對話Nervos呂國寧：詳解Layer2解決方案思路與進展

近期，鏈捕手邀請Nervos聯合創始人呂國寧在捕手學堂舉辦了以"詳解Layer2的現狀與未來"為主題的AMA活動。

根據官方資料，Nervos是一個開源的公共區塊鏈系統，專注於區塊鏈核心協議或者基礎設施的構建，可以很大程度解決了區塊鏈的擴展性問題。Layer 2 技術通常被稱為"鏈下"解決方案，通過減少基礎層（根鏈）負擔的方式來處理數據，將主鏈的部分數據處理轉移到 Layer 2 上，從而增強整個區塊鏈網絡的可擴展性。

在活動期間，呂國寧向社群用戶介紹了Layer 2主要的解決方案思路，目前面臨的主要難題有哪些，以及接下來會呈現怎樣的發展趨勢？現整理全文如下，希望能對讀者們有所啟發。

鏈捕手:隨著DeFi等應用對區塊鏈性能要求越來越高，Layer 2也愈發成為市場焦點，可以先簡單介紹下Layer 2的運作機制以及相關概念嗎？

呂國寧:Layer2 廣義而言，是讓交易計算可以在底層區塊鏈以外的虛擬層去完成，並將最後的結果交給底層區塊鏈去完成驗證，以借此達到擴容的效果。

隨著近年的發展，Layer 2 這個廣泛的概念還在不同的時間點，發展出了不同的 Layer2 流派，目前簡單來說可以分這麼幾個分支：

1. 通道（Channel）和通道網絡：在鏈下為特定的個人、群體或者他們所組成的網絡開通一個鏈下的通道，直到他們所有的交易結束要上鏈進行結算時，再將鏈下的通道關閉上鏈。這樣的技術下分別衍生出了 State channel和閃電網絡等技術。

2. 側鏈：構建一條完全獨立於主鏈的區塊鏈，並且透過自己的驗證者去打包側鏈上的交易，再讓他和主鏈透過映射等方式添加到主鏈的賬本中。例如在 Rollup 崛起前，被討論很多的 Plasma ，以及 Skale、Omesigo等獨立的側鏈項目。

3. Rollup 的原理是將許多在區塊中的交易數據，打包成一筆"空間濃縮"過的交易，透過空間的壓縮，我們可以確保主鏈上的吞吐量的增加。在這個前提下，又有了各種不同的方式來保證 Rollup 上的交易能夠被 Layer1 進行驗證，而產生了至於零知識證明的ZK-Rollup 以及基於懲罰機制的 Optimistic Rollup。

鏈捕手:目前市場上主流的Layer 2 方案有哪些？進展情況都怎麼樣？

呂國寧:說哪個方案較為主流似乎是個比較主觀的說法，但是按照上一題訂定的架構分類，我大概和大家分享一下這些分類下的一些常見的項目的進展。

首先是基於通道（Channel Network）的方案，鏈下的通道是最早的擴容方案之一，由於交易都是在鏈外通道中產生。因此支付通道網絡有個很重要的特色，是可以達到近乎無限的擴容，並且可以對於固定對象以及頻率的交易做非常有效率的資金使用。

在最早期的比特幣網絡中，受限於比特幣自身的性能以及比特幣區塊鏈本身很有限的驗證能力，最成功的比特幣 Layer2 方案就是通道這個領域的閃電網絡（Lightening Network）。

閃電網絡的算是目前在比特幣的擴容通道方案中最為成功的，他不但透過懲罰機制等等設計去解決了閃電網絡之前，比特幣的支付通道解決方案所遇到的作惡問題，同時還確保了交易的雙方都可以對通道進行開關。甚至還在設計之初，對於交易的「隱私」進行了考量。

至今，閃電網絡仍然在不斷的迭代之中，甚至閃電網絡的開發團隊 Lightning Labs 在日前還透過 Lightning Pool ，為閃電網絡提供了流動性的租賃市場，開起了比特幣之上的 Lightning Finance （LiFi）。

第二種就是側鏈方案（Side Chain）

Side Chain 就是一條獨立於 Layer1 之外的鏈，除了一般意義上的 Side Chain 項目以外，去年被以太坊社區放棄的 Plasma 也是其中之一，目前側鏈仍然有許多的團隊在進行研究當中，例如 Skale network、Celer Network、Omesigo、Matic，以及我們的 Grants 團隊 LeapDao。

