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一文梳理以太坊 L2 及其生态发展

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1星期前

作者:Blockchain研究员 & DCBuilder

翻译:Block unicorn

介绍

在本文中,我将讨论以太坊上的 L2s、当前扩展生态系统的状态,以及为什么我认为在以太坊上运行 L2s 是最经济和技术上最可持续的长期扩展解决方案。

免责声明:本文汇总了我的想法、其他人的资源和各种技术信息。它并不是对生态系统的简明总结,而是对以太坊 L2 可扩展性的当前状态和未来可行性的更详细和详细的概述。

为了更深入地研究,我们需要了解一些定义和概念:

  • 用户永远不会与以太坊主网交互,因为它只会作为 L2 的数据可用性层。
  • Web3 应用程序的 UX 将抽象掉所有复杂性。
  • 模块化区块链是最经济和技术上可行的长期扩展设计选项。
  • 目前,以太坊是模块化领域的主导区块链,因为它具有非常强的安全性,随着转向 PoS 将大大增加。
  • 长期有效性证明优于欺诈证明。
  • Volition L2 基础设施(Validium + zk-rollup)正在成为基于 zkVM 的 L2 的黄金标准。
  • 以太坊也在通过数据分片、verkle 树、无状态和其他变化扩展为 L1。
  • L2 正在加速构建一个共享的跨 L2 通信框架,这将使它们具有共享的流动性和智能合约的可组合性。
  • L2s 使用 ETH 作为 gas,但被激励创建 DAO 治理令牌以随着时间的推移分散操作。
  • 应用程序设计空间正在增长,因为构建者拥有更多带宽和更少的执行层障碍 。

什么是 L2?

L2(第二层)是一种扩展解决方案,它有一个单独的执行层(代码运行的地方,即 EVM),它继承了它运行的网络的安全保证和去中心化,即我们的 L1、以太坊案件。这意味着,如果 L2 由于错误、基础设施漏洞或中断而关闭,则 L1 会在智能合约桥内安全地保护资金。

可以根据提交到主网上的最新状态快照来检索资金。真正的 L2 桥是完全无需许可和去中心化的,因此一旦用户存入资金,总能保证资金可以访问。几种扩展方法使用具有不同安全性和可扩展性权衡的不同加密证明机制,我们将在本文中进一步讨论。

L2的主要类型有哪些?

有两个参数用于对 L2 扩展解决方案进行分类,一个是使用的密码证明类型,另一个是数据可用性(DA)是链下还是链上。

两种主要的证明类型是:

  • 有效性证明 - 利用零知识 (ZK) 密码术来确保交易有效性的数学证明。
  • 欺诈证明——这些证明引入了所谓的争议时间延迟 (DTD),一旦在 L2 中提交了证明,验证者就有时间将证明标记为无效;无效的证明可能有不正确的状态转换,从而导致所涉及的验证者受到惩罚;随后将状态回滚到最新的有效快照

链上或链下数据是什么意思?

  • 链上:状态数据 - 连同所有交易的所有执行调用数据(智能合约函数调用、本地代币传输、签名)一起放入交易捆绑/汇总的加密证明中,这使得所有链上可访问和可验证的数据。
  • 链下:执行调用数据和状态由 L2 处理并保持在链外。这使它成为一个不太安全和去中心化的选择。但是,将更多交易捆绑到汇总中要容易得多,因此比链上调用数据证明的扩展速度要快得多。

网络

这些是有助于区分不同类型 L2 的主要相关属性。但是,当我们可以扩展第 1 层时,为什么还要使用 L2?为什么不使用更便宜的链,如 Solana、Fantom、Avalanche 或 Binance 智能链?我们将在下一节回答这个问题。

模块化与单片基础设施

在区块链中,有一个著名的三难困境——它试图针对 3 个主要因素进行优化:安全性、去中心化和可扩展性。在同一个系统中,这三者都很难实现。通常三分之二是通过对第三个妥协来实现的。在以太坊的情况下,我们首先优化安全性和去中心化,同时将可扩展性作为较低优先级的项目。需要明确的是,可扩展性不是核心以太坊开发人员的主要优先事项。

整个 2021 年,我们看到以太坊主网因 DeFi 和 NFT 的增长而变得越来越拥挤。这给网络带来了对其区块空间的前所未有的需求。我们不能简单地通过改变 gas 限制来改变我们可以容纳在一个区块中的交易数量,因为这会使节点更难操作,因为硬件需求会飙升(降低去中心化),如果区块变得太大,它会破坏共识(降低安全性)。

单体区块链

其他链采用了不同的方法,它们优先考虑可扩展性,第二安全性,最后是去中心化。让我们以 Solana 主网测试版为例。该网络有一个主要的客户端开发团队(Solana Labs)、大约 1000 个验证者(来源:SolanaBeach)以及一种称为历史证明(PoH)的不同共识机制。

Solana 采取了独特的扩展路径,即整体区块链。随着计算能力的增加,他们计划无限扩展运行网络的验证节点。这种方法使网络去中心化程度降低,因为节点验证者被迫不断购买性能更好的硬件以不断跟上。由于量子隧道效应,当我们达到芯片内部所能容纳的极限时,人们担心计算能力的增长速度会放缓。在某些时候,我们需要一种新的计算范式出现或技术上的重大突破来使这种方法可持续。因此,我的结论是区块链扩展有更好的长期替代方案。

