DAOrayaki ｜回顾2021年: Layer-1区块链、Layer-2扩容方案及以太坊2.0的未来

Zero-knowledge and layer2

a year ago • 19 min read

DAOrayaki ｜回顾2021年: Layer-1区块链、Layer-2扩容方案及以太坊2.0的未来

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DAOrayaki DAO研究奖金池：

资助地址: DAOrayaki.eth

投票进展：DAO Committee 3/0 通过

赏金总量：70 USDC

研究种类：DAO, DAOhaus, Compensation Program

原文作者：bacool

贡献者：grebnetugs @DAOrayaki

原文: 2021 Review: Layer-1’s, Layer-2 Scaling Solutions, & The Future of ETH 2.0 70u

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以太坊在DeFi的总锁仓量(TVL)占比，从2021年1月的96.91%下降到2021年Q4的62.43%。(来源: https://defillama.com/chains)

以太坊成了自身成功的受害者- 以太坊的去中心化及开放性引爆了DeFi革命，但也因为拥堵造成交易费用昂贵，阻挡了许多用户加入。

短期而言，当社群还在等待以太坊2.0升级时，一些L2扩容方案(如rollup方案)、以太坊2.0第一阶段数据层，和各种在2021年被广泛采用的L1区块链，如Avalanche、Solana，正在填补市场对于低交易费和快速交易的需求。

以太坊第二阶段(分片链)的上线时间当今尚未明朗，未来也不知是否会完全依赖L2的roll-up解决方案，这对L1协议、L2扩容方案，以及以太坊2.0的市场产生了影响。

如今，以太坊照常地进行着每天价值百亿元的交易，另有价值超过一千五百亿的资产储存在智能合约建构的去中心化交易所，作为借贷、保险与支付用途。

昂贵的Gas费(交易手续费)使许多人舍弃以太坊1.0，转向其他提供相似应用，但是交易手续费更低廉的去中心且安全的Layer-1区块链。

L1解决方案是具不同效能及功用的原生区块链，如Avalanche, Solana和Terra。L2解决方案则是建立于L1以太坊之上的协议，有更高的吞吐量与可用性。

富有竞争力的L1协议拥有创新的共识算法、区块链架构、及执行环境。与以太坊以及L2方案相比，究竟他们的采用程度成长了多少呢?

DeFi在2021年一月的总锁仓量之中，以太坊的占比是96.91%。而2021年Q4的今日，以太坊的总锁仓量占比是62.43%。

当我们还在等待以太坊2.0成形时，一些L2扩容方案正在解决以太坊拥赌的问题，允许用户用更便宜的交易手续费使用DeFi平台。

问题是，现有的L2扩容方案和桥(bridges)有多少人在使用?

以太坊2.0对其他L1区块链的影响是什么? 2021年看到的解决方案碎片化是否会持续下去?

基于分片技术的以太坊2.0的最终上线会如何影响那些越来越多人采用的既有L2扩容方案?

让我们简短的探索。

使用量比较: 以太坊VS Layer-1区块链VS Layer-2

与其他L1解决方案相比，以太坊现有的L2扩容方案还没有被大规模采用。其他手续费更便宜的L1解决方案，如Avalanche和其他区块链，比以太坊的L2使用量更多。

以太坊当今的交易延迟(time-to-finality)大约是12-60秒，每秒能处理15-30笔交易（tps），但是这样的tps远低于传统支付系统，例如Visa每秒能处理1700笔交易。

以太坊的Layer 2 扩容方案的处理效能则提高到每秒2000-4000笔交易。

相较之下，2021年从以太坊手中夺走DeFi市场份额的Layer-1协议--Solana、币安智能链和Avalanche，已达到了更高的交易吞吐量。在你考虑分片技术和Layer-2优化之前，Avalanche已经实现了小于1秒的交易延迟(time-to-finality)与每秒4500笔交易。

Solana每秒能处理2000多笔交易(tps)，交易延迟(time-to-finality)约13秒，币安智能链则是150 tps，区块时间为3秒。

以下是除了以太坊之外的Layer-1协议总锁仓量概况--领先者是Terra，有200亿美元，币安智能链有169亿美元，Avalanche有126.8亿美元，紧跟在后的是Solana，超过120亿美元。

The Block所提供的上图比较了Layer-1区块链的总锁仓量成长与价格；Avalanche从2021年9月开始一直是表现最好的。

但Layer-2解决方案呢，有多少人使用他们?

