ROL:深度探究波卡能給Layer2帶來什么驚喜？_以太坊

波卡生態觀察，是我們針對Polkadot生態內的項目，以不同生態位的視角來觀察和分析的一個專題欄目。Polkadot是一個擴展性很強的項目，可容納非常多的生態位，而通過對生態位的觀察，我們既可以感知全局，清晰地了解Polkadot整個發展情況；又可以觀察入微，發現哪些生態位正處于激烈競爭或者一片藍海的狀態。只有更清楚地了解Polkadot生態發展的情況，作為投資者、參與者或者研發者才能更好地把握住Polkadot生態發展的紅利。

背景

如果不是因為最近加密市場行情走低，可能大部分人在以太坊上轉一筆ETH都稍顯費勁兒，畢竟行情的下滑導致了轉賬的人數變少，也使得轉賬費用相應走低，現在一筆轉賬費不到2USDT，這在幾個月前是難以想象的。

盡管現在的gas費看似很友好，但這僅僅是環境變化導致的結果，要知道ETH的擁堵問題已經變成了“老大難”的棘手之事，這也是為什么在幾年前會有眾多公鏈號稱要擊垮以太坊的原因，畢竟擁堵問題和高轉賬費似乎成了詬病，但多年過去，那些在以太坊面前耀武揚威的公鏈們幾乎已經銷聲匿跡，而剩下的只有另一群新興玩家——Layer2團隊。

也許在幾年前Layer2并不被行業所看好，一些當時聲稱要做Layer2賽道的團隊其實已經換了一批，畢竟這個故事聽起來并沒有“超越以太坊”這樣令人心動，但事情發展到了今年，一些改變正在發生，眾多Layer2項目如雨后春筍般冒出，甚至在前一兩個月成為了行業的熱點，融資數額也在不斷攀升，不少項目的天使輪就超過了100萬美元的募資。

因此作為波卡這樣的大生態，我們也有必要了解下其生態內Layer2的發展，也許有人會說波卡不需要Layer2，但Layer2作為一種新興的技術解決方案，我們不能太早的下定論，而從波卡生態中的Layer2項目的發展來，Layer2的潛力也不容小覷，這是值得我們關注和研究的方向。

Layer2到底是什么？

1.Layer2的定義

Layer2，又叫二層網絡，顧名思義，是相對于Layer1來說擴展了一層新的網絡。按照目前比較常見的定義方式，我們對Layer2的描述不能單從Layer2本身來敘述，還要探討Layer1，這就好比若要描述雞蛋是什么，就不得不提及雞究竟是什么一樣。

在比特幣剛誕生之時，僅用于小范圍的價值傳遞是綽綽有余的，不會存在網絡擁堵的問題，而當幾年后，進入比特幣網絡的用戶越來越多時，擁堵便自然發生，這與以太坊的問題相似。如果不是加密貓和以太坊上大量應用的出現，可能大家并不會詬病以太坊的擁堵，而事實是以太坊的發展隨著之后DeFi的大爆發而呈現飛躍式增長，其網絡上的應用也日益增多，擁堵自然成了家常便飯。

而在幾年前我們習慣性把比特幣和以太坊這樣的主鏈稱為Layer1，其上面可以承載網絡的所有功能，包括交易信息、智能合約或者計算工作，正因如此，當所有的功能都在一個“盒子”里完成時，擁堵問題在所難免。

于是，有人想到了通過擴展的方式，提高Layer1的性能，其中就分為兩大類。一類是擴展Layer1層面，這一類的代表就是分片，我們可以理解為原本的Layer1好比是某家會計師事務所A有一萬個會計在計算和記錄賬本，但是每次新算一頁賬本就需要每個會計師都要計算，記賬上并傳給下一個人。但是如果需要記賬的交易太多，他們處理不過來的時候，就會發生拖延，也就是鏈上發生擁堵了。而分片好比是把這一萬個會計師分為50個小組，每個小組只有200人，新算一頁賬本的速度就快了幾十倍。這就是在Layer1層做的擴展。

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在會上，馬智濤分享了行業在構建數字孿生體、營造數實交融的服務場景、助力數據資產化和資產數字化以釋放數據要素價值等三個探索方向。他認為，這三個探索方向，在元宇宙這個領域非常值得去深挖，其中區塊鏈的技術扮演著一個非常重要的支撐的角色。[2023/2/27 12:30:54]

