一個長長的 Layer2 介紹/科普/討論/筆記_TIM

本文比較長，一共七個部分：

通俗的方式理解 zkrollup 和 optimistic rollup

Plasma 的簡單歷史

數據可用性

派系之爭 op

派系之爭 zk

Immutable X

結論

Layer 2 沒有區塊的概念其實，也沒有節點，也不需要共識機制，所以在 Layer2 方案的區塊瀏覽器上，其實看不到區塊的。現在去看 Arbitrum 的瀏覽器，還有一個 Bk，Block，仔細看看每個區塊其實就是每個交易，具體請看截圖。Layer 2 的運營者只負責把交易排個順序然后拿去處理。而區塊鏈的關鍵之處就在于對交易的排序工作。

比如知名的三明治攻擊其實就是排序攻擊。你要發起一筆交易，付了50刀 Gas 費，有人發現了這筆還沒處理的交易（在 Mempool 里面），然后花100刀 Gas 費，做兩筆交易，一筆是跟你一樣的買你要買的幣，第二筆就是把買到的幣再賣給你。先買的價格低，后買的價格高。所以對方就用兩筆交易把你的交易夾在中間，先把你要買的幣買了，然后再提高價格賣給你。

你感受到的最后變貴了，交易的滑點，就是對方的利潤。這個和 Uniswap V3 的精準單點流動性提供是一個意思（Just-in-time Liquidity）。

了解了交易這個排序的重要性之后，兩個 Layer 2（zk 和 op） 方案的區別簡單理解。

為了防止對 zk 和 op 不熟，再說一遍這兩個的區別：

Zk 是零知識證明，先證明是沒問題，然后再把數據傳到主鏈。先查后干。

Op 是樂觀接受，先把數據處理了傳到主鏈，再等人來挑戰，一周時間內沒人證明是錯的，那就是對的。干完再查。

Gemini創始人：信用卡是進入比特幣領域的一個很好的入口:據Cointelegraph推特消息，Gemini創始人Cameron Winklevoss今日在邁阿密舉行的比特幣2021大會上表示：“我認為信用卡是進入（比特幣）領域的一個很好的入口。如果你今天擁有一個比特幣，未來你將成為百萬富翁。你永遠不可能擁有足夠的比特幣。32家上市公司的資產負債表上有比特幣。這個數字在下降嗎?”[2021/6/5 23:13:47]

換個通俗但是不嚴謹的方式理解。

既然排序那么重要，那負責排序的就說了：我現在給你兩條路，一條呢是你就聽我的，一大堆交易給我我來排序，處理完我把處理的結果關鍵數據傳到主鏈。你們要是對數據有意見有想法，我給你們一周時間，找到證據，反正原始的交易數據都在（這個就叫做數據的可獲得性，data availability），你們自己核對，有問題就舉報我，或者覺得我搞錯了舉報。要是你們挑戰成功，主鏈也會給你們解決問題。這樣只要我不出問題，我處理起來的速度就賊快。排序嘛，多簡單。

第二條路呢，就是我好好干，每一次排序交易處理我都記錄一個證明，然后傳到主鏈的交易都有一個證明。這樣任何交易任何人任何時候都能夠隨時保證我干的工作沒問題。但是缺點就是，每次我都要處理完事搞一個證明，這樣很累。所以速度就會很慢，而且越是復雜的處理邏輯，我干的就越慢，這個你們要理解。

看完上面你應該你對兩個二層協議的方案有了一個大概的認知，如果還不懂也沒關系，后面還會更詳細的說。在此之前，先講講過去沸沸揚揚的 Plasma 的擴容之路。

稍微過一下 Plasma 的歷史。其實一開始以太坊在 2017 年的最火熱的時候就很堵，那時候就已經有關于擴容方案大量討論的了。Plasma 是第一個受到非常大關注的方案。因為提出人是 V 神，還有來自 Lightning 的 Joesph Poon。

聲音 | BKCM首席執行官：投資者關注的下一個水平位是7500美元:BKCM首席執行官Brian Kelly在談及比特幣本周的大跌時表示：“投資者關注的下一個水平位是7500美元——在這個價位上挖掘比特幣將變得無利可圖。”（CNBC）[2019/9/28]

