Layer2 對加密世界到底意味著什麼？

作者：Rex |W3.Hitchhiker

修訂：Aaron |W3.Hitchhiker

早在一年之前，以太坊就出現了網絡擁堵和gas費用高昂的問題，那時候Layer 2的概念就一直在被提及。只不過在那個時候，L2帶給我們的感覺，更像是以太坊為了和其他公鏈競爭市場，而做出一種的抵禦手段。然而到如今，L2的話題越來越熱，L2對整個加密世界的意義似乎也不再只是作為以太坊的"防禦機制"了。

不可能三角與單片式區塊鏈

首先，讓我們追本溯源，從區塊鏈不可能三角說起。

區塊鏈的不可能三角問題指出，由於技術上的限制，你只能同時提升區塊鏈三個屬性中的兩個，必須犧牲其中一個屬性。

這三大屬性（及其技術要點）分別是：

1.去中心化：網絡節點數量；是否有中心節點；

2.安全性：攻擊網絡的難度；

3.可擴展性：系統的數據吞吐量及TPS。

此外，實現這三大屬性需要相應的底層組件，分別是：

1.共識：提供安全性，並界定存儲數據的真實性。

2.執行：將舊狀態轉換為新狀態，這個過程需要通過計算執行完成。（區塊N更新為N+1）

3.數據可用性：通過主鏈保證被引用的數據(構成區塊N的所有數據)的真實性。

BTC在設計之初，就是因為看到了中心化機構的信任風險，所以選擇了足夠的去中心化程度，同時作為一套金融支付系統，也需要足夠的安全性，所以不得不放棄了擴展性。而在此之後的所有公鏈，大都選擇了POW機制（如ETH等），目的就是要足夠的去中心化並且安全，所以擴展性都很差，因此使得區塊鏈的普及一直是個難題。

其實我們一直以來受到不可能三角的束縛，主要原因就是目前大多數區塊鏈都試圖在 L1 (主鏈) 上同時完成共識、執行和數據可用性這三件事，所以才造成了如今的困境。

為了安全性和去中心化，我們減少了區塊空間的供應，並降低節點的硬件要求，使所有人都可以參與到網絡中來成為節點，但這樣也延長了交易時間，使得擴展性很差。

但是如果減少節點數量，雖然少了一堆計算機來進行冗餘的計算工作，但也意味著，我們只能信任少數的幾個節點，去中心化程度便被削弱了。

總之，在過去的10年裡，為了保證區塊鏈的中心化和安全性，我們已經達到了其可擴展性的極限。

這種同時要負責共識、執行和數據可用性三個底層組件的區塊鏈，我們稱之為做單片式區塊鏈，單片式區塊鏈的路似乎已經走到了盡頭。

Rollups方案與模塊化式區塊鏈

那麼讓我們轉換一下思路，讓負責共識的只負責如何做好共識，讓執行交易的專門負責提高交易效率，大家分工合作，這樣是否能解決單片式區塊鏈"不可能三角"的困境呢？

我們用以太坊L2的Rollups 方案來舉例說明一下。

L2會創建一個獨立於以太坊 L1 的鏈下交易執行環境，並在處理完交易之後更新 L1 的狀態。此外，Rollups可以將執行層的交易速度提升兩個數量級，同時降低交易成本一個數量級（仍有優化空間），同時無須承擔維護共識和數據可用性的成本。

具體來說，Rollups 透過將交易批次壓縮，不定期地向以太坊主網發布單個狀態根更新，該狀態根更新包含了發生在Rollups層的許多交易的結果。

Rollups的L2不需要關注共識和數據可用性，只需要專注於提高交易效率,因為Rollup網絡在任何時間都僅需極少數的節點（或者直接1個節點）處於活躍狀態，所以其維護成本很低，但是也不必擔心其安全性和去中心化問題，因為Rollups以加密的方式與以太坊L1緊密關聯，由以太坊L1來負責安全性和去中心化。