在2020-2021年之间，L2解决方案的总锁仓量（TVL）最高只达到了约70亿美元。

下面的图表显示每个L2协议的总锁仓量(TVL)。绝大部分集中在Aribitrum、dYdX和Loopring，这些都是roll-up类型的L2解决方案，后面会说明。

如图所示，手续费更便宜的L1解决方案，如Avalanche和其他一些方案，比以太坊的L2方案的使用量还要多。

举例，越来越多人采用Avalanche C链（与EVM兼容的合约链），截止至2021年12月，其每日平均交易量已超越70万，C链上累计的智能合约数超越7万个。

那将资产从以太坊移到其他协议（如Avalanche等）的桥(bridges)的总锁仓量(TVL)和市场份额有多少呢？

(注:桥是依附于主链之间的协议或区块链)

下图来自Dune.xyz

如图所示，桥的市场份额前三名分别是Ronin，一个为Axie Infinity链游制作的以太坊侧链，Polygon，一个依附在以太坊主链上的plasma方案（子链），以及连接Avalanche C链（EVM兼容合约链）的Avalanche桥，截至2021年12月24日，Avalanche桥已转移了61亿美金。

EVM兼容链及他们的桥上的用户量与活动量在2021年下半年显著增加，部分的原因是L1开发团队及其财政部实行了大量的奖励措施。

其中一例是Avalanche Rush，一个针对Avalanche的DeFi进行的1.8亿美元的奖励计划，吸引用户参与Avalanche的蓝筹DeFi项目，例如Aave和Curve借贷平台。这个计划主要是奖励参与流动性挖况的生态用户。

尽管每个Layer-1奖励计划的目标、范围以及代币分配模型各有不同，多数计划都专注在促进自己生态系统里的DeFi发展。

概观当前的Layer-2扩容方案

Layer-2解决方案进行链下扩容(off-chain scaling)，不在主链上进行交易和运算，确保主链不再拥堵。Layer-1解决方案则是(注:以新型协议)进行链上扩容(on-chain scaling)，在主链上进行交易和运算。

现有的以太坊L2扩容方案包含rollups，(如Loopring、Zksync、Optimism和Arbitrum)；Validium，(如Starkware和zkPorter)；侧链(Sidechains)，(如xDai和Skale Network)；State Channels，(如Celer)；以及Plasma，(如Polygon和OMG Network)。

这些扩容方案各自有独特的改进和权衡，扩容策略之间也可以结合。有些仅限于特定应用，如支付通道，但其余则可用于执行任何合约。

在L2扩容方案之中，Rollups提供了最完善的方案。Plasma链或State channels不支持应用开发；侧链由于采用与主链不同的共识机制，其安全性较差。

Rollups在链下(off-chain)执行交易，完成交易后在链上写入加密证明，证实交易有效，减少占用主链的资源，降低拥堵和gas费(交易手续费)。

以太坊2.0将更加凸显Rollups的扩展性优势；因为Rollups只需要扩展数据层，因此它们可以用于以太坊2.0第一阶段。

Rollups方案提供以太坊一条通往可扩展性的道路，其进入市场所需的时间与其他新型Layer-1解决方案相近，可以说Layer-1参赛者某种程度上是在与rollup解决方案竞争。

L2解决方案的缺点

L2解决方案确实提升了效能，但其主要缺点是加剧区块链的碎片化，且L2解决方案是从性能较差的L1上开发及扩展。另一方面，更具有扩展性的原生L1方案（如Avalanche）则保证更高的安全性，不那么碎片化，也更去中心化，且主链自带更高的效能。

现有的L2方案里，没有单一方案能完整的支持那些任意组合的智能合约。目前大多数用户习惯在L1系统上使用和进行互动，但L2的扩容方案将要求用户改变使用习惯、钱包、预言机和去中心化应用(dApps)，还需牺牲各样安全性。

跨L2方案之间的资产转移体验并不友善，而要进入侧链也需要用到桥，L2项目之间总体上很难进行通讯。

Plasma方案有个特殊的缺点是从L2提取资金的等待时间非常长。

State channels只限于特定应用，不支持通用的智能合约，在使用资金之前须提前锁仓。

零知识证明Rollups虽然比Optimistic Rollups更快且更有效率，但目前零知识证明Rollups并没有一个简单的方案迁移现有的(L1)智能合约到Layer 2。