但還有另外一種思路，是把鏈上的一些需要計算的交易拆分出來，通過智能合約和機制把一部分交易放在另一條鏈上來完成，這就是Layer2層面的解決方案。這個解決方案，按照剛才會計師事務所A的比喻來理解的話，相當于是他們把許多需要計算的交易交給了另外一家會計師事務所B來計算，然后會計師事務所B計算好了結果，再返還結果給到A，從而完成了所有交易的記錄。這就是找了外援，也就是第二層網絡，來輔助計算，達到了擴展的效果。

在經歷多種嘗試后，我們現在已經習慣性把比特幣、以太坊這樣的主鏈稱為Layer1，而把其延伸出來作為功能補充或者降低主鏈負擔提供效率的部分稱為Layer2。當然從共識的層面來說，Layer2只是部分共識，其決定意義的依然是Layer1，至此我們大概說明白了Layer1與Layer2之間的關系。

如果非要再用一個比喻形容Layer1和Layer2之間的關系，大概就是總公司和分公司的狀態。所以，當總公司現在已成定局時，發展分公司必然成為了資本追捧的賽道，畢竟還沒有那個最好的分公司產生。

而值得注意的是，波卡本身并不是Layer1或者Layer2，它更貼近于Layer0，或者稱為元協議，而其平行鏈扮演了Layer1的功能，這也是為什么波卡具備了無限擴展性的原因。

2.Layer2有什么意義？

前面我們談到了Layer2的發展是行業的一個重點和熱點方向，那么其背后究竟隱藏了什么樣的魔力，才使其成為了行業當前的“香饃饃”，而我們嘗試從兩個角度去探索這層意義，供大家了解。

2.1性能擴展

首先Layer2最直觀的意義莫過于是給Layer1帶來了性能上的擴展，也就是直戳核心痛點，解決主鏈的擁堵問題或者高額手續費問題，而這在目前的Layer2網絡中似乎已經產生了不錯的化學反應。

例如當前熱門的以太坊Layer2網絡Polygon可以將交易速度降低到幾秒完成，實現了真正意義上的絲滑體驗，而其成本大概在0.00002美元，與以太坊相比可謂是成倍的遞降，因此Layer2網絡確實可以在很大意義上提高主鏈的性能，甚至徹底改變主鏈的刻板映像。

這應該是目前Layer2項目帶來的最為直接的改變，也是最被大家所熟知的方向，而Layer2項目也確實做到了扮演一個合格分擔主鏈壓力的“跟班”角色。

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2.2功能擴展

除了上述提到的從性能上改變主鏈的狀態，還有不少Layer2網絡承載了Layer1的升級功能，他們的存在除了要改善Layer2的功能，還有一部分作用是增加主鏈的功能，例如給比特幣這樣不具備智能合約的主鏈加入智能合約，使其也能擁有像以太坊一般的部分功能，之前我們提及的波卡生態項目ChainX和幾年前大火的RSK都充當了這樣的角色。

而隨著DeFi的火熱以及更多資金進入加密貨幣領域，對交易和資產的隱私保護逐漸成為大家關心的方向，但是像比特幣、以太坊這類在設計之初就沒有考慮過隱私功能的Layer1來說，通過Layer2的方式為其附加隱私計算的功能也是許多團隊努力的方向。

當然，這樣的Layer2項目目前并不是最主流的賽道，畢竟增加功能的效果趕不上針對處理痛點問題來的實在，甚至在波卡生態中，這些功能都是可以通過平行鏈來實現，自然不會那么受到關注，但也不乏一些優質的項目，他們既可以改善主鏈性能，還能給主鏈帶來其他功能，起到如虎添翼的作用。

綜上，我們不難發現Layer2確確實實改變了行業當前的一些格局，甚至會帶來一些意想不到的驚喜，所以才會成為當前的熱門賽道。

當前流行的Layer2技術的基本情況

作為當前的熱門賽道，Layer2的技術也在蓬勃的發展中分化成了幾個方向。我們僅就當前流行的Layer2技術方向展開討論。

狀態通道

狀態通道的本質是由主鏈充當法官的角色，交易雙方通過在主鏈建立一個去中心的制衡機制打開狀態通道，在鏈下進行交易并確認狀態的改變，最終上傳交易的最終結果并關閉狀態通道。主鏈創建一個智能合約充當法官，以確保交易的真實性。