模块化区块链

模块化方法本质上由一个主要网络组成,该网络优先考虑安全性和去中心化,以便它可以充当 L2 的数据可用性层。如果主网络出现故障,所有 L2 都会出现故障。但是,如果 L2 出现故障,所有资金都是安全的,并由 L1 担保。这是以太坊采用的方法,因为 L2 将成为提供最大可扩展性的层。还努力通过数据分片、状态到期和 Verkle 树以及其他各种改进来扩展 L1 。然而,这些变化需要更多的时间来实施,因为安全性和去中心化优先。

模块化区块链的一个关键方面是它们可以无限扩展,而无需快速升级硬件。他们之所以能做到这一点,是因为与单体架构相比,它们在技术和经济上都是可持续的。在@epolynya - Twitter(u/Liberosist - Reddit)的这篇文章中,可以找到关于为什么模块化架构比单体架构更具可持续性的更详细的论证。

从本质上讲,区块链的可持续性分为两个要求:

技术可持续性

  • 节点需要同步。
  • 在合理的时间内从区块链的起源同步。
  • 避免状态膨胀失控。

经济可持续性

  • 理想情况下,L1 产生的收入高于网络运营成本(集中式 L1 不会)。
  • 不能人为地增加吞吐量,因为最终所有中心化的 L1 都将不得不增加费用。

汇总和数据分片 (rads) 成为满足这些要求的唯一解决方案,这就是模块化架构是唯一长期可行的扩展方法的原因。

要更完整地解释为什么rads 是长期缩放的唯一解决方案,请进一步在Medium搜索epolynya,阅读他的文章。

L2 的当前状态以及用户如何受益

我们现在正在扩展,过去几年在工作中的许多解决方案已经上线,至少在有限的容量中,还有更多的解决方案在不久的将来在主网上发布改进版本和 alpha 版本。这些扩展解决方案根据其扩展方法的属性分为不同的类别,如“L2 的类型”部分所述。

不完整的 L2 列表

1)Optimistic rollups(乐观汇总)

Arbitrum

Arbitrum是由Offchain Labs团队构建的 L2 。该网络本身称为 Arbitrum One,它利用乐观汇总来扩展以太坊。Arbitrum One 利用欺诈证明并具有链上调用数据可用性,这意味着每笔交易的所有数据都经过完全排序、捆绑并提交到主网。由于它使用欺诈证明,因此存在大约 7 天的争议时间延迟 (DTD)。一旦 DTD 通过,网络上的状态变化就可以被认为是有效的,用户可以通过本机桥提取其可用余额。我们稍后将讨论其他集中式桥梁,它们允许您通过跨 L2 流动性池绕过此欺诈证明期。

Arbitrum One 是目前TVL 最高的 L2 网络,一个允许我们查询数据这些指标的优秀网站是L2Beat。

有许多协议和应用程序已经支持 Arbitrum,包括支持基础设施,可以几乎无缝地切换到使用 Arbitrum 第 2 层。当前使用 L2 的唯一问题是它需要积累更多的流动性和创新解决方案,例如dAMM(由 Starkware 和 Loopring 发明)之类的跨 L2 AMM 结构以及 Connext 和 Hop 之类的流动性协议需要获得足够的流动性并变得足够去信任以所有这些扩展解决方案都可以共享相同的基础设施,以免造成生态系统碎片化。有关 Arbitrum 应用程序生态系统的概述,请访问Arbitrum 官网页面。

关键工具:

  • 区块浏览器 - Arbiscan。
  • Bridge -本地 Arbitrum 桥(提取资金回到1层需要等待7天)。
  • 网络 RPC 配置 - Chainlist(搜索 Arbitrum One 并添加到 MetaMask)/在桥接资金之前检查您的手机钱包是否支持 Arbitrum(这可能导致资金永久丢失) - 个人推荐:Rainbow wallet(免责声明:不支持)还支持 Arbitrum)。
  • AMM 聚合器 - 1inch。

如果使用 Arbitrum 桥接器令人困惑,请查看Arbitrum 官网桥接器教程。要从以太坊以外的其他网络进行桥接,请查看下面的 L2 桥接部分(请注意,这些桥接都具有不同程度的中心化)。

Arbitrum虚拟机

Arbitrum Nitro 是对 Arbitrum One L2 的升级,它将定制设计的 AVM(Arbitrum VM)替换为 Web Assembly (WASM) 目标,该目标将处理欺诈证明。这也将使整个系统与 EVM 更加兼容。另一个变化是 EVM 模拟器被 Geth 取代,Geth 是当今运行最多的以太坊客户端。ArbOS 组件也经过修改以提供跨链通信,以及一个新的和改进的批处理和压缩系统,以最大限度地降低 L1 成本。

此升级将无缝推出,因此用户无需执行任何操作,预计升级可将执行速度提高 20-50 倍并显着降低交易成本。有关更多信息,请阅读Offchain Labs 的 Medium 帖子。

Arbitrum的未来

Arbitrum 不仅是一个乐观的汇总,因为 Offchain Labs 团队宣布他们将发布其他基于 zk-proofs 的可扩展性解决方案,同时还改进他们的 Arbitrum One 乐观汇总 L2。这是 zk 化趋势的一个很好的例子,其中许多项目正在转向 zk 未来,因为一旦对 zk-L2 的技术实现进行了更好的研究并允许通用 EVM,执行环境将更加灵活并且可以说更具可扩展性计算。

Optimism

Optimism是一家公共福利公司 (PBC),它构建了 Optimistic Ethereum (OE),它是 Ethereum 上的乐观汇总 L2。为了描述 OE,我将解释与 Arbitrum 的相似之处,然后讨论其基础架构中的一些关键差异。比较的详细版本线程可以找到 Kris Kaczor。

Optimism和任意性之间的相似之处:

  • 是汇总并将所有交易存储在 L1 上。
  • 乐观,因为他们使用欺诈证明。
  • 使用音序器进行即时“最终确定”。
  • 具有通用的跨链消息传递,允许创建高级令牌桥。
  • 支持与 EVM 相关的工具,但需要专门的扩展。

区别:

  • 不同的欺诈证明验证机制。
  • Optimism OVM 2.0 与EVM 等效,而 Arbitrum One(后硝基)EVM 兼容。
  • Optimism 使用单轮欺诈证明与 Arbitrum 多轮欺诈验证。
  • 乐观仍然是封闭的(以前申请人的私有白名单主网)与 Arbitrum 公共主网(无许可)。

关键工具:

  • 区块浏览器 - OptimismEtherscan。
  • 本机桥接器 - Optimism Gateway。
  • 官网用户指南。
  • 实时应用程序门户。
  • 网络 RPC 配置 -链表(搜索 Optimistic Ethereum)

OVM 2.0(Optimism虚拟机)

OVM 代表乐观虚拟机,是在 OE L2 中执行所有事务的虚拟机。OVM 将于 11 月 11 日升级(已部署到 Kovan 测试网)。

乐观主义正在走向 EVM 等价的道路,为了实现这一目标,他们推出了 OVM 2.0,这将使 OE 在所有方面成为与 EVM 等效的编译目标。Dapptools(智能合约库和命令行工具 - 形式验证、符号执行、项目管理等)、Hardhat、Solidity、Vyper 等开发人员工具以及所有其他工具都可以在 OVM 2.0 上本地运行,而无需这些工具的开发人员担心支持碎片化的代码库。这就是以太坊社区中每个人都提到的强大的“网络效应”。需要注意的是,EVM 的任何竞争对手都必须从头开始重建所有这些开发人员工具。

您可以在他们的博客文章中阅读更多关于 Optimism 的 EVM 等效之旅,追溯性公共物品资助。

在我看来,Optimism 团队最重要的公告之一是他们承诺将总计超过 100 万美元的利润捐给公共产品,并追溯使用二次投票。Optimism 团队还承诺继续将 L2 音序器的利润 100% 捐赠给未来的公共产品。利润是产生的交易费用收入与 L2 为向以太坊主网提交欺诈证明而必须支付的成本之间的差额。这为其他 L2 设置了优先级,为以太坊社区提供利他主义的前景。 

Optimistic的未来

Optimistic Ethereum 对未来有雄心勃勃的计划,路线图可在 Optimism文官网档中找到。

取自他们的官方文档:

网络

路线图和抽象旨在实现每个组件的独立开发,4个主要组成部分是:

  • 乐观主网部署
  • 防欺诈基础设施
  • 无状态用户
  • 分片

每个组件都将产生增量和独立的版本,每个版本都在朝着统一和乐观以太坊的涅磐更近一步。

Boba网络

Boba是由Enya团队作为 OMG 基金会的核心贡献者构建的 L2 以太坊扩展和增强解决方案。Boba 是一种以太坊第 2 层 Optimistic Rollup 扩展解决方案,可降低 Gas 费用、提高交易吞吐量并扩展智能合约的功能。Boba 提供由社区驱动的流动性池(类似于 Connext 或 Hop 协议等其他解决方案)支持的快速退出,将 Optimistic Rollup 退出期从 7 天缩短到仅几分钟,同时为 LP 提供了激励收益种植的机会。

Boba 最初是 Optimism 的一个分支,他们是 OVM(乐观虚拟机)的主要贡献者之一。一个有趣的事实是,Boba 比 Optimism 更早部署了 OVM 2.0,后者将于 11 月 11 日在 Optimistic Ethereum 上发布。尽管 Boba 一开始是一个分叉,但它们确实具有模块化结构,使它们能够交换向主网提交证明的机制,这允许将来进行一些升级或 zk 化。该团队计划为即将推出的 v3 完全重写代码库,该 v3 将在未来几个月内在主网上推出。Boba 的设计还允许智能合约的可扩展性,并使开发人员能够构建调用在 Web 规模基础设施(如 AWS Lambda)上执行的代码的 dapp。

主要工具:

  • 区块浏览器
  • 博巴网络网关(网桥)
  • 开发者门户
  • Metis

Metis是以太坊上的 L2 扩展解决方案,它利用并行化或分片的乐观汇总架构。在 Metis VMor MVM 中,有所谓的去中心化自治公司,DAC,它们具有独立的计算层和存储层,可以根据运营商的需求(即 DAO、dapp、协议等)进行定制。这些 DAC 是乐观汇总的并行执行层。DAC 是完全可互操作的,并且由于其跨层通信协议,流动性可以在它们之间无缝流动。根据他们的技术白皮书, Metis 以一种可以横向扩展以太坊的方式设计了他们的扩展解决方案,而不会在基础设施上产生大量支出。

我在 Liscon 期间偶然遇到了 Metis DAO 团队,我对基础架构的理解是,它意味着一个网络,它具有不同的执行层,专为计划扩展其运营的不同群体(DAO、dapps等),同时通过向主网提交欺诈证明来保护以太坊的安全性。由于跨 DAC 的本地互操作性,其他 DAC 用户可以在需要时利用一些公共 DAC,例如用于交换的 AMM 流动性。这是一个新颖的设计和一个有趣的实验。

零知识汇总

零知识技术被誉为密码学最近最伟大的进步之一,因为它允许为陈述和条件提供数学证明,而无需透露这样做所需的任何信息。我谈到 ZKP 的许多聪明人说,它本质上是数学魔术,因为证明本身非常复杂,而且数学很难让你理解。