零知识证明Rollups的设置也需依赖中心化组织，例如开发人员，这破坏了去中心化，有社会工程黑客攻击的风险。

相较于L2解决方案（如Rollups），ETH 2.0分片技术的好处是确保整个系统以完全相同的可验证性和数据访问权限运作，(注:相较于L2的碎片化)。

分片是主链的一部分，不像Rollups或Plasma方案那样需要存款或质押。

以太坊2.0、Layer-1协议和特定用途协议的比较

某些L1协议是为了特定用途，有截然不同的设计、架构和共识。

未来大概率是多个主链共存，(如Ethereum和Solana)，透过一系列的侧链进行交互。

某些为特定用途建造的区块链已经出现，例如，使供应链更有效率；移动和存储不同型态的资讯；追求高的吞吐量以达到更高的交易量等。

大规模且复杂的应用需要客制化的区块链，以解决特定问题，不需要受制于比特币或以太坊等通用区块链架构。(注:EVM设计需通用于各式合约，但客制化的区块链不需如此)

虽然这些为特定用途建造的区块链，可部属于特定情况，例如企业用途，但现有的L2扩容方案、ETH 2.0和各种L1区块链之间的交互，能以低成本且高的吞吐量实现DeFi的愿景，即对大众开放且低成本门槛的金融系统。

什么是以太坊2.0？

以太坊2.0包含多个阶段的升级，为了提升网络的可扩展性，改进自身基础设施，从工作证明共识机制（PoW）转换到权益证明共识机制（PoS）。

以太坊2.0将以更高的吞吐量处理更多交易，减缓目前使一般用户无法使用网络的可扩展性瓶颈，从单一区块链变为多链网络。

ETH 2.0将分阶段推出，第一个称为Beacon Chain（Phase 0），于2020年12月上线。为了转向权益证明共识机制(PoS)，Beacon Chain为以太坊引入了原生质押机制。

ETH 2.0的第二阶段称为The Merge，预计在2022年Q2将Beacon Chain与以太坊主网合并，正式从PoW转向PoS。

在这个阶段，现有的以太坊(1.0)网络将以一个分片的形式移植到以太坊2.0上。

最终阶段是Phase 2.0阶段或分片链，预计在2023年将交易的执行放入分片链。分片扩容技术将所有的操作结果发送到64个新链上，(而非单一区块链)，显著增加基础层的交易吞吐量。

目前的以太坊基础设施是一条线性连接的区块链，非常慢且没有效率。分片链将那条区块链分割，并在分割后的平行链上处理交易。

以太坊2.0的优势是什么？

以太坊1.0最多支持每秒约30笔的交易，但ETH 2.0计画最多支持每秒十万笔交易。

与大多数有较少验证者的PoS网络相比，以太坊2.0至少需要16384个验证者使其更加去中心化且安全。但截至2021年Q3，已有超过二十万的验证者质押超过660万的ETH，总额约140亿美元。

作为比较，Avalanche目前有1205个验证者，Solana有1331个验证者。

以太坊2.0和Layer-2解决方案的未来

由于ETH 2.0有望解决L2扩容方案正在处理的可扩展性问题，自然会有人问，以太坊2.0的吞吐量和速度提升是否会使L2扩容方案变得过时呢?

以太坊上的蓝筹DeFi应用最终应该会出现在L2 Rollups上。

社群的情绪反应和奖励措施将扮演一定的作用。

The Block的文章说，如果未来是以roll-up为中心，那么以太坊2.0将不被用于执行交易，而是用于安全和数据。

我们还不知道以太坊2.0能提供多少的的可扩展性。考虑到以太坊(1.0)的采用和开发会持续增加，即使未来有以太坊2.0，L2解决方案或许仍有价值。

在开发ETH 2.0的的同时，如果rollups可以成功扩容，以太坊(1.0)大概率会维持对DeFi应用的垄断。

而且L2解决方案并不专属于以太坊，也是为了未来的跨链服务场景。

社群的多数将以太坊2.0视为持续发展的长期解决方案，确保以太坊的稳定性，但期望扩展现有以太坊(1.0)生态的L2解决方案也可以有好的发展。

创建以太坊的Vitalik Buterin曾在2020年公开表示，在分片链实现之前，零知识证明rollups可能会主导几年内的扩容方案。

如Vitalik所说的，以太坊2.0的数据容量升级优先于计算能力升级，意思是说在以太坊处理更多交易之前，他将能存储更多数据。

估计在2023年，以太坊2.0迁移的最后阶段将会开启分片技术的智能合约执行能力。

当以太坊2.0和rollup互相协作的时候，理论上会有每秒10万笔交易的计算吞吐量，能让数十亿人采用的规模。

以太坊的开发过程是动态的，需要解决昂贵的Gas费、可扩展性、和其他链竞争的问题，因此以太坊2.0的迁移可能会被优先处理。

原文链接

https://medium.com/coinmonks/2021-review-layer-1s-layer-2-scaling-solutions-the-future-of-eth-2-0-6d4bab27f769

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