第一個版本的 Plasma 叫做 Plasma MVP（Minimal Viable Plasma）。這個版本肯定是行不通失敗了。第一個版本大概就是把一大堆交易按照特定的規則排列，然后一起處理（其實后續的改進很多都是對這些一批次一批次交易的數據存儲結構做改進）。

那么 MVP 的問題在哪里呢？還記得上面說的負責交易排序的人嗎？這個人在二層協議里就是操作員，二層協議需要考慮到操作員作惡的情況。所以 zk 是操作員每筆留下一個證明，op 是操作員有一段時間的被挑戰期。MVP 的問題在于：

挑戰期依然存在，一周；

如果考慮到操作員作惡，發起挑戰的時候需要把所有（注意，是所有，不是沿著默克爾樹驗證一條線）的交易全部驗證一遍才能核查；

后來 V 神又做了一個新的版本，Plasma Cash。改變了交易集合的數據結構，同時還把資產都用非同質化通證來表示。這樣其實就解決了核查是要檢查所有人的所有交易問題。但是新的問題也出現了，用戶提現的時候需要證明自己的擁有權，在挑戰期用戶需要定期在線。此外在存儲方面，Plasma 對用戶的要求也比較高，要自己存下來所有的數據。最終結果就是失敗了。

你發現了嗎？zk 是把結果和對結果的證明加密后小部分數據傳到主網，來證明結果沒問題；op 也是要把結果和原始的記錄傳到主網，如果有挑戰能夠有證據可查。

說到底，二層協議最后，甚至到擴容方案都是數據可用性的問題。理解數據可用的最好方式是從主網的角度，主網的節點能不能獲得這些數據，并且是無條件的相信，也就是說二層協議處理的交易數據不能夠存在中心化服務器或者什么地方。

以太坊主網把所有的數據都放在鏈上，任何人都能看能查，所以安全。但是這樣就慢、效率低。側鏈的解決方案比較徹底，直接搞個新的，側鏈的數據上側鏈，跟主鏈無關，所以主鏈的安全性跟側鏈是獨立的。這也是為什么很多人普遍覺得二層協議才是最好的擴容方案。因為二層協議能夠利用主鏈的安全性。

動態 | 幣安宣布下一個Launchpad上線項目為Harmony:幣安宣布下一個Launchpad上線項目為Harmony，將于5月15日宣布代幣銷售細節和更新的搖號抽簽安排。據Block123.com信息，Harmony是基于分片技術的新一代高性能公鏈，已于2月份發布測試網絡。[2019/5/12]

在數據可用性方面，二層協議都把數據量減少，一個是給（跟主鏈比）比較少能證明交易沒問題的數據；一個是不給數據但是請你相信我，要不然就挑戰我然后我讓你相信我。并且挑戰的時候數據都是可用的，而且驗證過程相比于歷史的方案比較簡單。

現在再回頭看看還是 V 神的這個推文：

其中 SNARKs 和 STARKs 都是零知識證明的方向，具體含義有興趣自己可以查查。Fraud proofs 就是之前說的樂觀的 rollup，直接翻譯叫做欺詐證明，其實就是之前說的挑戰 --- 拿出證據來證明交易有問題存在欺詐行為。

而下面的兩行就是在說數據可用性，on-chain 就是說二層的交易集合的數據對主網來說是可用的，而 off-chain 則是說二層交易集合的數據對主網來說是未知的，不可用。

圖中的 validium 之前沒有提到過，這里解釋一下。validium 就是在 zkrollup 的基礎上，再把要傳到主鏈的部分數據舍棄，讓數據量更少，這樣交易處理起來也更快，還能達到交易免費執行的程度（這個下面還會細說，因為 ImutableX 用的就是這個）。

所以順著這個圖，也就是我們今天比較熟悉，也是文章一開始說的兩類擴容方案，zk 和 op。

op 熟悉的人可能更多，主要是因為 Arbitrum 和 optimistic 兩個上線，并且有很多項目（特別是土狗項目）。而 zk 方案其實也挺多項目，比如說 dydx，immutable X，gitcoin 捐贈的支付方式等。

