Layer2是什么？为什么它们很重要？

举个简单的例子，一个公司业务量庞大，于是他开了一个子公司，把一些业务交由子公司处理。这里的母公司就是 Layer1，子公司就是 Layer2，通过这种方式，母公司的负担就减轻了。

首先，我们需要定义Layer1是什么：Layer1网络是基础层，或者说是区块链的底层基础设施，也称为主网络或主网，它不仅定义了生态系统的核心规则，还可以验证和完成交易，如以太坊、比特币和 Solana 等示例。

Layer1区块链通常从强调去中心化和安全性开始——这两者都是任何健全网络的核心原则，并且（除了一些例外）由多元化的全球开发人员和参与者（如验证者）网络维护。

由于缺乏任何中央权威或监督，这些平台要求技术本身具有与生俱来的安全性，以保护用户免受诈骗和攻击。安全和全中心化在设计中的优先级，加上维持功能齐全所需的大量资源，使得Layer1通常缺乏可扩展性。

虽然一些开发人员认为区块链无法在安全性、去中心化和可扩展性之间实现平衡（也称为区块链三难困境或区块链不可能三角），但Layer2解决方案，例如以太坊上的 Rollups 和比特币上的闪电网络，其实也是用于解决这些问题的一种方案。

什么是 Layer2？

Layer2 是指建立在Layer1之上的一组链下解决方案（独立的区块链），可通过扩展提高性能。

把它想象成一个餐厅厨房——如果每个订单都必须由一个人从头到尾在订单确认和交付之前完成，那将是一个非常缓慢的过程，一个小时只能完成几个订单。但是第 2 层就像准备站——有一个用于清洁和切割食物的站、一个用于烹饪的站、一个用于组装菜肴的站——能够集中精力并更有效地完成每项任务。时机成熟时，最终的人员可以将每个组装好的菜肴与订单进行匹配，并在将其发送到最终目的地（客户）之前进行确认。

Visa 等支付平台也使用类似的系统。Visa 没有单独管理来自供应商的数千笔日常微交易，因为这些交易会在几分钟内阻塞网络，Visa将它们分成批次，定期在银行系统中结算。然后，银行通过其内部相当于结算层的交易来存储和分类交易。在这种情况下，Visa 将成为Layer2 ，而保存交易记录并定义金融行业规则的机构则为Layer1。

以太坊通过诸如Optimistic Rollups和ZK Rollups

等技术实现这些功能，可以减轻主网管理交易的负担，从而实现更大的交易容量和吞吐量（每秒更高的交易量），所有这些都带来了更加无缝和实用的用户体验。以太坊上Layer2的示例包括 Arbitrum、Optimism、Loopring 和 zkSync 等解决方案。

为什么Layer2很重要？

虽然去中心化和安全性是以太坊主网的特性，但随着市场普及，该网络每天交易量已经超过 150 万笔，由于主网每秒只能处理大约 15 笔交易，网络活动频繁的时期通常会导致数据拥塞。这反过来又导致 Gas（交易费用）上涨并拖累了应用程序的性能。尽管这在现在的熊市不明显，但显然我们不可能一直处于熊市。

为了解决这些问题，Layer2 将以太坊扩展为Layer1网络之上的单独区块链。如前所述，它通过集成并受益于以太坊强大的去中心化安全模型，Layer2通过智能合约进行通信并帮助减轻主网交易的沉重负担。本质上，Layer1处理的是安全性、数据可用性和去中心化，而 Layer2 处理与交易相关的扩展。

在大多数情况下，Layer1的主要功能包括：

用于保护和验证网络的节点网络

区块生产者网络

主要的区块链和交易数据

相关的共识机制

而Layer2的不同之处在于：

降低费用：Layer 2将多个链下交易捆绑到单个 Layer 1 交易中，这有助于减少数据负载。他们还通过在主网上结算交易来保持安全性和去中心化

更实用：通过每秒更高的交易量和更低的费用的综合优势，Layer 2 项目可以专注于改善用户体验和扩大应用的使用范围

大多数可扩展性问题都与去中心化有关。与拥有封闭且拥有监管的传统银行不同，区块链的交易和数据管理必须经过一系列系统性步骤，例如在网络（有数千名验证者）上接受、验证和分发，保持安全性和透明度。

