ROL:干货 | 深入理解以太坊各个Layer2扩容解决方案

自从Defi热潮席卷以太坊，导致以太坊拥堵，Gas费用创历史新高。我们一直以来关心的以太坊扩容的现实问题：在以太坊2.0尚未推出，更为贴合实际的Layer2方案有望解决以太坊的扩容问题。

这次，分布式课堂邀请了Celer团队的Michael着重讲述「链下」技术，它们包括状态通道、Plasma、RollUp等。

，获得计算机硕士学位。Michael目前在Celer负责对于区块链技术，特别是各种二层扩容技术的研究，他参与了通用状态通道、状态守卫者侧链(SGN)以及HybridRollup等的核心设计和开发工作。）

状态通道

优点：延迟低，实时性高

缺点：用户人数有限，资金利用率低

用途：小额支付/预测市场/球赛马

一般情况下是双方会在链下建立一个状态通道，通过交换私钥进行签名以后的信息，并在链下进行交易。当时比特币比特币实现了名为闪电网络的支付通道网络，把这个状态通道互相连接起来：即使用户没有直接状态通道，也可以通过几个中间节点把它一一层一层地转发过去，相当于channelnetwork。

Luna Classic计划于3月31日升级v2.0.0，计划引入AI功能:3月30日消息，Terra Luna Classic核心开发组Joint L1 Task Force提交了第二季度的计划和预算，其中一项是计划于3月31日升级Luna Classic v2.0.0，其中包含对Cosmos SDK v0.45.13和Tendermint v34.24的升级，以及测试v2.0.0升级和构建测试网，为Ziggy USTC repeg和部署v2.1.0提供技术建议和开发支持。社区已表示支持Joint L1 Task Force小组的Q2计划。核心开发人员和教授Edward Kim表示，该升级对于推进将AI功能引入Terra Classic链的计划是必要的。

Edward Kim此前曾暗示将在链上引入人工智能(AI) 和机器学习 (ML) 解决方案。[2023/3/30 13:35:52]

基本上，状态通道的延迟能做到互联网的延迟。比如说服务器之间的延迟是多少，这个状态通道的延迟就是多少。市面上通过其他链发送交易的速度是秒级的。但是状态通道的话，一般都是毫秒级的。另外，它还有一个优点就是实时性非常高。

状态通道是一种scaleup的手段。scaleup的意思是用技术手段线性地将区块链扩容，比如说像分片。比如说以太坊2.0要启动64个分片，然后它的容量就增加了64倍。而对于状态通道来说，他现在能支持1000个用户同时在线，未来可能最多支持到64000个用户，这个数字还是很低的。

泰国央行计划在2025年批准首批虚拟银行运营:1月16日消息，泰国央行将于2025年批准首批虚拟银行提供服务，此举旨在促进竞争、扩大贷款渠道、降低企业和个人融资成本。泰国央行助理行长Tharith Panpiemras表示，该行计划在2024年颁发三个许可证，大约有10家公司表示有兴趣申请。申请将于本季度晚些时候开放。据悉，在新的许可制度下，虚拟银行的监管将与传统商业银行相同，合格的申请人需要满足一定的要求。

泰国央行指出，虚拟银行不应通过不负责任的贷款追逐利润，不应给予相关方优惠，也不应滥用市场主导地位，对金融稳定、储户和消费者整体构成风险。虚拟银行在运营的头几年将处于“限制阶段”，其中包括密切监控，以防止金融系统性风险。泰国证券交易委员会最近宣布计划对数字资产实施更严格的监管，旨在加强投资者保护。此外，泰国在分析公司Chainalysis的全球加密采用指数中排名第八。（彭博社）[2023/1/16 11:13:34]

尽管状态通道的scaleup是说你节点数量越多，你的网络越大，你的容量越大。这只是一个很美好的设想，实际上它受到了一个很大的限制——lowliquidityutilization。状态通道是要这个双方都把这个钱存到链上的通道，之后再互相进行发送支付。第一步，就是要把钱存到链上去，这个钱是有限的。就是你比如说手上你有1000个以太，状态通道只能发送1000个以太。如果你突然发送一笔2000以上的以太，它就无能为力了。