目前來看，側鏈存在著的優勢，是能夠有更靈活的空間去兼容 L1 的智能合約平台，例如 EVM，但是目前側鏈卻存在著兩個重要的問題，一是安全性，二是如何去和 Layer1 進行交互。

第三種是 Rollup 方案，這個目前還沒有中文名。Rollup 可能會是近期在 ETH 上最受歡迎的 Layer2 解決方案，並分別以 Zk Rollup 和 Optimistic Rollup 為兩大陣營。他們分別用零知識證明和博弈機制來保證 Rollup 技術的可使用性，並且各自有各自的擁護者，其中許多還是 DeFi 的明星項目方，這也反映了 DeFi 在經歷過上一輪的熱潮之後，必須正視擴容的問題。

例如ZKRollup背後有著 Loopring 路印協議以及 Curve ；Optimistic Rollup 也有 Synthetix 、Uniswap 等項目表達支持。Rollup 相較於側鏈，是一個更為折衷、以及符合實用主義的做法。雖然 Rollup 的擴容的能力不如側鏈，但是由於 Rollup 是把交易經過壓縮並組織成一定的數據結構提交上鏈，因此在這樣的機制下，也就從一定程度上解決了之前 Layer 2 尤其是 Plasma 在跟 Layer 1 交互時產生的數據可用性問題。

但目前 Rollup 技術也都還在測試網階段，並且只有在特定的場景（比如針對 DEX 等場景設計的 Rollup 方案）有一定限定的情況下開展嘗試。目前 Rollup 還有很多關於安全，效率，以及互操作性等問題需要投入更多的資源和人力去解決。

鏈捕手:你認為未來Layer 1與Layer 2 的存在關係與狀態會是怎樣的？各自有怎樣的價值捕獲機制？

呂國寧:首先，Layer 2 都需要建立在 Layer 1 之上，Layer 2 無法獨立於 Layer 1 之外存在。其次，Layer 2 通過在 Layer 1 之外通過交互驗證交易，從而避免了每一筆交易都要廣播到 Layer 1 的整個網絡上。最後，Layer 2 對 Layer 1 的依賴越小，那麼 Layer 2 的交易費用就越低，並且效率越高。理想的情況下，只在交易雙方有爭議的情況下再去 Layer 1 驗證交易，並通過 Layer 1 來實現仲裁。

以上就是 Layer 1 和 Layer 2 存在關係，但是具體到不同的場景就可以有不同的選擇。如果不是特別為 Layer2 進行設計的 Layer1，可能本身在底層會更注重底層效率，往往關注點在於吞吐量和交易延遲。

這種 Layer 1 對直接在其上的交易與 Layer 2 做無差別支持，這種 layer 1 通常不會對 layer 2 不做特別的優化，反而 layer 1 的吞吐量和交易帶寬決定了 layer 2 的清算效力，這種場景下 layer 2 帶來的價值創造很難被 layer 1 捕獲。

對於另外一種 Layer1 而言，底層網絡的安全和去中心化等會是更重要的職責，性能可以交給 Layer2 去負責，而 Layer1 只負責去驗證 Layer2 生成的交易的邏輯是否正確。在這樣的基礎下，在 Layer1 上的價值捕獲，應該必須以整體鏈上的價值創造和增長正相關。

因此，價值捕獲的經濟模型怎麼沿著這個方向去設計就變得很重要，例如過程中的交易手續費可能就會是 Layer2 捕獲價值的關鍵部分，要通過 layer 1 去捕獲交易價值，從而激勵 Layer 1 去提供更高的安全性來保護並且刺激 layer 2 交易規模的增長。

然而，這樣的價值捕獲關係必須在第一天就有完備的設計，否則等主網上線以後再做調整，勢必會對於網絡中的利益關係人產生更大的影響，甚至抵制。

鏈捕手:11月5日，以太坊基金會宣布12月初進行ETH2.0版本更新，正式開啟ETH2.0，如何理解以太坊2.0會選擇在此時間點有所動作？這又會對 Layer2 生態以及公鏈競爭格局產生怎樣的影響？

呂國寧:雖然我們做的是完全不同的另外一條公鏈，但是我們也長期對以太坊保持高度關注。ETH 2.0 Phase 0原本就預計要在今年年中開啟，由於一些因素推遲到了年底。每一次推遲，對後續的 Phase 1 和 Phase 2 而言，都意味著需要更久的時間去等待。

目前 ETH 2.0 開啟的第一步，便是為這個網絡提供足夠的抵押人，因此在這時候將抵押合約部署上主網，這是一個既定的計劃，希望以太坊能夠如期的完成自己計劃中的路線圖的第一階段。