由于瞬時交易是在通道內部進行的，并不會廣播或者記錄在主鏈上，所以狀態通道具有良好的隱私性。同時它也具有即時終結性，非常適合需要長時間里許多狀態更新的參與者。然而狀態通道比較適合具有一組確定參與者的應用程序，并要求參與者保持隨時在線，每打開或關閉一個狀態通道都需要一個鏈上交易。因此具有一定的局限性。所以，狀態通道往往適合小額交易，無法承載像交易所這么大的交易量，并且通道的設置也需要耗費一定的時間。

LightingNetwork、CelerNetwork和RadienNetwork都應用了狀態通道。

側鏈技術

側鏈技術是一種讓主鏈與側鏈之間產生價值交互的技術，側鏈能夠一對一的與主鏈產生聯系，就好像共生。其本質在于主鏈和側鏈的雙向錨定，當主鏈的資產想要轉移到側鏈時，就需要將相應數量的通證進行鎖定，然后再將等量價值的側鏈通證進行釋放。反之，如果通證想要轉回主鏈，就鎖定該數量的側鏈通證，釋放相應的主鏈通證。

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其優勢在于，當主鏈上的交易處理不過來時，能夠把部分轉移部分到側鏈。提高了主鏈的吞吐量。并且當應用主鏈的用戶過多，導致功能難以增加，我們可以通過更改側鏈添加相應的功能，具有較高的靈活性。同時，側鏈架構本質上是一種分片機制，其代碼和數據是獨立的，不會增加主鏈的負擔，避免了數據的過度膨脹。

然而側鏈技術本身也有諸多的缺陷，其復雜度較高、可能存在欺騙性轉賬、有中心化挖礦的風險和軟分叉的風險。當前比較典型的應用是ConsenSys的BTCRelay、Rootstock、Injective、BlockStream推出的元素鏈以及非比特幣的側鏈Lisk。

Plasma

Plasma其實也是一種側鏈，是具有非保持性質的側鏈。Plasma最早由以太坊的V神和JosephPoon在2017年提出，本質上是一條適用于任何用戶之間交易的獨立的區塊鏈，它錨定于以太坊主鏈，并使用欺詐證明來解決仲裁糾紛。

簡單點說，與通常的側臉相比，Plasma將主鏈的交易吞吐量轉移到Plasma上，Plasma將有關交易順序的數據換算成哈希值存儲在主鏈上，并且增加了欺詐性證明的退出機制，使得人們可以通過發送鏈下消息來轉移鏈上資產，這也利用到了主鏈的算力來保障Plasma的安全性。

Plasma極大地提高了交易的吞吐量。然而由于Plasma只是把鏈外的數據放在主鏈上進行公證，所以在數據可用性在存在一定的缺陷。同時Plasma本身不支持低延遲交易，有時候反而會導致交易的延遲。

Plasma的諸多創新獲得了許多項目的關注，Polygon、OMG等都部署了Plasma。但新的技術也在迭代，一項技術的成熟也啟發了Plasma團隊，而提出了更新穎的Layer2解決方案，這就是Rollup技術。

Rollup橫空出世帶來Layer2的新賽道

Rollup的概念可以追溯到2014年，被以太坊聯合創始人VitalikButerin稱為“ShadowChain”，即影子鏈。Rollup建立在“ShadowChain”構想的基礎上，通過在鏈外執行狀態并且僅使用以太坊區塊鏈來實現數據可用性。Rollup的區塊發布或狀態更新僅通過txCALLDATA將一些數據發布到每個事務的主鏈上，從而提高了吞吐量并克服了側鏈的數據扣留攻擊問題。

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Rollup的出現，啟發了眾多關注Layer2賽道的團隊，隨后根據不同的思路，Layer2開始演化出兩條不同的路線，一條是運用了零知識證明的路線，比較有代表性的是ZKRollup和Validium；另一條則是運用了欺詐證明的路線，比較有代表性的是OptimisticRollup。