這種架構的區塊鏈，我們把它叫做模塊化式區塊鏈。

簡單來說，模塊化區塊鏈的意思就是把目前L1主鏈要同時負責的共識、執行和數據可用性這三個底層組件進行拆分，讓每個層面只專注於提升屬於自己這個層面的工作效率，從而實現分工，形成模塊化的形式。

事實上現實生活中我們就有類似的運行模式。比如我們常用的支付寶和微信，它們作為平台就像是L2一樣，負責執行交易，而我們銀行卡上的現金的結算及安全性保障，實際上是由商業銀行的系統負責的，商業銀行就像是L1。

模塊化的形式能大幅提高我們的交易效率。

以太坊的模塊化

我們在上面闡述了以太坊模塊化的第一步 --- --- Rollups，接下來我們來看看另外兩步 --- --- POS以及Sharding。

通過PoS機制，以太坊不再需要特定的計算機來負責網絡安全。現在理論上所有計算機都可以用於負責網絡安全。

目前以太坊的PoS信標鏈，將運行一個驗證節點的經濟成本降低至32 ETH和一台計算機，這增加了區塊鏈驗證者的潛在總數量。雖然32 ETH的成本依舊比較昂貴，但這已經比最小可行的POW挖礦(起步要數百萬美元) 低了一個數量級。

而且，像Lido和Rocketpool這樣的去中心化質押池或第三方項目方，都允許用戶將任意數量的ETH聚集起來進行質押，使得32ETH的限制不再成為硬性條件，這增加了潛在驗證者的數量，也同時加強了以太坊網絡的去中心化程度。

另外，轉POS之後，有1000萬枚ETH被質押進來才算安全的情景也有真的有望實現了 --- --- 質押 1000 萬枚 ETH，每名驗證者質押 32 ETH，這就相當於網絡中會有 312500 名驗證者。

當ETH完成轉POS之後，整個網絡將擁有一個模塊化的安全資源池（驗證者池），形成一個強大的共識層（可能價值400億美元），並且足夠的去中心化，可以演進為一個提供共識層的基礎設施。

Sharding（分片技術）允許在更多的分片鏈上進行安全性再分配，而不是將整個系統的安全性完全集中在一條鏈上。因為讓30萬名驗證者來保護一條單片式區塊鏈，是一種低效的資源配置方式。而如果將這些驗證者分配至多條分片鏈中(第一階段將上線 64 條分片鏈)。

以太坊 L1 可以通過在每條分片鏈上分配約 4,500 名驗證者，從而創造出18個單片式以太坊的規模。（起初實現 64 條分片鏈並不意味著我們將以太坊的容量增加了 64 倍，而是我們擁有的以太坊鏈的數量增加了 64 倍，但每條鏈的容量將是現在的1/3，因此整體大小將增加約 18 倍）

轉POS之後的信標鏈是系統資源的調度員，通過隨機抽樣，信標鏈將每名驗證者分配至特定的分片鏈中，讓其在該分片鏈中負責驗證工作；而且所有驗證者會在每個epoch (約6分鐘) 重新被打亂順序再次隨機分配。總的來說，分片使L1中可用的區塊空間最大化！

模塊化設計的美妙之處在於，每個模塊的優化都會放大其他模塊的優化（協同作用）。

通過POS增加了網絡的去中心化，進而增加了以太坊上的分片數量；

在以太坊L1上增加更多的分片，這能夠使得L2的Rollups的數量提高一個數量級；

Rollups 規模的增長將帶來新的可行的鏈上交易類型，這最終將增加 Rollups 向 L1 支付的總體費用；

Rollups上發生的淨交易活動越多，購買 L1 區塊空間時所支付的總費用就越高，L2之間就會引發Gas war,會引發增加計算資源的需求，同時在不增加額外通脹的情況下（增加了更多驗證節點，但是ETH價格會由於燃燒通縮而上漲，）網絡增加更多的計算資源

這些計算資源可以用於創造更多的分片，更多的分片又意味著更快的交易速度。（以太坊第一階段要實現 64 條分片，但其最終目標是增加到1024 條分片。根據摩爾定律，以及隨著家用電腦CPU變得越來越強大，分片的數量和容量都會增加）

