撰写：ROUTE 2 FI

编译：深潮 TechFlow

过去几个月，我观察到某些第 2 层解决方案（L2）吸引了大量交易，并看到各种项目在这些 L2 上建立，那么这些 L2 解决方案是什么？

在深入研究第 2 层解决方案之前，了解以太坊主网目前的局面很重要，以太坊主网目前每秒处理约 12 个交易，在高峰网络活动时期，在主网上进行交易的成本曾达到普通加密用户无法承受的水平。这引发了以太坊的可扩展性问题。这个问题的根源在于，网络中的每个节点都需要存储和验证在网络上发生的交易。

第 2 层解决方案的引入是为了应对这一以太坊可扩展性问题。L2 本质上是一条完全独立的区块链，建立在以太坊之上，从而继承了以太坊本身的安全保证。每个 L2 解决方案都有其自己的一套安全保证和权衡取舍。以太坊上最流行的 L2 扩展形式是 rollup，如 Arbitrum、Optimism 和 Base。

Rollup 是能够为 L1 处理交易的 L2 解决方案。通用以太坊交易通常为 156 字节，数据有些密集。因此，rollup 能够在 L2 执行层上处理许多交易，然后将它们打包成一个简洁的交易发布到 L1 状态验证层。通过在 L2 执行层上将许多交易打包成一个，它大大降低了每个交易的 gas 成本。有许多类型的 rollup，并且并非所有 rollup 都是相同的，然而，最流行的全部是智能合约 rollup：Optimistic rollup 和零知识证明 rollup。

智能合约 Rollup 是用户能够将资金发送到 L1（以太坊）上的 Rollup 智能合约的 Rollup，然后该智能合约管理交易和状态的变化。rollup 和区块链的一个关键组件是 merkle 树，本质上，merkle 树是存储每个人资金状态和发生的交易的数据结构，允许 L1 直接在 L2 上验证状态，而不需要下载整个状态。简单地说，用户在 L2 上互动并进行交易（这改变了状态），使用他们的资金，L2 将发送状态更改的 merkle 根给 L1，以便 L1 可以验证该链的状态。

然而，L1 需要某种证明来确保 L2 发送的 merkle 根有效，这就是两个智能合约 rollup 的不同之处。两个主要证明是诈骗证明和零知识证明。

诸如 Arbitrum 和 Optimism 之类的 Optimistic rollup 使用欺诈证明来最终确定状态。

欺诈证明的工作方式如下：

1. L2 节点向 L1 智能合约发布 merkle 根，以及一个小保证金；

2. L1 智能合约默认信任 L2 节点，这就是“Optimistic”一词的来源。L1 Optimistic 地相信 L2 的更新；

3. 但是，这个状态变化在 7 天内不会成为最终状态；

4. 在这 7 天内，有人可以提交证明称发布的 merkle 根是欺诈的，这将导致更新被撤销并处罚 L2 节点，将提交的保证金给予报告欺诈更新的人；

5. 报告人现在能够通过验证状态根更改中发生的所有交易并确认这些交易上的每个签名是否有效，从而证明更新是欺诈的；

6. 如果状态更改在 7 天内没有被质疑，则更新将被最终确定和不可变。

至于零知识（ZK）rollup，它们使用零知识证明。以下是零知识证明的工作方式：

1. L2 节点将 merkle 根以及一个 ZK 证明发布到 L1 智能合约，证明 L2 正确处理了交易并产生了一个新的 merkle 根；

2. 如果 L2 节点试图发布欺诈性更新，他们将无法产生有效的 ZK 证明，因此 L1 智能合约不会接受新的 merkle 根；

3. 一旦 ZK 证明经验证，状态更新会立即落定。

现在，正如我们前面提到的，L2 存在的目的是为了应对以太坊的可扩展性问题，因为主网上的交易/Gas 费用太高。让我们深入了解两个主要的智能合约 rollup 如何计算用户支付的 Gas 费用。

Arbitrum 和 Optimism 都期望用户在它们上面交易时支付两个成本：L2 Gas（执行费）和 L1 calldata（安全费）。L2 Gas（执行费）类似于主网上的 Gas 费用。L2 上的每笔交易都必须支付一个 Gas/执行费，等于交易使用的 Gas 数量，乘以交易附加的当前 Gas 价格：（L2 Gas 价格） x （L2 Gas 使用量）