ZKRollup

ZKRollup是在2018年下半年由BarryWhitehat和Vitalik先后提出的關于OptimisticRollup的改進方案。其本質是將鏈上的用戶狀態的變更壓縮存儲在Merkle樹中，用零知識證明保證其變更過程的正確性，并將證明的Proof提交到鏈上。

其優勢在于，主鏈不需要單獨驗證每筆交易的合法性，僅需校驗Proof的有效性，極大的提高了主鏈的吞吐量。其狀態轉變嚴格的依賴于密碼學證明，保證了安全性。同時數據的可用性可以讓任何人都能根據鏈上存儲的交易數據，還原出賬戶的全局，從而消除由于數據可用性帶來的安全風險。而且在簡單支付、交易和其他特定應用案例中，ZKRollup可以大大的減少鏈上的成本。

然而由于零知識證明的計算成本很高，所以在運行復雜的智能合約上，需要付出較高的Gas費。同時ZKRollup的語言比較復雜，在兼容EVM不是特別的友好，導致其應用受到了一定的阻礙。當前StarkWare、Lien、Tether在ZKRollup都有所部署。

Validium

Validium是以太坊Layer2的一種擴展性解決方案，其所有交易的有效性都使用零知識證明來強制執行。每次從特定用戶賬戶發生的價值轉移都需要得到用戶的授權，從而提高了用戶資產的安全性。

我們可以看出Validium與ZKRollup是有非常多相似之處的，不同的是ZKRollup具備鏈上數據的可用性，而Validium僅具備鏈下數據的可用性。因此，Validium的吞吐量會高得多，但由于其數據可用性在鏈下，并沒有實現完全的去中心化，這會導致其運營者能夠主宰用戶的資產，并且抗攻擊能力差。所以，Validium會更加適合游戲類的DApp，而無法承擔安全要求較高的支付和交易等金融場景。

當前NFT交易平臺ImmutableX，StarkEx、Zk-porter部署了Validium。

OptimisticRollup

OptimisticRollup是Plasma的團隊由一個研究團體轉型成了一家名為Optimism的盈利性初創公司之后，所推出的Layer2解決方案。

MakerDAO 和 OmiseGo 宣布達成穩定幣深度合作:日前，去中心化穩定貨幣團隊 MakerDAO 宣布與 OmiseGo 達成合作。兩個項目將在穩定貨幣金融和去中心化交易方面達成深度合作。MakerDAO 是以太坊上的智能合約平臺，提供去中心化的穩定基礎貨幣 Dai 和衍生金融工具。OmiseGo （OMG）由去中心化交易所、清算行通信網絡、白標簽錢包SDK和基于權益證明共識的區塊鏈網絡組成，實現高速低成本支付并解決支付服務商、網關和金融機構之間的基本協調問題。[2018/4/11]

該團隊推出了Optimistic虛擬機的內部測試環境。OVM基于EVM構建，旨在為Optimism的Layer2方案提供與底層區塊鏈相同的智能合約服務。

OVM可以將所有不同的Layer2方案集合在一起，Plasma、狀態通道和OptimisticRollup等Layer2解決方案已經在OVM上得到了概念驗證。OptimisticRollup在構造上也大量借鑒了Plasma和ZKRollup設計。

OptimisticRollup本質上默認了交易的有效性，是一種基于欺詐證明運算的兼容EVM的Layer2擴展性解決方案。OptimisticRollup具有免信任、免托管、免許可，表達性強等諸多優勢。然而其交易確實時間較長、資金提取延遲，具有一定的風險。

當前區塊鏈文檔傳輸解決方案CargoX、Celer、Metamask都部署了OptimisticRollup。

ArbitrumRollup

ArbitrumRollup由OffchainLabs團隊開發，是針對以太坊Layer2擴容方案。本質上是一個運用了Rollup技術的由以太坊鏈上合約管理的鏈下協議。簡單點說，Arbitrum將實際計算和存儲放在了鏈下執行，而將交易數據進行優化壓縮記錄在以太坊之上以保障安全性，從而提高吞吐量，并降低了交易費用。