来自 Vitalik 关于理解汇总的帖子:ZK 汇总使用有效性证明;每个批次或汇总都包含一个称为ZK-(SNARK / STARK)的加密证明,该证明由 PLONK 等协议证明。在证明后状态根正确后,汇总将证明发布到以太坊主网。我将在“进一步阅读”部分留下更多的资源来学习零知识密码学。

ZK 领域当前最受追捧的目标之一是创建一个完全兼容 EVM 的 zk-layer 2 解决方案。这是一个非常困难的问题,也是许多团队正在努力克服的最大障碍之一。许多团队已经宣布了在不久的将来推出的解决方案。

生产中当前可用的大多数解决方案仅用作功能有限的支付层(Polygon Hermez、Aztec 等),或者通过与 EVM 不兼容的自定义执行引擎 (VM) 添加了功能(Loopring、StarkEx + Cairo、zkSync 等)。

ZK-rollup L2 解决方案列表

ZkSync

ZkSync是由Matter Labs构建的零知识汇总 L2 网络。当前可用的 zkSync 迭代与 EVM 不兼容,并且支持支付功能、使用名为 Zinc 的低级语言的有限智能合约、NFT 铸币和其他一些功能。然而,在 Rinkeby 测试网上已经有一个完全兼容 EVM 的 zkSync 版本,预计将在未来几个月内在主网上推出。

zkSync 1.x 自今年 3 月开始上线,为 Gitcoin 等平台提供服务,用户可以在 zkRollup 上支付公共物品赠款,其费用仅为使用以太坊主网的一小部分成本。任何人都可以通过本地桥将资金桥接到汇总,并使用zkWallet使用网络进行支付. 该钱包还允许用户在网络上铸造和接收 NFT,以及发送和接收付款。zkSync 的合作伙伴也有原生支持 zkSync 支付,比如前面提到的 Gitcoin 集成。一旦网络与 EVM 兼容,大多数应用程序将开始支持 zkSync。这是因为标准 Solidity 合约 ABI 可以部署在网络上,只需对代码库进行最少的更改。目前,zkSync 上的所有合约都必须写在 Zinc 框架中,这抑制了从以太坊主网收到的网络效应。

代码:zkSync 是完全开源的,因此任何人都可以查看贡献给他们GitHub 存储库的源代码。

zkSync 2.0

zkSync 2.0 是网络升级的名称,它带来了 zkEVM 功能并为图灵完备操作打开了空间网络。它将完全支持用于在以太坊上编写智能合约的所有工具,无论是像 HardHat、ethers.js、Dapptools、OpenZeppelin、Solidity、Vyper 等核心工具。此外,像 TheGraph 这样的核心基础设施将能够在链上索引数据,以创建更好的区块链数据获取基础设施,以构建可扩展的去中心化应用程序。

无数项目已经计划在 zkSync 2.0 上部署他们最新版本的协议。这包括 Aave、Curve、Balancer、1inch、Argent 钱包等协议。它还将得到 Connext 和 Hop 等桥梁的支持,以便在无需桥接到以太坊的情况下拥有跨 L2 的流动性。

许多团队同时在追求 zkEVM 作为一项技术。目标是在不以任何方式损害安全性的情况下拥有完全的 EVM 兼容性/等效性。主要目标是建立分散的定序器和验证器基础设施,并完全支持 SNARK(在 Starkware 的情况下为 STARK)。zkSync的zkEVM是2021八月它的第一个雄心勃勃的部署日期因各种详细工程原因而被推迟这一职位。

如果你想试用 zkSync 2.0,有一个名为UniSync的 Uniswap v2 克隆,你可以在 Rinkeby Ethereum 测试网上试用。要了解有关 zkEVM 的更多信息,我建议阅读他们的社区常见问题解答。

StarkWare

StarkWare是一家为区块链行业开发基于 STARK 的解决方案的公司。他们的产品为区块链应用程序提供安全、去信任和可扩展的解决方案。

StarkWare Industries Ltd. 的主要贡献之一是其在零知识区块链计算领域的科学研究和技术进步,发明了 STARKs(可扩展的透明知识参数)。这些是一种具有完全去信任设置的有效性证明形式,可以将所有链下计算卸载到单个链下 STARK 证明者。然后,证明者必须使用链上 STARK 验证器验证这些计算的完整性。

Starkware 的最佳学习中心之一是Starkware 的 STARK 页面,您可以在其中阅读包含数学基础的学术论文,然后深入研究如何使用带有代码示例的 STARK 以及各种其他有用资源。“进一步阅读”部分提供了更多学习 STARK 的资源。要及时了解 Starkware,请关注他们的 Medium 博客和内容页面。

StarkEx

StarkEx是Starkware开发的 L2 可扩展引擎,支持在 ZK 环境中执行开罗操作。它目前支持的功能有:

  • Volition,一种混合链上/链下数据解决方案
  • 自我监护
  • 快速提款
  • ERC-721 & ERC-20 支持 
  • L2 NFT 铸币
  • DeFi 池化
  • dAMM(分布式 AMM)
  • 实时 Oracle 价格馈送
  • 跟踪利息/资金
  • 数据可用性:汇总、验证(稍后会详细介绍)

以及即将推出的其他功能:

  • 数据可用性:Volition
  • 独特的铸币
  • 与侧链之间无缝交互

StarkEx 生成有效性证明以确保所有链下计算都以完整性执行,生成的 STARK 证明然后在提交到以太坊主网之前在链上进行验证。有关 StarkEx 工作原理的更多信息,请访问StarkEx 页面。

