经相对成熟，但仍存在一些技术和用户应用困难需要解决。链上扩容并不是一个“新”问题。
早在2017年，以太坊和比特币拥堵、无法满足用户需求的缺点就已经显现出来。此后，开发团队陆续提出了相应的解决方案，但随后的熊市却降低了人们的交易热情。这类计划已经淡出了投资者的视野。
直到今年5月，随着流动性挖矿和Uniswap的流行，人们再次发现Gas价格飙升至500 Gwei，未经确认的交易数量达到14万多笔。有人戏称，以太坊的性能不足以提供DeFi 项目的正常使用。因此，链上扩容问题再次成为热门话题。
说到扩容，就不得不提到区块链的不可能三角问题。对于公链来说，安全性、去中心化和可扩展性无法同时实现。理论上，为了保证去中心化和安全性，链上的每一条信息都需要经过所有节点的认证才能达成共识，这意味着一条链的吞吐量等于一个节点的吞吐量。
人们试图从多个角度来解决扩张问题。最直接的方式就是从不同维度“修改”链：小到调整区块大小、尝试不同的共识算法，大到改变链的组成和数据传输结构。 —— 每次更改都会不同程度地损害系统的去中心化。水平和安全性。利用分片技术是一种新的尝试：让每个分片处理自己分片中生成的交易。想法很美妙，但是分片技术在区块链上的应用还很不成熟，很多问题还没有解决，特别是跨分片通信和互操作性。
链下扩容是唯一相对成熟的技术。该方案的主要逻辑是在第一层尽量减少主链的负担，在第二层完成应用逻辑。这个方案之所以能够实现，是因为并不是所有交易都需要达成全局共识，也不是每个交易都需要改变全局状态。第一层公链只负责保证公开可验证性就足够了。
从上图可以看出，以太坊的Layer 2 项目已经非常丰富，但以太坊仍然受阻。为什么二层应用很少被使用？
为了更深入地了解Layer 2 生态的发展现状和问题，Rhythm BlockBeats 与Layer 2 头部项目Matic 创始人兼首席执行官JD (Jaynti) Kanani 以及Layer 2 合作伙伴董莫博士进行了讨论。 Celer网络创始人。下面，我们尝试从最前沿的角度回答一个核心问题：为什么Layer 2看起来成绩斐然，但离我们还那么遥远？
Layer 2生态发展
即使你从未体验过Layer 2 带来的便利，大家都或多或少听说过Layer 2 项目或代币。从技术架构来看，有多种Layer 2 解决方案，例如适合大规模转账的zkRollup、Optimsm 和Offchain 实验室正在开发的Optimistic Rollup、Celer 提出的Hybrid Rollup 和状态通道网络，以及一些仍然坚持等离子。
DeFi热潮兴起后，Celer Network的董默博士明显感受到了市场对于底层基础设施态度的转变：“Layer 2生态其实一直在稳步推进，开发者也越来越活跃。随着拥堵问题以太坊的重现，开发者对Layer 2 的关注度也在增加。”
不仅开发者在关注，更重要的是，不同的公链也在布局自己的二层扩容生态，包括Polkadot、Oasis Labs、Nervos等。那么，在这么多的解决方案中，公链面临的最大的技术问题是什么？这些项目？
不同路径的中间放置了各种路障。 Matic 的JD 认为：“对于Matic 的Plasma 解决方案来说，大规模退出问题非常困难。 Matic Plasma + PoS 混合架构中的PoS 数据可用性层最大限度地减少了退出问题。采用多个验证节点来替代单个节点。身份验证可以将欺诈和数据可用性问题减少到几乎为零。”
董默博士告诉BlockBeats：“虽然Celer 的Hybrid Rollup 不存在Optimistic Rollup 中的‘谁来决定交易打包和与主链连接的顺序’以及‘如何设计区块节点的激励机制来避免交易审查也存在“如何尽可能加快交易确认的延迟”的问题，但“如何帮助轻节点监控交易的有效性”的问题仍然存在。 ”
在与一线开发者的讨论中，我们发现当前的状态通道网络实际上不存在未解决的困难。它基本上是一种可以在生产环境中使用的技术。 —— 基于Celer 的游戏平台CelerX 每天都在使用使用状态通道技术，用户已经可以在无意识的情况下使用区块链技术和支付平台。
但也许很多人都在想：为什么在这次DeFi 热潮的影响下，以太坊网络在已经有这么多Layer 2 解决方案的情况下仍然如此拥堵？京东认为，造成这种碎片化的主要原因有两个。一是开发商问题。 “对于大多数开发者来说，他们希望在不改变原有代码的情况下将应用程序迁移到Layer 2。因为对代码进行任何更改都会涉及相当大的审计和维护成本。但如果Layer 2项目能够让应用开发者轻松完成迁移，这将在一定程度上促进开发者迁移的意愿。 “第二个是用户端问题。”对于用户来说，选择使用以太坊主链还是Layer 2 应用是一个非常棘手的问题。用户需要了解使用两者，或者换句话说，只使用Layer 的利弊。 2项目可以直接让用户与Layer交互，没有任何不便，如果没有合理的激励，用户在第一层和第二层之间转移资产是极具挑战性的。”此外，董默博士还认为：“进入和退出Layer 2的过程往往比较复杂，这是技术和用户的门槛，也是生态系统的基础设施的门槛。” （Infura、浏览器、轻客户端、交换支持等）已经比较完善了，应用正在向Layer 2迁移。在这个过程中，还需要相应的配套基础设施，这些东西做起来并不难，但是需要时间。 ” DeFi项目适合部署在Layer 2上吗？