基于此，ArbitrumRollup的安全性可以得到保障，并且與以太坊EVM完全兼容。任何人都可以在Arbitrum上部署智能合約，并且具有非常高的可擴展性和低成本。然而由于所有的Arbitrum的交易數據都會被發布在以太坊上，則單位時間內可發布的交易數量仍然受到以太坊的限制，并不能達到完全擴容的效果。

當前Uniswap、SushiSwap、去中心化交易平臺DODO、去中心化交易所Bancor、去中心化衍生品交易平臺MonteCarloDEX在Arbitrum都有所部署。

波卡上的Layer2生態

相比于以太坊、BSC、Solana等做一條綜合性的公鏈的Layer1，波卡生態里作為Layer1的平行鏈則更偏專業化一些，而且對于Layer2來說，波卡本身就有一個驚喜。我們先來看看，波卡生態中涉及Layer2的項目是什么情況。

ChainX

ChainX是基于Substrate框架開發且最早上線的項目，致力于比特幣Layer2拓展、數字資產網關及波卡二級中繼鏈的研究與應用。

早在2019年ChainX就已經成功將BTC跨鏈到ChainX上，并可生成了跨鏈資產XBTC。而XBTC的轉賬可以做到僅需6s，轉賬費用僅需0.00015個pcx，算下來不到1美分。隨后在2019年11月16日，ChainX又發布了比特幣的智能合約平臺，ChainX利用在Substrate領域的開發經驗，將全新的智能合約接入到比特幣身上，從而實現比特幣的新功能。?

ChainX通過跨鏈的方式將BTC與ChainX連接，并為BTC帶來了交易吞吐量的大幅提升，以及轉賬費用的大幅降低，同時也賦予了BTC智能合約的功能，為BTC帶來了性能擴展以及功能上的擴展。

CelerNetwork

CelerNetwork是一個Layer2的平臺，旨在將以太坊、波卡和其他區塊鏈上的快速、安全和低成本的DApp推向大眾。

CelerNetwork最早是做狀態通道的方向的，之后推出了世界上第一個通用狀態通道網絡，而隨著Layer2的各類新興技術解決方案Rollups的出現，CelerNetwork也在運用先進的Rollup技術推動Layer2擴展技術的前沿發展。

2021年2月19日，CelerNetwork便推出了基于OptimisticRollup的DeFi擴容提速解決方案Layer2.finance，旨在以不同的方式使用Layer2的Rollup方案。與其他Rollup方案類似，用戶可以通過對Layer1上的Rollup合約進行存款交易來將資金存入Layer2.finance的Rollup鏈，但是Layer2.finance不會將DeFi協議本身遷移到Layer2上。

目前，建立在CelerNetwork上的CelerX、cBridge、Layer2.finance等應用和中間件已經在游戲、DeFi和區塊鏈互操作性領域吸引了超過一百萬的用戶。

AstarNetwork

AstarNetwork是PlasmNetwork品牌升級之后的新名字，原有的PlasmNetwork更多的是定位為在波卡上實現Layer2技術，如今隨著品牌升級AstarNetwork還有了新的定位，AstarNetwork現在的定位是成為波卡上的dApp中心，它將支持以太坊和ZKRollups等Layer2解決方案。Astar旨在成為一個多鏈智能合約平臺，將支持多個區塊鏈和虛擬機，如EVM和WASM。

不過需要注意的是，Astar的新定位并不是換了一個賽道，反而是在原有的基礎之上換到一個前景更廣的定位。其實Astar做品牌升級是可以理解的，因為按照之前的定位，它想要在波卡上實現各種Layer2的解決方案，而實際上是它基本已經完成了這個目標了。

Astar在建立之初就考慮到了Layer2擁有非常大的潛力，于是在他們在一開始就選擇采用以太坊基金會支持的Plasma團隊，也是之后轉型為Optimism團隊所開發的OVM。這也意味著Astar也將支持所有Layer2協議的虛擬機。

而在今年3月份，Astar完成了另一個重要的Layer2解決方案ZKRollup在Astar上的功能實現。基本算是完成了他們之前的定位目標，所以，Astar轉型并重新定位一個更高更廣大的目標，也可以說是理所當然的了。