另外，Eth 2.0 的整個發展是一個長期過程，所以短期而言還不會涉及到合約從 Eth1.0 到 Eth2.0 的切換。所以短期之內，要解決以太坊的交易帶寬不足問題，仍然必須依賴 Layer 2 進行擴容，或者尋找其他遷移成本小，甚至用戶無遷移感知其他公鏈作為替代方案。按以太坊目前開發進度，分片估計至少2年以上，這也許是其他公鏈最好的突破機遇。

絕大多數人沒有意識到，以太坊的 Phase 0 階段只是為了啟動信標鏈，並且在信標鏈階段，staking 進去的 ETH Token 是相當於被鎖定的，並且鎖定期其實是不確定的。

現在參與 ETH 2.0 的 staking，要到 Phase 1 階段才有可能實現轉移，到了 Phase 2 階段才有可能從 staking 中退出，而 Phase 2 距離今天，可能需要兩三年時間。而這三年以太坊面對的挑戰是建設一套完全不同的新體系，並且能支持好 layer2 的同時能成功啟動 sharding，並且把開發者和用戶全部遷移到 2.0 的網絡上來。這是巨大的，無底洞一般的挑戰，我甚至認為整個過程無法在三年內完成，可能需要更長的時間，也許 5 年，甚至更久。

希望一切順利，總而言之，以太坊 2.0 之路，需要以太坊整個社區和支持者們，付出超長期努力才有可能得以實現。

鏈捕手:那麼我想請問下Nervos 在 Layer 2方向你們的優勢體現在哪些地方？可以具體舉例談談嗎？

呂國寧:Nervos 是目前唯一為了分層設計而打造的區塊鏈體系，在 Nervos Network 中，Layer 1 是整個網絡的價值存儲層。旨在最大程度地保證安全性和抗審查性，並充當去中心化價值和加密資產的托管者。

Layer 2 在 Layer 1 區塊鏈的安全性之上，提供了無限的可擴展性和最低的交易費用，並允許在信任模型、隱私性和最終性方面針對特定應用做權衡。如果以社會組織做比喻，我想 Layer 1 像是信託+法院，Layer 2 是具體的商業交易。Layer 1 提供了資產的安全性和交易的爭端裁決，而 Layer 2 提供了交易的低成本和便利性。

這樣的設計理念在 Nervos 落地的第一天就已經設定好，並且，我們也圍繞著這樣的理念去重新打造一整套有別於比特幣、以太坊的區塊鏈，我可以分成幾個點來談談 Nervos 的優勢:

第一，Nervos 的經濟模型保證了 L1 與 L2 利益的對齊，在 Nervos 上，Layer2 的發展蓬勃，不但不會與 Layer1 產生任何的競爭關係，而且還能夠使得 Layer1 存儲越多的價值因為 Nervos 的原生代幣 CKByte 同時也代表鏈上的存儲空間，這導致 Nervos 變得很像是土地。

而 Layer2 像是上面的高樓大廈，dApp 是這些樓盤中的各種商店，因此，如果 Layer2 上頭的生態越繁華，代表 Layer1 的土地本身也越有價值，這樣的利益對齊的關係從我們體系設計的第一天就是確定了下來。

第二，Nervos CKB 的虛擬機能靈活的支持各種 Layer2 密碼學原語的部署。Nervos CKB 的虛擬機 CKB-VM 是基於 RISC-V打造而成，最大的優勢就是能夠支持各種的底層密碼學。

日前 Vitalik 曾經發表過一篇文章名叫做 "以Rollup為核心的路線圖" ，你如果細看會發現：以太坊如果要徹底支持 ZKRollup，有個很重要的前提是必須先透過硬分叉，才能讓底層的 EVM 虛擬機可以驗證 ZKRollup 中使用的零知識證明。

然而要用上硬分叉去支持特定的密碼學原語，所花費的時間… 誰也不知道，就目前看到的消息是，為了更好的支持 Layer 2 的幾個核心 EIP 被從下一次，預計明年上半年執行的柏林分叉中被取消了，換來又一次無關痛癢，安全無争議的分叉。

很慶幸這個問題在 Nervos 上並不存在，在 Nervos 上的任何密碼學原語都可以在不需要硬分叉的情況下就被部署上鏈，這讓更先進的簽名算法和零知識證明都可以直接被部署在 Nervos CKB 上，保證 Nervos 上的 Layer2 能夠有更快速的發展。