美国银行：认为美联储可能缩窄加息幅度至50个基点:8月29日消息，美国银行经济学家在一份有关美联储主席鲍威尔在杰克逊霍尔年会上的讲话的报告中称，8月份美国劳动力市场可能依然紧张，但预计美联储下个月将把加息步伐放缓至50个基点，美联储倾向于在可能的情况下小幅加息。预计美联储将在12月前将终端利率降至3.50-3.75%，且预计美国经济会硬着陆。经济学家还表示，美联储的紧缩周期往往以经济衰退告终，不过以历史标准衡量，衰退的程度不一定很深。(金十)[2022/8/30 12:56:23]

因为容量可以扩容，然而资金流动性却没有办法扩容。如果一个用户给另一个用户发送一大笔钱，那中间每一个转发的节点都要有这么大的容量，在现实生活中是不太可能的。等大家把这么多钱都锁到一个状态通道里边，如果只能用状态通道转发的话，这个效率是非常低下。

状态通道只能支持小额支付。像闪电网络其实并不大，可能和资金利用率低是有关系的。另外，把一般的dAPP搬到状态通道是相当难的。我们曾经尝试把五子棋搬到状态通道上。尽管我们写了sdk，让别的项目的开发去用，他们还是觉得这个开发是相当难的。

另外，状态机只适用于这个固定的人数。就是你要把uniswap放在状态机上是不现实的。因为在这个dAPP的用户是无限量的，没有一个固定的用户集。即使你把棋类游戏或是稍大的PC游戏搬到状态通道上，这些游戏也必须写成状态机的形式。他们每一个状态的转移，要非常清楚地写出来。

ETC链上总锁仓量突破70万美元，24H涨幅117.06%:8月17日消息，DeFiLlama数据显示，Ethereum Classic（ETC）链上总锁仓量（TVL）突破70万美元，目前为707647美元，24小时涨幅117.06%。[2022/8/17 12:31:47]

理论上，你可以把任意单机游戏都搬到状态通道上。但现实中没有人会去这样做，除非你是非常不信任游戏服务器。一般来说，预测市场以及球赛马，是可以搬到状态通道上的。

侧链

优点：代码和数据独立

不增加主链的负担

缺点：安全性弱

侧链的本质就是在这个基础层上再搭一个链，然后用完全另外一套验证人。它的整个安全性是分开的：主链有主链的安全性，侧链有侧链的安全性。

主链从POW转到POS会有更强的安全性，但侧链的验证人偏少，安全性也较弱：比如说Cosmos才只有100个验证人。

侧链的TPS取决于它的验证人。验证的人数越多，它的TPS会越低。侧链的延迟是相对低的，比状态通道的毫秒级高一些，比主链的十几秒几十秒延迟低很多。

状态通道的安全性就是双方互相签过名，就具备主链的安全性。只要一方做恶，另外一方都可以提交到主链，把它这个争议解决掉。而侧链的话就是你要信任多数的验证人是好人，所以它的安全性要比主链低很多。

蚂蚁集团副总裁蒋国飞：数字藏品内含新内容、新权益、新体验:金色财经报道，6月30日，由中国文化产业协会主办的中国数字文创行业高质量发展论坛举办。蚂蚁集团副总裁蒋国飞指出，科技与文化正在加速融合，文化产业迎来新的发展机遇。在区块链、AI等技术赋能下，给消费者带来了很多的新尝试新表达，元宇宙的构建也带来了全新的交互体验，进一步推动了文化产业的数字化。数字藏品内含了新内容、新权益、新体验。科技赋能新内容，助力优秀传统文化焕活与传承。此外，通过藏品图案定制实物丝巾，定制实物商品，拓展用户权益，虚实结合新权益，链接数字文创和实体经济。新业态发展，带动文化产业生态繁荣，推动科技能力创新。蚂蚁集团通过科技驱动新体验，迈出元宇宙第一步，发展推出诸如3D互动体验、AI人机交互体验、AR互动体验等。数字藏品刚刚开始，文化与科技的融合仅仅是第一步，未来的深度融合值得期待，会产生全新的发展动能。[2022/6/30 1:42:08]

Rollup/Plasma

Plasma：缺点是无法应用到智能合约上

用户跑节点的负担重

RollUp：优点是数据在链上，

可以随时验证

链下支付可以用任何代币支付

而链上支付只能用ETH

Rollup是19年慢慢火起来的一个概念。和Rollup类似的Plasma，是以太坊上也是V神认为大有希望的一个解决方案。Plasma的问题是它只能够把支付做好，对于稍微复杂的智能合约却无能为力。作恶的一方是不会把数据给你提交上链，以至于这种争议至少要等两个星期才能解决。这个过程是对于用户来说难以接受的。另外，由于Plasma的数据都在链下，用户跑plasma的节点负担是很重的：你跑的时间长了，就会消耗几十个G或者几百个G，是手机无法承受的。

