构建安全、用户友好的去中心化网络的愿景依赖于关键基础设施的发展。这一愿景得到共享经济框架的支持，并得到数亿人的支持。第2 层扩展解决方案在构建这一基础和增强以太坊功能方面发挥着至关重要的作用。这些项目相互协作，形成了一个强大的生态系统，推动以太坊充分发挥其潜力。
本文将深入探讨Layer 2 的创新、叙述、挑战及其对以太坊大规模采用的变革性影响。我们的分析将基于足迹分析第2 层研究页面的数据，为这个不断发展的生态系统提供有价值的见解。
为什么我们需要第2 层？区块链技术长期以来因其去中心化、安全性和可扩展性等优势而受到赞赏。然而，“区块链三难困境”表明，在一个简单的架构中同时实现这三个目标是极具挑战性的。以太坊目前每天处理超过100 万笔交易，但由于需求不断增长，经常面临网络拥堵和高交易费用的问题。为了解决这个问题，二层网络作为一种创新的解决方案应运而生。
第2 层的主要目标是通过提高每秒交易量(TPS) 来提高交易吞吐量，同时保持去中心化和安全性。这些Layer 2 通过将多个链下交易合并到单个Layer 1 交易中来实现这一点。因此，交易费用显着降低，使以太坊更容易被更广泛的用户使用和包容。
Layer 2 的类型目前Layer 2 主要有三种类型：Rollups、状态通道和Plasma。
汇总
作为第2 层解决方案，Rollups 将多个交易聚合为单个第1 层交易，通过在Rollup 内的参与者之间分配交易费用来节省用户成本。 Rollups 主要有两种类型：乐观Rollups 和零知识Rollups（ZK-Rollups）。 Optimistic Rollups 利用欺诈证明来确保链下交易的有效性，而ZK-Rollups 使用零知识证明来增强隐私和安全性。
Optimistic Rollups 的例子包括Arbitrum (Arbitrum One)、Optimism (OP Mainnet) 和Base。
Arbitrum 由Offchain Labs 团队于2021 年8 月推出，现已成为行业领导者，占据超过50% 的市场份额。通过Nitro 升级，Arbitrum 已经实现了完全的EVM 等效性，允许开发人员将智能合约从以太坊无缝迁移到第2 层，只需进行最少的修改或无需修改。
Optimism 是第二大以太坊Layer 2 解决方案，于2021 年1 月进行软发布，并于同年12 月向所有人完全开放。 Optimism 使用EVM 等效架构为以太坊应用程序提供无缝扩展解决方案。
Base 与Optimism 合作构建，基于OP Stack，将于2023 年7 月在主网上线。短短几个月内，它就取得了巨大成功，获得了Layer 2 市场第三大份额。 Base 由Coinbase 孵化，并利用Coinbase 在构建加密产品方面的专业知识。
另一方面，ZK-rollup 应用程序包括zkSync Era、Starknet、Linea 和Polygon zkEVM。
zkSync Era是全球首个zkEVM区块链，于2023年3月在主网上线面向所有用户，并迅速占据了Layer 2市场第四的市场份额。从用户活动（包括TPS 和交易计数）来看，zkSync Era 已成为占主导地位的Rollup 解决方案。
Starknet将于2021年11月上线主网，采用STARK密码证明系统，实现安全、低成本、高性能。 Starknet 使用Cairo 作为其开发语言，并且不兼容EVM。目前正在努力通过一个名为Warp 的转译器实现Solidity 和Cairo 之间的兼容性。
Linea 是ConsenSys 旗下的第2 层解决方案，将于2023 年7 月在主网上推出。它提供EVM 兼容性，以便开发人员可以轻松在其网络上迁移和构建应用程序。
Polygon zkEVM 公共测试版于2023 年3 月推出，其目标是与EVM 相当。 Polygon（原Matic）是一个提供多样化区块链解决方案的区块链平台。 Polygon zkEVM 是Polygon 的产品之一。
国家频道
状态通道是一种允许参与者进行快速且不受限制的链下交易的机制，最终结果在以太坊上结算。这种方法减少了网络拥塞、费用和交易延迟。
雷电网络是一种链下扩容解决方案，专注于研究状态通道技术、定义协议和开发参考应用程序。它实现了与以太坊上的ERC20 代币兼容的近实时、低费用和可扩展的支付功能。该网络旨在提高可扩展性和可用性，同时保持与以太坊生态系统的兼容性。
等离子体
Plasma 链是一条独立的区块链，通过挂钩连接到以太坊主链，利用欺诈证明（类似于Optimistic Rollups）来解决争议。
OMG Network利用Layer 2 Plasma架构提供强大的安全保证和高吞吐量。它为有兴趣在以太坊上构建去中心化支付应用程序的第三方开发人员提供了可扩展的解决方案。
