Layer2龙头项目：以太坊扩容终极指南

以太坊 Layer2 扩容方案：一场关于速度与安全的竞赛

摘要

以太坊拥堵问题日益突出，扩容迫在眉睫。目前，主要有两种扩容思路：链上扩容和链下扩容。链上扩容，例如分片技术，进展缓慢；而链下扩容，也就是 Layer2，更容易落地。在众多 Layer2 方案中，Optimistic Rollup 和 ZK Rollup 是两大热门。

Optimistic Rollup 凭借其更强的兼容性，短期内更容易被开发者采用，形成先发优势。从数据来看，Optimistic 系的 Arbitrum 和 Optimism 已经成为 Layer2 的领头羊。但它也存在提款周期较长的问题。

ZK Rollup 则通过密码学证明，解决了 Optimistic Rollup 的提款周期问题。但由于其与以太坊虚拟机（EVM）的兼容性较差，开发进度相对滞后。

目前，Layer2 的主要玩家包括 Optimism、Arbitrum、zkSync、Polygon 和 StarkNet。此外，还有一些值得关注的项目，例如 Immutable X、Scroll 和 Loopring。

什么是 Layer2？

要理解 Layer2，首先要了解以太坊的扩容问题。以太坊最初的愿景是成为一个去中心化的计算平台，但随着用户数量的增加，网络拥堵问题日益严重。扩容，成为提升以太坊性能的关键。

以太坊的扩容方案分为两种：链上扩容和链下扩容。链上扩容，主要是分片技术，是 ETH 2.0 的核心。但分片技术开发难度大，进展缓慢。而 Layer2，则是一种更现实的选择。

简单来说，Layer2 就是在以太坊主链之外，构建一个辅助网络，来分担主链的计算压力。如果把以太坊主链比作地基，那么 Layer2 就像是在地基之上加盖楼层。

图1：Layer1 扩容和 Layer2 扩容对比图

Layer2 的技术方案有很多，包括状态通道、侧链、Plasma、Rollups、Validium 等。

图2：Layer2 具体扩容方案对比图

在众多方案中，Rollup 是目前最受关注的技术。Rollup 的核心思想，是将以太坊主链上的计算任务，转移到链下的 Layer2 网络进行。然后，将计算结果压缩打包，再传回主链。Rollup 在 Layer1 之外执行交易，但在 Layer1 上发布交易数据，因此继承了以太坊的安全性。根据数据有效性验证方式的不同，Rollup 又可以分为 Optimistic Rollup 和 ZK Rollup。

Optimistic Rollup：速度优先，兼容性强

Optimistic Rollup 之所以能在短期内快速发展，主要得益于其与 EVM 的高兼容性。开发者可以轻松地将以太坊上的应用，迁移到 Optimistic Rollup 上。目前，Optimistic 系的 Arbitrum 和 Optimism 已经占据了 Layer2 市场的主导地位。

Coinbase 推出了基于 Optimism OP Stack 的 Layer2 网络 Base，BNB Chain 也推出了基于 Optimism OP Stack 的 opBNB 测试网。Arbitrum 也获得了众多加密生态项目的支持。从 TVL 来看，Arbitrum 和 Optimism 已经超越了许多知名的 Layer1 公链。

图3：主流公链和 Layer2 的 TVL 市场排名（来源：defillama）

Optimistic Rollup 的主要缺点是提款周期较长。这是因为 Optimistic Rollup 假设所有交易都是有效的，只有在有人提出异议时，才会进行欺诈证明。这个过程需要一定的时间，导致提款周期长达一周。但 Arbitrum 和 Optimism 正在积极探索解决方案。

Optimism 近期宣布将 L2 Rollup 迁移到 Bedrock，提高了成本效益，缩短了存款时间，增强了证明模块化，并允许在单个 Rollup "块"内执行多个交易。下一步，Optimism 计划过渡到超级链，构建一个由 L2 组成的去中心化网络，共享安全性、通信层和开源技术堆栈。

Arbitrum 则提供了四个核心产品：Arbitrum One、Arbitrum Nova、Arbitrum Nitro 和 Arbitrum Orbit。Arbitrum Orbit 允许在 Arbitrum 主网上创建和部署 L3，也就是应用链，对于结算交易至关重要。

ZK Rollup：安全至上，技术挑战

与 Optimistic Rollup 相比，ZK Rollup 在数据可用性方面更胜一筹。它可以根据链上存储的交易数据，还原账户的整体状态，避免因数据不可用而引发的安全风险。ZK Rollup 通过密码学证明，解决了 Optimistic Rollup 的提款周期问题。在安全性方面，ZK Rollup 几乎与以太坊主链相当。

但 ZK Rollup 也存在一些限制。目前的 ZK Rollup 还不能完全兼容 EVM。不过，Scroll、zkSync 和 Polygon 等 Layer2 项目，已经宣布计划部署 ZK-EVM 计算环境，允许 ZK Rollup 独立运行各种智能合约。一旦 ZK Rollup 能够完全兼容 EVM，它将有机会获得更多 DeFi 项目的青睐。

为了加速 ZK Rollup 生态的建设，zkSync 团队推出了 ZK Stack 开源框架，用于构建自定义的 zkRollup 解决方案。这个框架赋予开发者完全自主权，可以根据需要选择数据可用性模式和使用自己的去中心化排序器。

Layer2 的其他玩家

除了 Optimism、Arbitrum 和 zkSync，Polygon 和 StarkNet 也是 Layer2 的重要参与者。此外，Immutable X、Scroll 和 Loopring 等项目也值得关注。

Polygon

Polygon 采用 Plasma 技术构建 Layer2 网络，并支持多种以太坊智能合约。Polygon 2.0 旨在创建“互联网的价值层”，通过一系列升级提高 Polygon zkEVM、PoS 和超网之间的互操作性。Polygon 计划在 2024 年第一季度结束时，将 Polygon PoS 转换为 zkEVM validium。

StarkNet

StarkNet 是一种 zkVM ZKR，由于采用了全新的 Cairo 语言，对以太坊原生开发者存在一定的开发门槛。StarkNet 官方称，即将到来的 Starknet v 0.12.0 将包含显著的吞吐量和延迟改进。StarkNet 官方为了推进协议去中心化，已表示将在未来发布 STARK Token。

图4：主流 Layer2 项目不同维度对比图