19年有人提出了RollUp，在我看来是一个中间道路。RollUp就是链下的计算+链上的数据+Fraudproof。然后它最关键的一个点就是不是所有数据都在链上，它的链上数据仅仅限于它每一笔交易的输入，但不包括它的最终状态。比如说，你从a走到b，我只是把路径告诉你了；但是你具体在a做了什么事，在b做了什么事，这种状态是记录在链下的。

任何人任何用户都可以去看RollUp的区块，也就是打包后的交易，然后把它这个状态的转移重新更换。如果状态转移是错的，用户就可以在链上提交Fraudproof，并将验证人淘汰掉。因为验证人在链上是有质押的，如果他作恶的话，他的质押会被没收掉。且虽然不是每一笔Rollup都会进行验证，但是验证人会一直跑，一旦发现有Fraud，就可以拿到相应奖励。这个过程可以理解为任何人都可以进行抽查以及督察。

他的好处是数据都在链上，可以任凭用户随时去验证，不会出现像plasma那样的数据可用性问题。且验证的结果具有唯一性，验证人链下把这个智能合约跑一遍，就会发现验证链下的计算是否按照链上的智能合约。从经济学角度来说，一般的验证人不太会去做恶，因为他的质押额太大了。

RollUp和Plasma其实非常类似。只是Rollup把数据放到链上去，FraudProof的过程会非常简单。Rollup的TPS会在主链的几百倍左右，一般是在几百上千的级别；根据不同业务，如果应用简单一些的话，应该可以做到几千级别。而plasma的TPS最高能到上万。

OptimisticRollUP/ZKRollUp

OptimisticRollUP：

可以支持通用的智能合约

缺点：需一到两周时间去跑证明

ZKRollUP：可以支持支付以及DEX

缺点：耗内存和CPU/无法支持智能合约

离落地还有时间

OptimisticRollUP从技术来说要比ZKRollUp简单很多。它的好处是可以支持通用的智能合约。ZK和Optimistic的区别是，FraudProof变成了ValidityProof。这两种验证方式相当于两种不同的思维方式：OptimisticRollUP是乐观思维，就是说相信验证人是不会做恶的；ZK是悲观思维，相信验证人还是会作恶的，所以要生成一个零知识证明，然后和RollUp一起打包到链上去。大家去验证不需要跑状态转移，因为这个转移已经通过零知识证明跑过一遍了。

这就类似法律上的举证证明，是自证清白还是别人证明你是好人。ZKRollUp相当于自证清白。其实，Optimistic和ZK都牵涉到一个最终性的问题。OptimisticRollUP的最终性是比较长的，用户没有跑过这个证明，提现期需要一到两周。这期间系统会给足够多的窗口，让足够多的人去验证这个事情。ZK不会碰到这个问题，因为一旦它的零知识证明上链，它的最终性也就确认了。

那么ZKRollUp的问题是什么呢？它对于这个节点要求是非常非常高的。ZKRollUp就是耗CPU和内存，并需要很强的服务器去做这个打包。而OptimisticRollUP对于打包者的要求并不那么高。唯一要求的就是验证人在链上质押来保证不会作恶。

由于这个ZK的复杂性，导致它目前只能用于一些特定的应用：比如说像那个支付和DEX。另外ZK还包含了零知识电路，它是密码学中非常新的概念，目前存在安全隐患的可能。

HybridRollUp

避免了中心化的问题，引入了侧链做打包人

HybridRollUp是结合了侧链和RollUp。我们发现了一个问题打包者可能很中心化，比如说路印。而ZKRoll因为对打包者要求很高，它的中心化问题更加严重。这会引发一个问题：假设路印的服务器到期以后，机器就会发生宕机，交易所会进入提现模式，相当于变相被解散。为了预防这种风险，我们牺牲了一些TPS，引入了侧链的验证人。

HybridRollUp的好处：第一，不会出现打包人只有一个以及单点故障这个情况，因为这需要一个侧链共同去打包。第二，作恶的可能性更小了，因为需要所有节点共同加强才能去作恶。且安全性是双重的：侧链以及RollUp的双重安全性会防止有人作恶。

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