現場|華為區塊鏈專家張亮亮：未來兩年醫療行業會成為區塊鏈的一個較大的市場機會:金色財經現場報道，12月23日，由中國通信工業協會、中國通信工業協會物聯網應用分會主辦，中國智慧城市規劃與建設推進聯盟、金色財經協辦的物聯網與區塊鏈融合發展峰會在北京舉行。華為公司區塊鏈專家張亮亮在演講中表示，現階段區塊鏈適用的場景需要具備三個特點：需要有多方輸出寫入驗證的需求；初始情況下相互不信任的多方需要建立信任；數據真實性要求高。目前區塊鏈的應用從金融領域向全領域拓展，2016—2019年金融、能源、物流追溯和身份認證是主要實現PoC的重點場景；2019—2020年醫療行業會成為區塊鏈的一個較大的市場機會，其對數據共享的訴求強烈，該場景存在應用價值。[2018/12/23]

啥啥都有派系，區塊鏈也是一樣。看開點，炒幣炒的不是漲跌，是人情世故。

就好像二層協議有 zk 和 op 兩個派系一樣，zk 和 op 內部也都有各自的派系之爭。

op 的上面說了，就是 arbitrum 和 optimistic，兩個目前都已經上線。很明顯 arbitrum 發展的更好，截止到目前為止，arb 一共處理了三百多萬筆交易。而 optimistic 則只處理了二十多萬筆交易。但是！optimistic 的瀏覽器做的更好一點，這個必須要說。

非常直接地告訴了是交易批次，不是區塊。而右邊的一層和二層的交易是要完全按照主鏈的規則記錄在主鏈，所以右邊有 Bk，區塊的標識。相比于 arbitrum 確實用心很多。

Arbitrum 和 optimistic 的部分信息對比：

從目前的情況來看，兩個對比，Arbitrum 目前確實領先許多。

最近 Optimistic 做了一次追溯性獎勵計劃，給生態中的項目發放獎勵。收到獎勵的項目一共有60個，一共100萬美元。仔細看看這些項目，基本上都是非常非常技術類型的項目，而非應用類型會發幣的項目。V 神前兩天還寫了一篇回顧，點評 Optimistic 的追溯獎勵做的非常棒，項目總體的質量比 Gitcoin 11 期的還要高。這些技術類型的基礎設施對于以太坊生態發展尤為關鍵。

聲音 | Darryn Polloc：在線游戲可能成為區塊鏈技術的下一個“殺手級應用”:據cryptoglobe消息，《福布斯》撰稿人Darryn Pollock最近指出游戲行業與新興的分布式賬本技術(DLT)行業類似，因為它們都是由技術傾向較強的人運營，而且主要是年輕人。主流消費者并不完全理解與全球游戲經濟相關的許多概念。同樣，許多基于區塊鏈的網絡和加密資產相關的重要概念，對于許多不太懂技術的人來說，都很難理解。鑒于DLT驅動的系統和游戲平臺有許多相似之處，在線游戲可能是“區塊鏈的殺手級應用”。[2018/10/29]

再仔細看 Opitmistic 的動態，一周前才剛剛完成鏈網絡升級，而唯一地址數的飆升也是最近幾天剛剛發生。在此之前 Optimistic 上甚至都可以用沒有什么應用來形容。而 Arbirtum 從九月份上線后并沒有停機維護過，目前的主要動態就是和更多的項目合作，讓更多的應用部署到二層上。

不得不說，早期在 Arbitrum 出現的土狗項目對于用戶和資金的吸引起到了很大的作用。

多說一句，幣安剛剛支持了 Arbitrum ETH 的充值和提現。這樣以后從 Arbitrum 上提 ETH 應該都不用等七天了。在此之前還有一個可以用折價換流動性的方法，有協議提供這樣的服務。就是如果你想提1個 ETH，還不想等七天。可以直接立刻提 0.98 個 ETH。或者說直接在主網借0.98個 ETH。等7天后，你的 ETH 提出來再還回去。

因為本身二層出錯是個概率事件，只要用戶的折價的收益能夠彌補錯誤率乘以總提現額，這個就跑得通。

zkRollups 主要兩個派系，分別是 Matter Labs 開發的 zkSync 方案和 Starkwave 開發的 StarkEx 方案。其中 zkSync 目前有兩代，分別上 zkSync1 和 zkSync2；Stark 那邊則分別是 StarkEx 和 Stark Net 兩代。