分片與Rollups的結合把計算資源變成網絡的資產，而不是負債。

模塊化區塊鏈的經濟可持性

模塊化之後的以太坊，除了在技術架構上具備可行性之外，在經濟上也同樣具備符合常識的可行性。

加密經濟體系通過使用交易費和增發新幣來支付給網絡的安全性提供者(POW礦工或POS驗證者)報酬。

區塊鏈網絡能夠收集的交易費越多，那麼它需要增發的新幣數量也就越少，整個網絡的通脹率就越低，最終這個幣就會越有價值。

我們可以對比一下Polygon、Solana和ETH通貨膨脹和手續費消耗：

Polygon的PoS網絡每天收集約 5 -10萬美元的交易費，也即每年 1800--3600 萬美元；但與此同時，Polygon正在分配超過4億美元的年通脹獎勵；

Solana的POS網絡每天收集的交易費在10萬美元左右，也即每年 3600 萬美元；但 Solana 正在發放更令人震驚的 40億美元年通脹獎勵；

對比ETH在POW機制下，每天收集的交易費在6000萬美元級別，年化大概就是220億美元；同時，ETH每年的通脹獎勵大約是200億美元。（目前以太坊大約15秒出一塊，每個區塊獎勵2個ETH，算下來一天通脹1.15萬個ETH，一年420萬個ETH）

而且，ETH轉POS之後，通脹率更低，預期每年的通脹在57萬至100萬ETH左右，通過對比可以看出，長期來看，以太坊在模塊化之後其經濟可持續性能力是增強的，市場競爭力也更強。

對Layer 2的未來預測

Rollup這種將執行交易環境從主網剝離出來的操作，把ETH劃分成了共識模塊（鏈上）和交易模塊（鏈下），這就為市場創造了巨大的想像空間。由此，我們在當下Rollups作為最理想的網絡解決方案的前提上，對未來的市場行情做出了推測：

2022年將會是L2元年，會有眾多團隊開始創建自己的L2，以擴大市場規模，L2網絡完全無需擔心共識/安全層的巨大維護成本，它們需要做的就是向以太坊 L1 支付用於存儲證明 (proofs) 和數據的 Gas 費用，從而為自身提供安全性保證，這樣它們就可以集中所有注意力來改善自身的執行/計算過程。

其次，鏈下的環境十分有利用Rollup進行快速的迭代更新，這樣的架構讓新技術和成本效率優化功能可以更快的部署起來，而且，Rollup形式的L2比起很多號稱ETH側鏈的項目，擁有正統性；比起很多EVM的公鏈，又擁有以太坊帶來的安全性和去中心化程度，所以L2的市場有著極大的潛力。

隨著市場進一步推進，會有一些L1側鏈或老牌公鏈們，發現競爭力不足，只能拋棄他們成本高昂的共識層和數據可用性層，轉型為以太坊的L2，輕裝上陣，專心經營自己的生態，幣價迎來一波回春（通過轉變成為以太坊上的 L2 網絡）。

它們不僅可以繼續保留自己的原生代幣、社區、應用等等，還將從整個以太坊生態系統中獲益，同時還不必擔心共識/安全層）。

再繼續，一定會有web2的互聯網大廠入駐，因為Rollup的這種運營方式，對於web2時代的他們而言不能更熟悉了，他們會用這樣的方式快速進入Web3時代，然後專心打造自己的優秀應用，不再擔心安全性和去中心化程度。

未來4年，下個周期，還會上演"公鏈"大戰，技術、資本、用戶、文化等等這些話題還會反復討論，但這時候的主角就不再是L1們了，而是L2；一定會有頂級的Rollup L2生態繁榮起來，估值提升到千億美元級別；繼而資本會把所有L2的估值拉高到百億美元上下。

最後，以太坊會逐漸演化為一種雲端的區塊鏈底層基礎設施，為這個世界提供久經考驗（兩輪牛熊）且用巨大經濟成本構建出的強大共識層，提供安全和去中心化，所有的Rollups向其購買昂貴的區塊打包費用以完成鏈上結算，由此，大家會逐漸接受以太坊成為未來歷史上第一個公用的中立的全球結算網絡。