数据洞察共识正在形成：以太坊将实现大规模采用，这只是时间问题。那么，进展如何？
与其他技术的传播类似，以太坊的采用轨迹可以用经典的钟形曲线来描述。首先，一小群创新者迅速接受了该技术，随后吸引了早期采用者的参与。随着以太坊的不断发展和成熟，它的覆盖范围逐渐扩大，在早期和后期吸引了大多数人，然后进入大规模采用阶段。最终，在采用的最后阶段，该技术将覆盖剩余的人口群体，即所谓的“落后者”。
我们从以下几个方面探讨Layer 2 对以太坊大规模采用的影响：
TVL（锁定总价值）
锁定总价值(TVL) 被认为是采用率的领先指标。
截至2023 年10 月底，Arbitrum 以60.04 亿美元的TVL 领先，市场份额为61.03%，巩固了其市场主导地位。 Optimism 紧随其后，TVL 为25.98 亿美元，市场份额为26.41%，这表明其广泛采用和用户参与度。
其他连锁店虽然处于第二梯队，但市场份额却远远落后，不到5%。新增加的Base于2023年7月13日在主网上线，以4.63亿美元的TVL稳居第三位。 zkSync Era 以4.51 亿美元的锁定价值排名第四，而Starknet 以1.35 亿美元的TVL 排名第五。
数据来源：Layer 2 概览
用户数量及交易量
用户活动，例如与以太坊交互的唯一用户（桥接者）数量和交易量，是衡量采用率的关键指标。
在各种Layer 2 解决方案中，zkSync Era 处于领先地位，积累了267 万唯一用户，占所有Rollup 的37.10%，并促成了223 万笔交易，占Rollup 活动的50.84%。 zkSync时代最初的空投吸引了大量用户，此后一直保持榜首。从交易量来看，Starknet 紧随其后，交易量为170 万笔，占Rollup 的23.70%。
Base和Linea于2023年7月在主网上线，并在市场上非常受欢迎。它们在独特的用户参与度和交易量方面都超越了Optimism 和Polygon zkEVM。
交易吞吐量
交易吞吐量是区块链社区经常讨论的主要扩展挑战之一。
目前，以太坊主网的处理能力约为每秒15 笔交易（TPS）。相比之下，Visa 的处理能力约为24,000 TPS，而Mastercard 的处理能力为5,000 TPS。
第2 层正在缩小上面的差距。 10月份，Arbitrum、zkSync Era等知名Rollup解决方案的平均TPS约为9.5到10，这是现有Rollup中最接近以太坊的性能。 Rollups 共同为可扩展性做出了重大贡献，10 月份的总交易吞吐量超过以太坊主网321%，可扩展性因子达到4.21。
虽然Rollup 技术有助于提高可扩展性，但目前还没有Rollup 在吞吐量方面能够超越以太坊。在熊市中，吸引和留住用户对于第1 层和第2 层网络来说都具有挑战性。构建繁荣的二层生态系统不仅需要强大的解决方案，还需要高流量的应用程序。此外，由于多个Layer 2之间以及Layer 1和Layer之间缺乏无缝交互，用户体验受到影响，例如需要切换钱包并产生流动性成本。
成本
第2 层在降低以太坊网络费用方面发挥着至关重要的作用。通过将多个链下交易合并为单个第1 层交易，以太坊的交易费用显着下降。
根据Footprint Analytics 的数据，2023 年10 月的平均Rollup 交易费用将为以太坊的3% 至10%。
数据来源：平均Gas费
这些数字表明了Layer 2 的日益普及和采用，凸显了它们缓解以太坊拥塞和提高可扩展性的潜力。
Layer 2 创新在不断变化的区块链技术领域，Optimism、zkSync 和Arbitrum 等领先的Layer 2 解决方案正在积极寻求创新方法来应对持续的挑战并保持对互操作性的关注。这些知名厂商在技术和应用方面保持快速的创新步伐，不断努力保持领先地位，保持市场竞争优势。
Superchain 由Optimism Ecosystem 提出，是一个由多个网络组成的网络，这些网络共享一个称为OP Stack 的通用代码库。该框架旨在建立一个可互操作的环境，使各种第2 层网络可以相互通信和处理，类似于互联网如何实现设备之间的通信。通过提供水平可扩展性，超级链解决了与传统多链架构相关的挑战。这些挑战包括平行链之间不同的安全架构，这可能会随着更多链的添加而增加系统风险，以及为每个附加链建立新节点的成本。
来源：Superchain – OP Stack Docs
2023 年6 月，zkSync 推出了Hyperchains，这是一种作为zkEVM 的分形实例运行的新型网络。这些超链与第1 层共享结算并行运行，可以灵活地作为zkSync Era 的第2 层网络或第3 层Validium 运行。 zkSync生态系统中的超链可以由任何人开发和部署，无需许可。为了确保信任和无缝互操作性，每个超链必须由ZK Stack 上相同的zkEVM 引擎提供支持。 GRVT是zkSync生态中的第一个超链，是一个混合型加密货币交易所，结合了中心化和去中心化交易所的优点。其内部alpha 版本预计将于2023 年11 月推出，随后主网版本将于2024 年第一季度推出。