這幾個的區別 Immutable X 的 CTO 做了非常清晰明了的解釋：

如果還不明白，可以看下面的這個表格

關于兩個 zkrollups 的開發團隊信息：

目前這兩個對比下來，也很明顯是 StarkWave 這邊更勝一籌。目前利用 StarkEx 技術方案的項目之前也提到了，知名的爆款 dydx，immutablex，deversifi，sorare。根據 StarkWave 官網的數據，利用自己方案項目的總鎖倉額已經超過了十億美元，交易超過了5100萬筆，累計交易量超過了2150億美元。

其他在應用和未來發展規劃方面的對比，前兩天 Bankless 發了一篇文章《The best comparison on zkRollups today》，很詳細介紹了這部分內容，中文也已經有很多翻譯，有興趣可以去找找看。

特別提一下 IMX，一個聲勢浩大的二層協議，啥也沒干先把幣發了。

IMX 用的是和 dydx 差不多的方案，也就是 zkrollups，這都沒啥。重點是因為游戲鏈，道具裝備人物肯定都是 NFT，雖然 rollups 比主網便宜很多，但是如果是規模很大的游戲，一樣會超級貴，多了還是會用不起。為了解決這個問題，IMX 就更激進，直接用了上面提到 validium 方案。

Validium 和正常的 zkrollups 的區別就是完全拋棄了數據可用性，打一個簡單的比方去理解就是。

我們把文章一開始例子里面操作員要做的事情是批改學生的試卷。

Zkrollups 的方式是，操作員每批改完一份試卷，就把批改結果和試卷的照片拍個照，然后一起上傳到主網上。這樣大家直接就能看到考試分數。如果對考試分數有意見，直接看試卷的照片，看看自己是哪里錯了批改沒有問題。

而 validium 是直接把結果分數傳上去，試卷照片不傳。也就是拋棄了一部分的數據。對于主網來說，是找不到試卷在哪里的，如果有意見，也沒辦法申訴，因為沒有試卷不知道錯在哪里。再說一遍，這個就是拋棄了數據可用性，Data Availability。

但是這樣會讓整個批改過程（交易處理）變得賊快。

為了讓用戶放心，IMX 又搞了個委員會，定期把試卷照片傳到其他地方，就是 IPFS。

但是傳到任何地方都沒用，只有在主網的區塊鏈里面的數據，才是真的區塊鏈。放在其他地方再安全，他也不是所謂的 crypto native。

當然，IMX 也知道這個，所以用戶未來直接在做交易的時候，可以選擇是正常的 zkrollups 或者 validium。按照官方的說法：“我們把選擇交給用戶。”

講實話，雖然能夠理解這樣的妥協。但是用戶知道個啥啊，交給用戶不一定是個好的選擇。

本篇其實沒有什么結論，更多的就是一個科普/介紹/討論/筆記。因為涉及到二層協議，這是一個比較大賽道，技術設計架構方面也都比較復雜，我也不是技術出身所以必然有很多地方理解不到位。目的就是能夠讓一部分人大概能知道自己如果買了這些或者在這些協議活動，干的是個什么事情。

加之最近中文內容有些不太平，中文非廣告的內容可能越來越少，就整理了一個出來。

參考材料

https://arbiscan.io/chart/verified-contracts

https://optimistic.etherscan.io/

https://www.crunchbase.com/organization/optimism/company_financials

Offchain Labs - Employees, Board Members, Advisors & Alumni

https://www.crunchbase.com/organization/offchain-labs/people

https://vitalik.ca/general/2021/11/16/retro1.html

https://dune.xyz/eliasimos/Bridge-Away-(from-Ethereum)

https://medium.com/dragonfly-research/the-life-and-death-of-plasma-b72c6a59c5ad

https://www.crunchbase.com/search/funding_rounds/field/organizations/last_funding_type/matter-labs

https://www.crunchbase.com/organization/starkware-industries-ltd

https://newsletter.banklesshq.com/p/the-best-comparison-on-zkrollups

https://dune.xyz/ChainsightAnalytics/Uniswap-v3-Just-in-Time-(JIT)-Liquidity-MEV

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