让我们回到DeFi。
DeFi应用中的多频次、复杂交互是造成以太坊拥堵的本质原因。那么DeFi 应用是否适合部署在Layer 2 上呢？董默博士认为：“理论上是非常合适的。Layer 2可以大大降低交易成本。但这里的核心问题仍然是之前提到的两点：生态支持和时间的考验。”
目前，繁荣的DeFi 生态非常依赖于应用的组合，独木不成林。这种组合性实际上在一些基础协议，比如Maker、Uniswap等经过长期的运行和测试之后，迎来了全面的爆发。从开发者的角度来看，最适合Layer 2的可能是那些dYdX、Loopring DEX等相对独立组合的DApp，然后慢慢聚沙成塔。
除了内生生态外，外部生态环境也很重要。你可以想象一下，如果没有交易平台的支持：你基于Layer 2挖红薯，如果要等很长时间才能传回Layer 1，然后发送到交易平台交易完成后，市场价格可能已经下跌。改变了。
另外，虽然理论上不存在安全问题，但事实上，无论是工程还是生产级的产品质量，都需要时间的检验和积累信心。
据了解，一些DeFi 项目（EasyFi）最近已经迁移到Matic，包括上面提到的去中心化衍生品交易平台dYdX，该平台也迁移到了基于零知识证明的Layer 2 解决方案StarkWare。京东认为，从长远来看，DeFi 项目最终会迁移到Layer 2。那么具体针对每一类项目，DeFi项目应该选择什么样的Layer 2解决方案呢？如何为DeFi 选择Layer 2 解决方案？
对于这个问题，可以先简单比较一下zk Rollup、Optimistic Rollup和Hybrid Rollup的优缺点。
据Celer Network的Dong Mo博士介绍，zk Rollup的特点是交易数据（calldata）和第二层区块的零知识证明上传到链上后，可以立即确认交易的有效性。由于零知识证明的特点，正确性验证是一个非常简单的操作。验证可以直接在Layer 1完成，确认及时，适合转账。当然，这个解决方案也有缺点。 “首先，验证链路的结构没有通用的解决方案，因此目前没有很好的方法来实现非常广泛的虚拟机逻辑。简单地说，zk Rollup 必须针对每个用例进行定制；其次，验证程序正确性比较复杂，需要多项式电路验证，最后第二层封装节点负担重，成本高，零知识证明计算时间长，延迟的用户体验还比较差； ”。
Optimistic Rollup 的主要缺点是它本身的事务延迟有点高。这个延迟甚至比Layer 1 还要高，但它的优点是可以支持无限参与者的任意智能合约逻辑。一次可以打包很多东西。在董默博士看来，“交易排序和打包机制目前还没有很好的解决方案。只是需要更复杂的矿工残值拍卖（MEV拍卖）机制来选择打包节点，且容易出现审查。问题。”
另外，Celer 的Hybrid Rollup 解决方案有点像混合动力汽车。它结合了Optimistic Rollup 和Celer 的SGN。 “优点是可以解决Optimistic Rollup 交易延迟高的问题，同时解决区块打包中的交易排序问题。以及支付问题。”董默博士说。
当然，并不是所有交互都有如此高的安全要求。只有涉及交易的操作，安全性要求才更高。然而很多应用的数据交互并不需要这么高的安全要求。因此，我们大概可以这样想：很多安全性要求不高的操作都可以通过侧链来确认。同时，多个rollup也可以组合在同一条侧链上，达到应用层分片的效果，提高Composability。即使确认了问题，仍然可以通过最终主链进行确认并进行事后纠正。
在明确了各种Rollup 方案的优缺点后，Rhythm BlockBeats 认为，各种DeFi 应用可以根据自己的需求，选择最符合项目特性的扩容方案：
对于去中心化交易所和各种需要在应用中进行大规模转账的支付平台，zk Rollup 将是一个合适的解决方案。 Loopring 是一个使用zk Rollup 的去中心化交易所，就是一个很好的例子。此外，Tether 最近也在考虑将ERC-20 USDT 迁移到zk Rollup 的第2 层。
如果应用程序需要执行复杂的合约逻辑，并且吞吐量要求较高，那么Optimistic Rollup 或Hybrid Rollup 机制更适合此类应用程序。合成资产平台Synthetix尝试利用Optimistic Rollup大幅提升预言机报价频率，解决一线网络遇到的交易暂时停滞的问题。
Rollup方案中，Hybrid Rollup通过优化来减少延迟，提升用户体验，但在安全性上做出了一定的妥协。因此，很多底层Layer 1项目，如以太坊、Polkadot、Near、Conflux等都选择使用Celer的状态通道作为其第二层扩容方案。
在以太坊2.0到来之前，如果计算复杂、用户普及度高的应用可以选择迁移到第二层网络，可以在一定程度上缓解以太坊网络的拥塞问题。
随着二层解决方案的逐渐成熟，随着技术难题的一一解决和用户体验的进一步优化，未来必将有更多的应用选择迁移或直接部署在二层网络上。但目前来看，短时间内大规模使用部署在Layer 2 上的DeFi 项目还需要时间。
*Rhythm BlockBeats提醒投资者谨防追高风险。本文表达的观点不构成任何投资建议。
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