DYDX

dYdX 是一个链上衍生品平台,运行在 Starkware 构建的 zk-rollup 之上。该平台在开罗完全重写,并存在于自己隔离的 L2 上,用户可以轻松地从以太坊主网中桥接资金,并以低交易费用开始交易。整个订单簿都在 L2 上,因此用户拥有比 L1 更好的用户体验,而不会影响安全性和去中心化,因为汇总本身是无需许可的,并且可以通过无需信任的证明者和验证者进行自我监管。

dYdX 是 Starkware 的 StarkEx 的自定义实现,目前是 zk-rollup L2,根据L2beat锁定的价值约为 1B 美元,在L2拥有最多的 TVL 。

StarkNet

StarkNet是以太坊上一个无需许可的去中心化 ZK-Rollup。它支持图灵完备的计算,并将通过 Solidity 到 Cairo 编译器提供开箱即用的 EVM 兼容性,但是,本机 Cairo 代码将具有更高的性能。StarkNet 还将提供一系列数据可用性解决方案,这意味着用户将能够在每次交易的基础上在 zk-rollup 和 validium 之间切换(更多信息请参见 validium/volition 部分)。

由于 L1<->L2 通信和 STARK 证明者和验证者将完全无需许可和去中心化,因此该网络将具有与以太坊主网相同的安全保证,同时大规模扩展吞吐量并提供出色且无缝的用户体验。

Starkware 宣布他们将在 11 月底之前在主网上推出 StarkNet Alpha。他们正在采取一种受乐观汇总同行启发的方法,最初部署在网络上的智能合约将获得许可,这意味着 Starkware 团队必须手动批准智能合约的部署。在他们的公告中,他们还宣布 StarkNet 的未来版本将不会向后兼容 alpha,因为他们将重新启动网络状态。

作为 Alpha 1 和 Alpha 2 的一部分,将推出其他功能,其中包括:

  • 智能合约构造器
  • 更好的测试框架
  • 块和 tx 哈希
  • 账户和代币合约
  • 支持合约可升级性和事件
  • Warp:由 Nethermind 开发的 Solidity to Cairo 编译器
  • 以太坊签名
  • StarkNet 全节点

开发人员可以通过学习 Cairo 在本地和 StarkNet alpha 上编写、编译和部署智能合约,开始为 StarkNet 构建。要开始使用,请查看Cairo 和 StarkNet 文档。

还有许多围绕 StarkNet 生态系统构建的工具和服务(摘自StarkNet Alpha 公告):

  • Voyage : StarkNet Alpha 区块浏览器。
  • Open Zeppelin 正在致力于StarkNet的标准合约实现,并且还开始致力于开发人员的环境:Nile。
  • ShardLabs 正在开发StarkNet HardHat 插件和更好的测试框架。
  • Erigon 团队正在努力扩展他们的以太坊完整节点以支持 StarkNet(代号:Fermion)。他们正在与我们合作设计 StarkNet 的核心机制。
  • Equilibrium 正致力于在 Rust 中实现 StarkNet 完整节点。
  • Cairo审计服务:在未来几个月内,ABDK、ConsenSys Diligence、Peckshield 和 Trail of Bits 将进行Cairo审计。

Polygon Hermez

Polygon Hermez 是一个基于以太坊的无需许可的去中心化 ZK-rollup。Hermez zk-L2 及其团队被 Polygon 生态系统收购并合并。Polygon 有一个 PoS 数据可用性层、一个等离子链,并且还在开发利用乐观汇总的扩展解决方案,以及其他各种解决方案。

Polygon Hermez 团队还在一篇Medium 博客文章中宣布了他们的全面 EVM 支持 (zkEVM) 计划。他们预计将在 2021 年第四季度末推出一个测试网,并在 2022 年第二季度的某个时间推出主网。

网络

Polygon Hermez 协议使用与上述其他 zk-rollup 非常相似的动态。它有一个链下证明者来验证交易并生成一个 SNARK 证明,然后提交给链上验证者;如果证明有效,则新状态将在以太坊主网上提交和结算。有关 Polygon Hermez 基础架构的更多详细信息,您可以访问文档。

Hermez 团队还有一份白皮书,详细介绍了该项目的长期愿景。由于后来发生 Polygon 合并,它现在有点过时了,并且 HEZ 令牌不再存在,因为从 HEZ 到 MATIC 的交换(1HEZ = 3.5MATIC)并且 HEZ 被完全淘汰。除此之外,它在 Polygon 的领导下,目标保持不变。为以太坊生态系统带来巨大的可扩展性。

目前,任何人都可以使用 Polygon Hermez,但它不兼容 EVM。它主要用作 zk-rollup 环境中的支付平台。要使用 Polygon Hermez,请使用 MetaMask 或 WalletConnect连接到他们的网络钱包 UI,并将资金存入他们的 L2,在此基础上,您可以以以太坊主网的一小部分成本与其他用户自由交易。

Aztec Network

Aztec Network 是以太坊上以隐私为中心的 ZK-rollup L2。Aztec Network L2 允许以完全私密的方式进行快速、廉价、与 DeFi 兼容的交易,而不会影响以太坊的安全性和去中心化。Aztec 建立在PLONK之上,PLONK是他们开发的SNARK技术的通用标准。Aztec 2.0 是该协议的当前迭代版本,并针对 v1.1 的各种缺点进行了改进。

Aztec 协议特点:

  • 身份隐私:通过加密匿名,发送者和接收者的身份被隐藏。
  • 余额隐私:交易金额已加密,使您的加密余额保密。
  • 代码隐私:网络观察者甚至无法看到交易属于哪个资产或服务。
  • 对 DeFi 的可扩展私有访问(Uniswap 等)。
  • 气体优化版本的 PLONK(当前为 TurboPLONK,未来为 UltraPLONK)协议。
  • Noir 的可编程隐私——私人合同语言。

