Layer2概览
阿牛哥 Lv4

以太坊目前的最大问题是性能,Layer2就是为解决性能问题而出现的,本文是关于Layer2的概览。

Layer的概念

“Layer”是一个计算机术语,在计算机软硬件和计算机网络架构中非常常见,直译过来就是”层“。在IT行业,为了简化设计而提出所谓Layer的概念,即对系统分层,每个Layer各司其职,系统就是按照Layer堆叠出来的结构,上层Layer的功能依赖下层Layer提供的更基础的功能来实现,而下层Layer则依赖更为基础的下下层Layer,如此类推。

在区块链世界中,人们将区块链也按上述逻辑分出了层级架构,分为三层,即Layer0、Layer1和Layer2.

  • Layer0:中继链

波卡链属于Layer0,比Layer1更为底层,在波卡中,中继链不是完整的区块链,而是支撑区块链运行的基础设施,中继链之上可以跑各种Layer1的链。

  • Layer1:提供分片、共识、网络和数据等功能。

ETH链属于Layer1。

  • Layer2:比如MATIC,工作在ETH链之上。Layer2可以扩展ETH的功能和性能。

Layer2的分类

目前以太坊的Layer2有4种实现方式:

  • 状态通道

  • 侧链

  • Plasma

  • Rollup

状态通道

状态通道像一个池子,要通过状态通道交易的账户需要在池子内有一个账户对应的节点。每个节点都必须存储一定量的ETH作为”存款“。

两个节点之间的交易方式如下:

  • 建立状态通道

  • 交换信息

  • 完成交易

侧链

侧链是一个新的区块链,作为ETH主链的补充。交易前将资产发送到侧链上,在侧链完成交易后,再转到主链。

优点是交易都发生在侧链上,不会影响主链性能。缺点也很明显,因为交易不受以太坊网络监督,安全性很低,用户无法完全信任侧链上的交易有没有作弊。

Plasma

Plasma也是一条链,它与侧链的区别是通过增加技术手段提高了安全性。在Plasma上的所有交易都是有记录可回溯的。

同样出于安全性的考虑,从Plasma提款到主链必须等两周时间,在这段时间内,如果有节点发现你的交易有作弊,那么你的资产将被没收。

Rollup

Rollup与Plasma类似,是未来的主流。Rollup与Plasma的区别是:

Rollup采用链下计算、链上数据策略。这里要说明一下,所谓“链下”是指不在主链上,也就是不在以太坊的链上,反之“链上”是指在主链上。“链下计算”的意思是在Rollup链上做交易和合约的计算,“链上数据”的意思是把计算过程中的数据存储在主链上。Plasma同样是链下计算,但是数据也在链下,所以安全性不如Rollup。

Rollup分类

目前Rollup路线存在两种竞争的技术方案,分别是zk roolup和optimistic rollup。

两者的区别在于反欺诈方法上,zk rollup采用了零知识证明,每次链下交易都会通过一套叫零知识证明的高深数学验证真假,而optimistic rollup是一种乐观策略,允许你先在链下交易,等到提款的时候会有一段验证期。

optimistic rollup的优缺点:支持智能合约,技术层面上实现简单,安全性低

zk rollup的优缺点:不支持智能合约,零知识证明实现困难,安全性高

由于技术上难度不同,虽然zk rollup方案的提出时间更早,但是目前开发进度不如optimistic rollup。

Arbitrum——一种目前已经实现的rollup

Arbitrum是一种optimistic rollup的实现。

Artbitum包含三大模块,1是与以太坊主链连接的部件,负责把ETH从以太坊主链上转入和转出到Arbitrum上,2是Arbitrum自带的区块链,用于Arbitrum上的数据、交易和智能合约,3是在Arbitrum链上运行的Arbitrum虚拟机,功能与以太坊虚拟机类似,而且与后者兼容,可以运行智能合约等Dapp。

上述2和3两部分构成了Layer2,1是以太坊主链上的智能合约,用于连接以太坊主链和Arbitrum。