第三，Layer 2 上的交易數據受到 Layer 1 強大的安全作為保護。在 Nervos 的系統架構下，Layer1 負責保證整體資產交易的安全性，這也是 Nervos 具有獨特優勢之處。從 Nervos 立項以後，就堅持 PoW ，因為我們相信 PoW 是最適合底層區塊鏈的機制，很幸運的 Nervos 在上線不到半年之內，就已經有許多家廠商自動為我們生產了 ASIC 礦機。

目前算力自主網上線至今，也已經成長了 200 倍，未來 Nervos 在經過經年累月的安全保證後，也越來越能夠保證攻擊的成本和難度是逐步提高。

鏈捕手:對普通用戶而言，他們使用 Layer 2 應用以及代幣的流程與體驗會有一些重要變化嗎？對投資者存在哪些機遇？

呂國寧:原則上來說，Layer2 上的應用目前還沒有太明顯的進展，很多都還實驗階段。但我們可以確定的一點是，dApp 開發者如果要從以太坊 Layer1 遷移到 Layer2 （或者其他公鏈時），最希望看到的情況是遷移的新環境，不但有更良好的性能，同時能夠讓用戶維持過往一致的使用習慣，這點就對於 Layer2 而言存在考驗。

同時，如果要將資產搬到 Layer2 上，或者從 Layer2 搬回到 Layer1 上，原則上都存在退出期（挑戰期）。以確保整體資產的安全性，然而這個退出期的長短，會影響到用戶實際的使用體驗。因此，在整體 Layer2 的機制設計上，存不存在著一種類似流動性提供者的角色，能夠先提供一般用戶資金，讓他們可以提前體現，變成整體 Layer2 能不能夠順利運行的關鍵。

如此一來，整體生態對於能夠讓 Layer2 更順利運行的利益關係人，勢必得設計出激勵機制來激勵讓 Rollup 、側鏈或者通道的交易能夠順利完成的角色，我認為這樣的機制設計可能和整體的經濟模型有密切的關係，並且和 Layer2 的原生代幣的使用也可能有所關聯。

鏈捕手:現在以太坊、波卡的生態越來越多元，對你們有沒有形成壓力？

呂國寧:當然有壓力，沒有壓力是不可能的，因為 CKB 的優勢除了走了一條不一樣的路，並且試圖解決當下區塊鏈面向未來發展遇到的瓶頸阻力，並且 CKB 一直堅持硬核技術路線，但是作為後來者，我們必須做到十倍以上的優勢，才能打動開發者和用戶願意進來嘗試或者遷移，這當然是巨大的挑戰和壓力，對於任何新的協議層的項目都是如此，更何況我們是一個來自中國，希望在全世界範圍內競爭的公鏈團隊。

鏈捕手:對於項目方而言，他們應該如何選擇適合自身的Layer 2方案？有哪些需要注意的地方?

呂國寧:不同特性和業務的項目對於 Layer2 也會有不同的需求，原則上來說大致會有幾個考量的方面。

第一，dApp 對於安全性的考量。目前有許多的 dApp 對於擴容存在這迫切的需求，其中許多都是 DeFi 的應用。然而 DeFi 的應用同時有需要對於「資產安全」有很大的要求，在這個面向上，側鏈的安全性就不如通道和 Rolluop 等方案。

同時，在 Rollup 中，ZK Rollup 透過密碼學保護的安全性又大於透過機制設計的 Oprimistic Rollup。因此在安全性的要求上就會讓許多不同的 dApp 作出採用不同 Layer2 的選擇。

第二個方面，對於性能提升的急迫程度

對於性能提升的急迫程度，也會影響開發者對於 Layer2 方案的採用。舉例來說，目前開發速度最快的 Layer2 ，除了閃電網絡之外，很大概率是 Rollup 的進度最靠前，這對於許多的 DeFi 項目而言，就成了解決擁堵問題的首選因素之一。

第三個方面，對於前一成本的考量，首先要看需不需要重新編寫業務代碼。目前 Rollup 雖然在實施上因為數據可取得性的優勢，可以相較於先前的側鏈或者通道等鏈下的 Layer2 方案在以太坊上有更高的可行性。

但是像是 ZK Rollup 就面臨了沒辦法支持通用的智能合約，導致像採用 ZK Rollup 的 Matter Labs 必須自己再去實現一套零知識證明的智能合約語言 Zinc，然而這勢必也加深了開發者的開發成本和合約審計的成本，相較而言，Optmistic Rollup 和側鏈在對於 EVM 這樣的主流智能合約平台的兼容能力就相對的更強。