作为用户,您可以:

  • 存款:通过将代币存入阿兹特克来保护您的代币。
  • 私人支付:加密余额和身份——适用于所有代币。
  • 多设备恢复:保护您的资产免受丢失的密钥。
  • 取款:匿名将您的代币带回第 1 层。
  • Escape Hatch:即使所有汇总提供程序都出现故障,您的退出也有保证。

Aztec 团队构建了一个名为zk.money的私人钱包应用程序,用户可以将资金存入 Aztec 2.0 zk-rollup,“保护他们的资产”,并在网络上进行交易。

Loopring

Loopring协议是一个开源的 zkRollup 协议。它是以太坊智能合约和 ZK 电路的集合,描述了如何构建高度安全、高度可扩展的基于订单簿的 DEX、AMM 和支付应用程序,最近传出中国人民银行申请采用Loopring的ZK支付技术。

他们还增加了 NFT 铸造和转移功能,并宣布将于 2021 年第四季度末推出NFT 市场。L2 的新增功能包括:

  • 重新设计的 UI/UX 用于他们的交流
  • 多层路印钱包(将跨L2/跨链)
  • Loopring 区块浏览器(Loopring子图)

展望未来,他们还计划添加:

  • NFT市场
  • ZK EVM
  • dAMM
  • 多层钱包+手机钱包
  • 交易所改进

正如我在本文中多次提到的,zkEVM 是几乎所有 L2 都在以一种或另一种方式努力实现的目标,因为从长远来看,有效性证明在安全性、可扩展性和执行方面比欺诈证明具有许多优势L2s 从使用一个而不是另一个中获得的优势。这是一种引领团队走向渐进式 zk 化的趋势。这是路印的 CTO 写的一篇关于他如何看待L2s未来的好文章。

另一个伟大的创新是 dAMM,它是 Starkware 和 Loopring 的联合合作,旨在构建一个跨 L2 的 AMM,以防止分散的流动性。

该团队正在为其交易所构建许多功能,以改善整体用户体验并降低成本,他们还计划将钱包扩展到其他 L2,如 Arbitrum、zkSync 2.0、Optimism 和兼容 EVM 的 L1像 BSC、Moonbeam 和 Acala(Polkadot 平行链)、Harmony 等等。

根据他们的关于页面,Loopring 协议的工作方式与上面提到的其他 zk-rollup 非常相似:

“Loopring 中继器(又名操作员)是后端系统的实现,它与协议交互以运行 zkRollup。它托管和更新链下 Merkle 树,创建汇总区块,生成 zkSNARK 有效性证明,发布数据 +证明到以太坊等。我们的中继器已针对其用例进行了高度优化:从订单簿匹配到证明生成。注意:在执行所有这些操作时,它永远无法访问或冻结用户资金 - 协议根本不会允许它。”

“虽然路印协议与中继器无关(任何人都可以构建和使用他们自己的中继器来运行他们的 zkRollup/产品),但所谓的“Loopring L2”(以及上面的产品)由路印中继器提供服务. Loopring 中继器 API 可供构建者、用户和其他希望在以太坊上执行无燃料、高速交易和转账的应用程序使用,或者以其他方式读取或写入我们的 L2。”

有用的资源:

  • Loopring 3.8 设计文档
  • 路印协议 v3 代码

Validium/Volition(链下调用数据)

在本节中,我们将讨论一种混合扩展方法,该方法不将调用数据放在链上,而是在安全性方面做出一些妥协以提高可扩展性。这种方法不再被视为“真正的 L2”,其中定义是一个可扩展的网络,它继承了它所构建的网络的相同安全保证。

什么是Validium?

validium 是一种扩展解决方案,它利用有效性证明但具有链下数据可用性。它损害了以太坊的安全性,但仍然比侧链安全得多,因为状态转换已经通过使用 STARKs/SNARKs 验证了有效性。目前,基于 validium 的解决方案仅适用于特定用例,并不普遍兼容 EVM 或 WASM 等执行目标,但是随着 Starkware 和 zkSync 等团队的最新进展,这将在不久的将来成为可能。要更深入地比较 zk-rollups 和 validium,请阅读zkSync官方文档的比较。

什么是Volition?

Volition 是一种L2 可以采用的架构(由 Starkware 首创),用户可以选择在 L2 上基于每笔交易使用 validium 还是 zk-rollup。这将允许用户指定他是否希望在同一 L2 内最大化分散和安全性或可扩展性;这种架构获得了很大的关注,并将成为 Starknet 和 zkSync 2.0 L2 以及未来其他基于有效性证明的解决方案的整体设计决策。

Starkware

Starkware 已与多个项目合作,构建了一个运行 StarkEx 引擎的用例定制验证,以提供大规模的可扩展性。对于寻求真正的 L2 安全保证的项目,采用了使用 StarkEx 引擎的意志模型。

ImmutableX

ImmutableX是 NFT 第 2 层,它利用 StarkEx 意志基础设施为 NFT 提供大规模的可扩展性。它通过提供一个开放的 NFT 市场、合作项目在他们的网络上运行他们的 NFT 游戏和应用程序的访问权限以及为 NFT 爱好者提供廉价、快速、安全和可扩展的用户体验来实现这一点。要开始在 ImmutableX 上构建,请联系他们并查看他们的文档。

Sorare

Sorare是一款梦幻足球游戏,它利用 StarkEx Validium 为大众扩展他们的 NFT 游戏。

DeversiFi

DeversiFi是一个去中心化的加密货币交易所,运行在自定义的 StarkEx Validium L2 上。

zkPorter

zkPorter是 zkSync 的 validium 实现,它将在意志设计中与 zkSync 2.0 并行运行。来自zkEVM 常见问题解答:

“zkPorter 将数据可用性——重建状态所需的基本交易数据——置于链下而不是以太坊上。相反,数据可用性是通过 zkSync 代币抵押者的权益证明来保护的。这实现了更高的可扩展性(数万 TPS),并且作为结果,与侧链相当的超低交易费用(在几美分的范围内)。”

“zkPorter 的安全性仍然比任何其他 L1 或侧链都要好。在最坏的情况下,恶意行为者控制序列器和超过 1/3 的总权益,他们可以签署有效的状态转换但保留数据。在这个在这种情况下,状态被“冻结”,用户将无法退出,但攻击者的股份也被冻结。因此,拥有大量股份的攻击者没有直接的方式从漏洞利用中获得经济利益。”更多信息可以在zkPorter Medium 帖子中找到。

你怎么能受益?

用户

由于 L2s 用户最终能够使用他们最喜欢的 web3 应用程序享受低费用,出现了更好的用户体验,因为交易确认几乎是即时的(感谢 L2 排序器),并有助于大规模扩展区块链。这将使对不可变区块空间的访问变得更加实惠,并通过简单直观的应用程序帮助新用户实现网络民主化,这些应用程序将抽象出所有复杂性。

Alpha:其中许多 L2、在顶部启动的协议以及提供服务的应用程序都在逐步去中心化的道路上,这个过程的一部分通常涉及向早期采用者和贡献者追溯令牌分发。如果您现在贡献并使用这些项目,一旦(或如果)项目启动代币,您很可能有资格获得奖励。

建设者

应用程序开发人员、协议设计人员以及参与构建过程的其他所有人都将能够构建可相互组合和互操作(甚至跨汇总)的可扩展的去中心化应用程序。

扩展不仅允许更多用户为网络带来指数级更多价值(梅特卡夫定律),而且还允许在链上执行更多计算成本高的操作,这将扩展应用程序设计空间并经济地创建新的 web3 用例并且技术上可行。

诸如社交代币、去中心化社交网络和协议(即Showtime、Aave 社交图协议、NFT 游戏(在像 ImmutableX 这样的 L2 上运行)之类的东西终于成为可能。建设者正在慢慢失去阻碍他们发展的枷锁, zk-rollups 还允许自定义执行层,不需要受 Solidity 和 EVM 的约束。

目前的缺点

目前,流动性在 L2 之间分散,在撰写本文时还没有直接的方法来使用跨 L2 AMM。许多开发人员工具无法在各种 L2 上开箱即用地用于 dapp 开发,因此团队工具团队需要构建其软件的变体,以添加对各种不同扩展解决方案的支持。将来,这将通过完全 EVM 兼容性或理想情况下与 EVM 等效性或标准设计规范来缓解,这将使 zk/optimistic-rollups 可以无缝共享工具。

当前部署的 L2 的部分技术基础设施(如排序器或桥接器)是集中式的,因为 Arbitrum 和 Optimism 等解决方案处于测试阶段(一旦它们足够自给自足,这些护栏将被解除)。L2 也破坏了可组合性和互操作性,因此没有无缝的方式来跨不同的 L2 通信消息,也没有从另一个 L2 中的其他智能合约调用智能合约。

在 Oracle 基础架构和高质量数据馈送方面还有很多工作要做。Chainlink 正在努力与所有 L2 以及其他预言机提供商进行集成,但是,要使基础设施像在以太坊主网上一样强大,需要时间和精力。

就 L2 的 UX 而言,另一个关键问题是法币入口。绝大多数中心化交易所目前不支持本地提款到 L2,因此对于技术不熟练的人来说,将资金桥接到 L2 是非常麻烦的(特别是如果他/她必须支付以太坊 L1 费用)。当前的解决方法是使用交易所撤回到像 Polygon PoS 这样的侧链,它在像 Hop 或 Connext 这样的跨链(中心化)桥梁中具有足够的流动性。

但我们最需要努力的一点是对用户的教育。我见过无数人抱怨以太坊的高gas费用,并以牺牲去中心化和安全性为代价迁移到交易费用便宜得多的 L1(即 Avalanche、Solana、Fantom、Terra)。作为以太坊社区的一员,我想寻求帮助,让大众了解以太坊的可扩展性,以及他们如何以负担得起的方式在我们的生态系统中保持活跃。我们还应该与不同的应用程序和协议进行交流,并在其治理论坛中提交提案,为 L2 流动性和/或 L2 流动性绑定(a la OlympusDAO)创建流动性挖掘奖励。这将使用户迁移更加无缝,因为流动性是用户仍在使用 L1 的最大原因之一。

L2流动性

正如我上面提到的,由于流动性不在 L2 之间共享,因此对整个以太坊生态系统中分散的流动性存在许多合理的担忧。在本节中,我将介绍一些计划解决这个问题的项目和流动性模型。

Hop Protocol

" Hop是一种可扩展的 rollup-to-rollup(也支持 Polygon PoS 和 xDai)通用非托管令牌桥。它允许用户几乎立即将令牌从一个 rollup 或侧链发送到另一个,而无需等待网络的挑战期。”

“它的工作原理是让做市商(称为 Bonder)参与到目的地链的流动性中,以换取少量费用。”

“这种信用由 Bonder 以 hToken 的形式提供,然后在 AMM 中交换为它们的本地代币对应物。”

“最终结果允许用户将代币从一个网络无缝转移到另一个网络。”