来源： 架构- GRVT
Arbitrum Stylus 由Arbitrum 于2023 年8 月推出，允许使用Rust、C 和C++ 等多种编程语言在其第2 层网络上开发智能合约。除了Solidity 之外，开发人员现在还可以使用与WebAssembly（WASM）兼容的语言编写智能合约。 WASM 可以在网络上运行Rust 和C++ 等语言的代码，并使用Arbitrum Stylus 在区块链上运行。 Stylus 引入了第二个等效虚拟机，它与EVM 完全可互操作，提供了编写智能合约的新方法。
Layer 2 叙事自2022 年以来，Layer 2 本身已成为加密货币领域的重要叙事。在第二层空间中，叙事在塑造公众认知和影响市场走势方面发挥着重要作用。这些叙述提供了对Layer 2 和以太坊整体未来的洞察。
全链游戏。这类游戏利用区块链取代中心化的游戏服务器，将游戏的各个环节都放在链上，包括资产、逻辑、状态和存储。 Starknet和COMBO（目前在测试网上运行）将自己定位为公链领域全链游戏的重要支持者。
模块化区块链。最初，区块链采用整体设计，用单个区块链处理所有任务。然而，模块化区块链的概念出现了，它专注于特定功能，而不是试图涵盖所有功能。 Celestia 是第一个模块化区块链网络。它已准备就绪，并于2023 年10 月宣布了空投和发布计划。
零汽油费。天然气费一直是以太坊大规模采用的主要障碍。为了解决这个痛点，GasZero（目前在测试网上运行）作为第2 层网络应运而生，它提供了独特的解决方案：对受信任的最终用户不收取任何Gas 费。在GasZero 上，用户可以与去中心化网络和智能合约进行交互，而无需在钱包中预先存入任何代币。
Layer 3。目前区块链行业还没有广泛接受的Layer 3 概念定义。以太坊联合创始人Vitalik Buterin 认为，现在澄清其定义还为时过早，因为多Rollups 生态系统的架构仍在不断发展，大多数讨论仍停留在理论层面。不过，Vitalik 分享了Layer 3 未来的三种可能性：
第2层用于扩展，第3层用于隐私保护等定制功能。
第2 层用于通用扩展，第3 层用于自定义扩展。
第2 层用于无信任扩展（Rollups），第3 层用于弱信任扩展（Validiums）。
第2 层面临的挑战具有成本效益的第2 层网络作为拥挤的以太坊网络的替代方案正在获得越来越多的关注。在仔细扩展某些功能的同时，保持坚实的基础层至关重要。以太坊社区鼓励技术和应用程序的开发，但正如Vitalik Buterin 在2023 年10 月的以太坊香港黑客马拉松上强调的那样，在用户友好性和去中心化的好处之间保持微妙的平衡至关重要。
根据Vitalik 的说法，第2 层面临四个关键挑战：
证明系统的安全性和去中心化。有效性（零知识）证明和欺诈证明用于证明交易的合法性，而无需在以太坊链上进行处理。然而，有效性证明面临中心化问题，因为它们依赖于特定的硬件。
分拣机的分散化。这些排序器在将交易传输到第1 层之前对其进行验证、排序和压缩。然而，这种集中式设置因其可能成为单点故障、审查漏洞或容易被当局关闭而受到批评。
跨层2 钱包。它们使得多个第2 层解决方案之间的无缝交互成为可能，而无需切换钱包。
数据可用性。它指的是链上数据可用性，即存储区块链数据的完整副本以验证交易的挑战。值得注意的是，像Validiums 和Optimiums 这样的解决方案通常不会归类为第2 层，因为它们不在第1 层中发布数据。相反，它们在第1 层之上引入了额外的信任假设。
此外，正如我们之前提到的，当前的第2 层网络在吞吐量方面无法超越以太坊。首要任务是发展Layer 2 生态系统。
生态系统和应用。目前，Layer 2 网络生态中的大部分应用都是DeFi 应用。他们需要引入更多类型的现象级dApp，以便Layer 2 能够扩展其生态系统，吸引更多用户并鼓励他们留下来。
结论总之，第2 层网络通过有效解决阻碍以太坊增长的可扩展性和成本挑战，正在推动以太坊走向大规模采用。这些网络提供了创新的解决方案，可以提高交易吞吐量并降低费用，使以太坊更容易被更广泛的受众使用和包容。
此外，除了以太坊的第2 层网络之外，opBNB 也已成为BNB 链应对可扩展性挑战的回应。 2023年9月，opBNB成功完成主网上线。事实上，面对这些挑战，其他公链的应对措施和未来发展方向也令人兴奋。我们的重点仍然是生态系统的发展和吸引用户。无限的可能性展现在我们面前，每个公链都将走上自己独特的可扩展性和大规模采用之路。
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