其次是用戶遷移成本，開發者在考量是否遷移至 Layer2 時，一個重點考量必定是用戶不能流失。這也是為什麼目前可能已經有許多的公鏈性能優於以太坊，但是以太坊仍然擁有巨大的生態優勢的原因。因此，如果遷移到 Layer2 之後，用戶的使用習慣必須改變，那麼勢必是 dApp 營運商不願意看見的。

我們可以看到像是近期 ZK Rollup 上的 Curve測試網版本，以及在 Optimistic Rollup上的 Synthitix ，都會盡力的去整合 metamask 等等以太坊用戶習慣的錢包作為登入的方式。

最後一點，是對業務場景的考量。不同的業務場景適用於不同的 Layer2 方案，Rollup 雖然可以透過壓縮鏈上佔用的空間，但是仍然只能達到有限度的擴容。雖然可以解決部分 DeFi 緊急的擴容需求，但並不是每一種場景都能夠很方便的應用 Rollup。例如在未來的 IOT 或者 API 所引領的流支付等點對點的高頻交易，就會是支付通道擅長的場景。

鏈捕手:不少觀點認為，目前項目從Layer 1遷移到Layer 2的成本與門檻仍然很高，因此並沒有形成規模性的項目遷移，你如何看待這個觀點？為什麼Layer 2還沒有被大規模使用？

呂國寧:目前主流的 Layer 2 方案都是基於 Ethereum 平台設計，但是很多的 Layer2 不一定能夠兼容 EVM ，必須重新實現其智能合約。

當 Layer2 沒有辦法兼容 EVM 時，在這樣的 Layer2 上進行開發就必須重新用不同的語言去編寫同一套業務邏輯的應用。不但會花費大量的時間成本，同時在編寫完畢後，還必須花時間和金錢去進行代碼審計，對於開發者而言都是負擔。

因此，我們可以發現，像是 zkRollup 上的 zkSync ，即使沒有辦法 100 % 兼容 EVM ，也致力於花很多時間，去打造一套和 EVM 相似的語言。繼續回到以太坊平台，很多密碼學原語要透過硬分叉才能兼容，這對於許多零知識證明的簽名算法的Rollup應用會成為很大的技術發展限制。

關於安全，目前 Layer 2 的安全假設和實現，仍然需要時間去驗證。Layer2 上的 dApp 至今仍然非常的少，因為大家都沒有辦法很輕易的就斷言 Layer2 的環境是否真正安全可靠，除了技術上的證明和審計之外，也需要時間為其安全性做證明。

最後一個問題是 Layer 2 的互操作性問題，Layer2 彼此之間並不互通，沒辦法產生網絡效應。目前的 Layer2 ，彼此之間是沒有辦法產生交互, 看來安全性、互操作性、以及編程語言都是阻礙。

當今區塊鏈上最熱門的 DeFi 領域，之所以能夠不斷的產生創新，正是因為在 ETH Layer1 上能夠不斷的組合，各種 DeFi 的樂高積木式組合創新。

在新的環境中，不但單一個 Layer2 上的 dApp 就已經非常的少，而且不同的 Layer2 之間更是缺乏合約交互的機會，等於讓 DeFi 等應用最引以為傲的網絡效應大打折扣。

鏈捕手;你認為Layer 2市場目前面臨的主要難題還有哪些？接下來會呈現怎樣的發展趨勢？

呂國寧:Layer 2 的難題：和 Layer2 存在競爭的還有許多過去自稱為 Eth Killer 的 Layer1。未來的 Layer2，其實還面臨著許多和以太坊環境高度相似的其他 Layer 1 公鏈，他們其實會是 Layer 2 的強勁對手。

他們可能還具有可以和以太坊進行資產跨鏈的特色，而且天生的因為承襲以太坊的架構。因此能夠對於 EVM 的環境做到更完善的兼容，因此他們可能對於 ETH 上面的 Layer2 產生競爭的關係，甚至在許多面向有更大的優勢。

未來勢必是多鏈並存的世界，每條鏈有個各自的需求和擅長的業務場景。未來的世界勢必是一個多鏈並存的大航海時代，不同的鏈勢必會有著不同的擅長，例如有些公鏈可能主打金融、有的主打 NFT 、遊戲，另外還有些主打存儲等等。

我認為這些公鏈上，最終一定會有部分特別有價值的資產，並且在特定的業務場景中嶄露頭角，這時候，上層的 Layer2 勢必會更多的角色要進行扮演，不僅要幫助擴容，甚至還會承擔跨鏈等互操作性相關的工作。