區塊鏈技術持續發展，2024年1月，以太坊創下每日200萬次交易的記錄。然而，比特幣和以太坊等第一層（L1）鏈之間的可擴展性問題仍限制了其廣泛採用。爲了解決這些問題，第二層（L2）解決方案應運而生。這些技術旨在加速交易並降低成本，同時不損害L1網絡的安全性和去中心化特性。根據L2Beat的數據，L2擴展解決方案已經改變了以太坊，處理的交易量是以太坊本身的11-12倍。本文將探討L2生態系統，包括其關鍵創新、挑戰和未來發展方向。
1、L2的起源
隨着越來越多的用戶在L1上進行交易，這些網絡變得越來越慢且昂貴。解決L1上的可擴展性問題通常意味着在安全性或去中心化之間做出妥協，而這兩個特徵是所有區塊鏈都希望擁有的。這種在可擴展性、去中心化和安全性這三個期望特徵中只能選擇兩個的折衷，被稱爲“區塊鏈三難題”。
解決區塊鏈三難題對以太坊尤爲重要，因爲它已成爲構建去中心化應用（dApp）的首選L1。在這三個期望特徵中，以太坊選擇了安全性和去中心化，而以可擴展性爲代價。爲了擴大以太坊的用例數量和類型，構建更復雜的dApp必須在經濟上可行。
L2解決方案作爲一種解決這些問題的方式出現，通過將處理交易的大部分計算從基礎層轉移到第二層，來提高交易吞吐量，降低成本，並改善用戶體驗。其目標是在利用基礎L1區塊鏈的安全性和去中心化的同時，實現更高的可擴展性。
2、核心技術和框架
現在，L2生態系統的總鎖定價值（TVL）已經超過460億美元，包含了各種具有獨特特性的技術和框架。以下是一些最重要的技術：
Rollups（聚合鏈）
Rollups有兩種類型：樂觀聚合鏈（Optimistic Rollup）和有效性聚合鏈（Validity/Zero
Knowledge Rollup）。樂觀聚合鏈默認假設交易是有效的。它們通過防止欺詐的機制，使網
絡參與者能夠使用“欺詐證明”對預計爲欺詐的交易提出挑戰，以證明其無效。相比之下，有效性聚合鏈使用“有效性證明”來驗證提交到基礎層的每個交易的有效性。這兩種類型的聚合鏈相比L1，提供了更高的吞吐量和較低的費用。
狀態通道（State Channels）
狀態通道允許參與者通過將區塊鏈狀態的一部分鎖定到多簽名合約來進行離鏈交易。參與者可以在鏈外自由交易，最終狀態在鏈上結算。狀態通道提供幾乎實時的交易和低費用，但在功能和參與者數量方面有一定限制。
Plasma（分片鏈）
Plasma是一種創建與主鏈錨定的分層側鏈的框架。Plasma鏈可以在鏈外處理交易，並僅向主鏈提交定期更新，減輕了L1網絡的負擔。與樂觀聚合鏈類似，Plasma鏈使用欺詐證明來對可疑交易提出挑戰。
3、審視L2生態系統
L2生態系統正在快速發展，衆多項目和倡議正在努力擴展主要的L1區塊鏈。雖然有一些解決方案致力於爲比特幣帶來可擴展性，比如著名的閃電網絡，它利用狀態通道在網絡上提供更快、更便宜的交易，但在比特幣上尚未出現通用計算的L2解決方案。
另一方面，以太坊已經孕育了一個蓬勃發展的L2解決方案生態系統。以下是一些主要參與者的簡要描述：
有效性聚合鏈（也被稱爲零知識聚合鏈）
- Starknet：擁有發展最快的開發者社區，具有本地賬戶抽象和自己的編程語言（Cairo），優化了可利用有效性證明的能力。
-zkSync：另一個領先的有效性聚合鏈，具有本地賬戶抽象，在以太坊虛擬機（EVM）上運行。
- Scroll：兼容EVM的有效性聚合鏈，專注於與現有以太坊dApp和工具的本地級兼容性。
- Polygon zkEVM：由L2擴展資深企業Polygon開發，與EVM兼容的有效性聚合鏈。
-Linea：由MetaMask背後的公司Consensys提供支持，可以直接通過MetaMask使用的有效性聚合鏈。
樂觀聚合鏈
- Arbitrum：根據總鎖定價值（TVL）來衡量，是最大的樂觀聚合鏈，與EVM兼容。
- Optimism：根據TVL來衡量，是第二大樂觀聚合鏈，與EVM兼容。
- Base：根據TVL來衡量，是第三大樂觀聚合鏈，與EVM兼容。
這些項目中的許多仍處於早期階段，通常涉及一段被稱爲“訓練輪”階段的集中控制期，這允許進行受控的系統更新和錯誤修復。儘管最初是必要的，但這些訓練輪最終應該被移除，以實現預期的去中心化和無需信任的操作。
L2解決方案的採用在包括去中心化金融（DeFi）、非同質化Token（NFT）和鏈上游戲在內的各個領域穩步增長。最常用的L2類型往往是樂觀聚合鏈和有效性聚合鏈。然而，L2解決方案的整合並非沒有挑戰。
4、挑戰與解決方案
儘管L2解決方案有着巨大的潛力，但仍需克服一些挑戰才能實現其全部潛力。從用戶的角度來看，與L2網絡的交互可能會稍微複雜一些，需要額外的步驟，比如橋接資產和管理多個錢包。通過更好地整合錢包、簡化入門流程和提供更直觀的界面來改善用戶體驗，將對推動主流採用至關重要。
這就是爲什麼Starknet提供了內置的賬戶抽象功能，可以實現更流暢的用戶體驗，例如通過面部識別和指紋識別進行交易簽名（如Braavos錢包提供的功能）。在Starknet上，使以太坊擴展意味着Web2風格的用戶體驗與更便宜、更快的交易同樣重要。
5、L2的前景展望
隨着L2生態系統的成熟，我們可以預見到一波創新的浪潮，比如在Starknet上的本地賬戶抽象功能。已經開始出現將不同L2技術的優點結合起來的混合解決方案，爲樂觀聚合鏈和有效性聚合鏈提供了雙重好處。有效性證明（如STARKs）的進步進一步提升了L2網絡的可擴展性和隱私性。
展望未來，L2解決方案的未來與區塊鏈技術的整體發展密切相關。隨着L1網絡的不斷演進和權益證明等新的共識機制的推廣，L2解決方案將需要適應並與這些變化無縫集成。
未來幾年，我們將看到針對特定用例和應用領域量身定製的L2解決方案的蓬勃發展。一些人預測，L2網絡最終將成爲用戶交互的主要層，而L1將作爲安全的結算層。其他人設想了一個多層次的區塊鏈架構，L2解決方案相互並行發展，有時在其上方還會有第三層（L3）鏈，以創建一個可擴展且互操作的生態系統。
6、結論
隨着L2生態系統的不斷髮展，開發人員、研究人員和用戶之間的合作與貢獻對於開發強大且用戶友好的L2解決方案至關重要。
通過擁抱L2技術的潛力，區塊鏈社區可以克服L1網絡的限制，併爲去中心化應用開啓新的可能性。前方道路上充滿了挑戰和機遇，但通過正確的方法和共同的願景，我們可以構建一個可擴展且包容的區塊鏈生態系統，賦予個人權力並改變產業。