對于Layer2來說，波卡本身的驚喜是什么？

可以看出，由于波卡本身是可以全面支持EVM、Solidity的，波卡生態的許多項目，可以很快的將現有的成熟Layer2技術接入到波卡生態當中，再通過轉接橋或其他方式，讓其他平行鏈也能享受到Layer2的功能。但，這還不是波卡對于Layer2的最大優勢。

前面我們提到，對于Layer2來說，波卡本身就有一個驚喜。

這里需要提前給對技術要求很嚴謹的朋友打個預防針，我們稍微拋開一點成見，把Layer2的定義以廣義的角度去理解它，Layer2技術實際上就是將資產先轉移到另一個地方去，進行處理之后再將數據傳回去，以達到在Layer1上實現不了的一些功能。

那么，如果我們仔細看Layer2的技術實現方式，與波卡的轉接橋的邏輯，會發現兩者可以說在某些方面是有異曲同工之妙的。

以目前官方與Interlay團隊正在做的BTC轉接橋為例，如果將BTC通過轉接橋接入波卡后，其跨鏈過來的PolkaBTC，就可以在波卡生態上以更快的交易速度，更低的交易成本實現BTC在性能上的擴容，而另一方面，通過將PolkaBTC與眾多支持智能合約的波卡生態平行鏈進行跨鏈交互，不就可以為BTC賦予智能合約在功能上的擴容了嗎？

如此一來，我們可以理解為，如果把某一條鏈用轉接橋接入波卡生態，就相當于是可以把整個波卡生態都可以看做是這條鏈的Layer2了。

這可以做到什么呢？舉個例子，波卡有龐大的生態，眾多項目的發展方向，正暗合波卡創始人Gavin的思路。Gavin提出，未來的區塊鏈應該是一個多鏈的生態，沒有一條鏈能做到所有的事。這意味著，未來不會是一條鏈囊括所有的功能，而是會變成擁有不同功能的公鏈與其他公鏈通過波卡連接起來，并可以互相操作，互補功能。比如波卡生態中就有專注于隱私計算的項目，專注于NFT協議的項目，專注于DeFi的項目，而這些項目都可以為波卡生態提供可以非常方便接入的某項功能的模塊，讓其他平行鏈獲得比如隱私的功能，DeFi的一些模塊等等。

像BTC這種在功能上除了轉賬以外，干啥啥不行的公鏈，可以通過波卡生態眾多項目方提供的模塊，像組裝樂高一樣為其附加各種功能，這就是波卡對于Layer2最大的驚喜了。

后記

以太坊在DeFi最火爆的時期，其高昂的gas費和低吞吐量讓各大DeFi項目記憶猶新，如果不考慮PlanB，勢必會導致用戶的流失。所以，眾多DeFi項目紛紛出逃以太坊，選擇在各大公鏈都部署自己的應用或者轉移到Layer2的陣地中。

而Polygon作為Layer2的知名項目，在最近幾個月中大放異彩，知名DeFi項目如Aave、Sushiswap、Curve和1inch等，以及OpenSea和Decentraland等主流應用紛紛集成到了Polygon上，以至于Polygon在鎖倉量和交易量上都得到了巨大的增長。截止目前，Polygon已經有47.8億美元的總鎖倉量了。雖然，總鎖倉量并不能很準確的表達一個生態的發展，但是它也或多或少的代表著這么多體量的資金對Polygon的信任。

如今，Kusama插槽拍賣正在如火如荼的進行中，而波卡的插槽拍賣也會很快的上線，樂觀一點預計能在8月開始拍賣。從目前的Kusama的插槽拍賣情況來看，擁有Layer2功能的Astar的先行網Shiden很可能會獲得第三個Kusama插槽資格，相信在波卡生態中也會有類似的情況發生。

屆時，波卡生態會很快就擁有Layer2的功能，對于想要遷移到Layer2的DeFi項目來說，波卡上就有可以承載的平行鏈了。另外，正如我們最后提到的波卡本身就是對Layer2來說的一個驚喜，當波卡插槽開始拍賣時，我們就可以期待比特幣跨到波卡生態后，享受這個驚喜，最直接的體現就是圍繞著跨鏈到波卡上的BTC，DeFi項目會如何爭奪BTC的份額，這將是一出波卡生態爆發的好戲。

感謝ChainX，PatractLabs對本文的支持。

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