Hop 团队还提供了一个SDK,使开发人员能够将 Hop 功能集成到他们的去中心化应用程序中。

Connext

Connext是不同网络(L1 和 L2)上的流动性池网络。用户在这些池之间交换价值,类似于 Uniswap 等 AMM DEX。

Connext 路由器充当网络的骨干,为用户交换提供流动性并赚取费用作为回报。

他们创建了NXTP,这是一个用于通用 xchain/xrollup 交易的轻量级协议,保留了底层执行环境的安全属性(即它不依赖于任何外部验证器集),Connext 协议可以通过xPollinate UI访问。

Synapse

" Synapse是一个跨链层 ∞ 协议,支持区块链之间的无摩擦互操作性。通过在任何 L1、侧链或 L2 生态系统之间提供去中心化、无需许可的交易,Synapse 支持完整的区块链活动,例如资产转移、交换和具有跨链的通用消息传递。链功能——这样做可以实现基于其跨链架构的新原语。”

“Synapse 网络由使用阈值签名方案 (TSS) 运行的跨链多方计算 (MPC) 验证器保护。该网络是无领导的,每个验证器在接收到各种链上事件时运行相同的过程来维护安全性。MPC 验证者组跟踪的链。一旦所有验证者的三分之二使用他们自己的个人密钥集体签署了同一笔交易,网络就会达成共识并向目标链发出交易。”

Celer cBridge

“ Celer cBridge是一个多链网络,可以在不同的第 1 层区块链(例如以太坊和 Polkadot)内和跨第 1 层区块链以及不同的第 2 层扩展解决方案之上实现即时、低成本和 ANY-to-ANY 的价值转移,例如 Optimistic Rollup、ZK Rollup 和侧链。”

deBridge

deBridge是一种跨链互操作性和流动性转移协议,允许在各种区块链之间真正分散地传输任意数据和资产。deBridge 智能合约的跨链互通由 deBridge 选举的独立预言机/验证器网络提供支持治理。

该协议通过锁定/解锁本地链上的资产和在二级链或L2s上发布/记录打包的资产(取消设置)来实现不同区块链之间的资产转移。不同区块链之间的跨链通信由选举产生的验证者维护,这些验证者运行deBridge节点来对在不同区块链的deBridge协议的智能合约之间传递的跨链事务进行验证。

dAMM

dAMM是 Loopring 和 Starkware 联合开发的跨 L2 AMM 设计。

网络

dAMM 的优点:

  • 基于 ZK 的 L2(例如,DeversiFi、Loopring ……)异步共享流动性——让 LP 进行更多交易。
  • LP 服务 L1 AMM,例如 Uniswap,同时参与 L2 交易 => 不妥协地扩展。
  • dAMM 利用 L1 的免许可性质,缓解由于不同的 L2 导致的流动性碎片化。

Tokemak

Tokemak是一种流动性路由协议,它是新出现的 DeFi 协议浪潮的一部分,通俗地称为 DeFi 2.0(或 DeFi 2021)。

“它可以被认为是一个去中心化的做市平台和一个流动性路由器,它分解了 DeFi 的传统流动性供应和做市。位于去中心化交易所的“层”之上,Tokemak 允许控制流动性流动的位置,并提供一种提供和采购流动性的更简单、更便宜的方式。”

Tokemak宣布,他们计划通过创建一个深度流动性池来解决流动性碎片化问题,该池可以将流动性从 Hop 等跨 L2 桥梁路由到池中,以解决当前的流动性碎片化问题。

概括

跨 L2 的流动性碎片化问题已经通过各种方式和不同的参与者得到解决。我个人的猜测是,将出现一个包含 dAMM + Hop/Connext + Tokemak 设计混合的模型,以便以一种使其看起来完全统一的形式抽象 L2 流动性碎片。

L2数据查询工具

这些是我每天使用的工具,用于衡量以太坊 L2 的采用状态、交易成本以及 L2 协议收入是多少。

Dune Analytics

Dune Analytics是一个数据分析平台,允许任何人轻松聚合和可视化区块链数据。在 Dune 上,您可以在数小时内为您的研究项目、文章、DAO 或任何其他项目创建数据中心。关于 L2,我用它来监控有多少资金被锁定在 L2 桥内。相关数据仪表盘:

  • 由@eliasimos创建的Bridge Away 仪表板概述了有多少资金被锁定在桥内进入其他 L1(Avalanche、BSC、Fantom 等)、侧链(Ronin、Polygon PoS)以及几个 L2,如(Arbitrum、Optimism、zkSync 和波巴)。了解用户在哪里架桥以了解资金流向何处以了解以太坊的不足之处以及如何改进也是很好的。如果以太坊提供更好的用户体验,那么离开网络的资本就会少得多(尤其是新用户)。
  •  钱包交易和天然气费用仪表板(Wallet Transaction & Gas Fees Dashboard),@kevdnlol 用于分析以太坊上的手续费市场,需要这个图表数据链接,可以关注Block unicorn公众号,加入社区获取。

L2BEAT

L2BEAT 是查看以太坊 L2 中有多少 TVL 的领先仪表盘(数据图表)。 

网络

网络

L2beat 的一大特色是它们还具有 L2 中使用的缩放技术类型及其当前服务的目的。他们还有一个很好的常见问题解答页面,我经常为刚学习 L2 的初学者参考。

L2费用

L2Fees是David Mihal构建的众多出色仪表板之一,它显示了与以太坊主网相比,在某些 L2 上执行不同操作的成本是多么低。

网络

L2费用比较,费用会不断的变化

L2正在高速发展阶段,L1会不断的向L2迁移,因为L2是L1未来的最佳栖息地,这种转变看似非常缓慢,其实在爆发那瞬间就可以完成。关于更多L2的知识与文章,请关注我们Block unicorn查看历史文章,获得更多L2知识。

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