至于 L1 calldata/安全费，L1 calldata 费用是为了支付将交易发布回以太坊的成本。之所以存在这种费用，是因为汇编器（L2 汇总和将交易发布回 L1 的机制）将不得不支付 L1 Gas 费来在以太坊上发布交易。计算方式如下：（L1 估计 Gas 价格） x （L1 calldata 大小 + L1 缓冲区）

Arbitrum 和 Optimism 的 L2 费用定价方式有所不同，两者之间最重要的区别在于 Optimism 和 Arbitrum 计算 L1 计算成本的方式。Arbitrum 使用为 L1 计算定价的预言机 ——而对于 Optimism，L1 计算包含一个动态开销（标量）变量，Optimism 团队可以调整它来调整 L1 计算成本。

这里需要注意的重要事项是，在 L2 上交易的成本远低于直接在以太坊主网上交易，这也是 L2 如此受欢迎的原因。目前，rollup 对 L2 执行层和存储具有廉价的成本，但为了遵守数据可用性，向 L1 发布数据的成本对用户而言仍然很高。

今年早些时候，有一个名为 EIP-4844 的以太坊提案，它计划在年底启动。EIP-4844 提出添加一种全新的交易类型，允许接受数据块。这些数据块的大小专门设计得足够小，以减少主网链上的存储开销。如前所述，以太坊主网上高昂的交易成本也是 L2 rollup 解决方案发布批次和证明以验证状态更改的主要成本之一。该提案对这个问题的影响是，它可能会显着减少 L1 成本开销。预计 EIP-4844 将使 L1 批量发布成本降低 10-50 倍。

一些流行的 L2

Arbitrum

Arbitrum 是一个旨在提高以太坊智能合约能力的第 2 层解决方案 ——提高它们的速度和可扩展性，同时添加额外的隐私功能。

它的建立是为了解决当前基于以太坊的智能合约的一些缺点 - 如效率低下和高昂的执行成本 - 这些已经损害了以太坊用户体验，并且经常使交易成为一项昂贵的任务。

Arbitrum 使用一种称为 Optimistic rollup 的技术。交易在链下执行，然后以大批量的形式提交到以太网主网作为 calldata。这一流程有助于卸载以太坊目前所承受的大部分计算和存储负担，将其转移到链下。

最受欢迎的协议是 GMX，这是一个永续交易平台。

Optimism

Optimism （OP） 是在以太坊之上的一条第 2 层区块链。 Optimism 受益于以太坊主网的安全性，并通过使用 Optimistic rollup 帮助扩展以太坊生态系统。这意味着交易在 Optimism 上被无信任地记录，但最终在以太坊上得到保障。

Optimism 是以太坊最大的扩展解决方案之一，总锁定价值超过 6 亿美元。它拥有 97 个协议，最大的协议是 Synthetix（SNX），一个衍生品交易所，Uniswap（UNI），一个 DEX，以及 Velodrome（VELO），一个 AMM。

Matic

Polygon（以前称为 Matic Network）是一个由币安和 Coinbase 支持的第 2 层扩展解决方案。该项目旨在通过解决许多区块链上的可扩展性问题来激励加密货币的大规模采用。

Polygon 在单个侧链上拥有高达每秒 6.5 万笔交易，以及不到 2 秒的区块确认时间。

MATIC 是 Polygon 的原生代币，是一个在以太坊区块链上运行的 ERC-20 代币。代币用于 Polygon 的支付服务，也用于 Polygon 生态系统内的用户之间的结算货币。

目前总锁定价值约为 8 亿美元，Quickswap 和 PearlFi 是目前最大的原生协议。

Base

Base 是作为以太坊 L2 构建的，具有支持 dapp 所需的安全性、稳定性和可扩展性。可以让开发者自信地部署任何 EVM 代码库，并从以太坊 L1、Coinbase 和其他可互操作的链上启动您的用户和资产。Base 建立在 MIT 许可的 OP 堆栈之上，与 Optimism 合作。

Base 的总锁定价值为 3.5 亿美元，Aerodrome 和 Friend.tech 是最大的 DeFi 协议。

在 EIP-4844 之前看到 L2 治理代币价格上涨不会让我感到惊讶，因为这种变化可能会吸引更多流量到这些链上。我的假设是，由于用户节省了 Gas 成本，这些 L2 链上的交易数量会增加。