Layer2 是如何工作的？

Layer2 协议提供了第二个框架，其中交易可以与Layer1分开进行。这意味着将由主链执行的相当数量的工作可以转移到第二层，然后，Layer2 应用程序将交易数据发布到Layer1，并在区块链分类帐和历史记录中得到保护。

与任何其他开放平台一样，Layer2 的可访问性也有所不同。有些可以被一系列应用程序使用，而另一些只能满足特定项目。

Rollups

Rollups 是一种特定的Layer2解决方案，它在主网之外执行数百个事务，将它们汇总为单个压缩数据，然后将数据发布回主网，以便任何人在认为可疑时进行审查和验证。通过这样做，Rollup 不仅继承了以太坊的安全性，还可以将 Gas 费用降低 10 到100 倍。

虽然 Rollups 都有助于存款、取款和验证证明，但 Rollups 具体方案存在细微的变化，例如 Optimism 和 ZK rollups。

Optimistic Rollups

Optimistic Rollups 与以太坊主链并行，运行所有交易，然后将数据发布回Layer1，由于交易成本更低，用户被激励在这些Layer2上进行交易。如果怀疑存在欺诈交易，可以通过欺诈证明对其进行质疑和评估。在这种情况下，Optimistic Rollups 将使用可用的状态数据运行计算。与 ZK Rollups 相比，这意味着退出 Rollup 并将资金撤回到 Layer1 的时间会稍长一些，但Layer2 上的用户仍然会收到快速交易确认。

一般来说，Optimistic Rollups 能够与以太坊虚拟机 (EVM) 和 Solidity 兼容，这意味着以太坊主网上的任何应用都可以在Layer2上复制。

Optimistic Rollups 的几个案例包括 Arbitrum、Optimism 和 Boba。

侧链

从 XDai 和 Polygon PoS 等项目可以看出，侧链是一个独立的、与 EVM 兼容的区块链，它并行运行并通过桥与主网交互。由于它们使用单独的共识机制并且不受Layer1 的保护，因此在技术上它们不被视为Layer2。

侧链的工作方式与以太坊相同，因为它也是对 EVM 进行建模。但是侧链项目方的风险更大，因为用户信任他们的是项目方的资金，而不是协议本身。

Validiums

Validiums，例如 StarkWare，使用有效性证明（类似于 ZK Rollups），但不将数据存储在Layer1。Validiums 多个有效链可以彼此并行运行，并且每条都能够每秒处理大约 10000 个事务。但是，由于需要更专业的语言，因此对通用智能合约的支持有限。

侧链和Validiums都是与以太坊并行运行并通过连接到主网的桥与资产交互的区块链。它们不会从以太坊本身获得安全性或数据，考虑到潜在的安全和信任影响，因此不被视为像 Optimistic 或 ZK Rollups 那样的Layer2，但是两者都提供了类似Layer2较低的交易费用和高吞吐量。

ZK Rollups

与 Optimistic Rollups 相比，ZK Rollups 生成加密证明来验证交易的真实性。这些证明称为有效性证明或 SNARK（简洁的非交互式证明）或 STARK（可扩展的透明知识论证）

ZK Rollups 更有效，因为它能够维护所有传输的状态，这些状态仅通过有效性证明进行更新。由于 ZK Rollup 不需要整个交易数据，因此更容易验证区块并将 Token 转移到Layer1，有效性证明已经验证了交易的真实性。

zkSync 和 Starkware 都使用零知识证明的解决方案，但也有区别，：

虽然 Starknet 在技术上是一个 ZKRollup，但它实际上是 Validium，Cairo VM 的当前架构不允许用户通过 L1 强制执行任意交易

Validium 的机制与 ZK Rollup 非常相似，但有一个区别是 ZK Rollup 中的数据可用性是在链上的，而 Validium 将其保持在链外。这允许 Validium 实现更高的吞吐量——需要付出中心化的代价，比如Validium 的运营商可以冻结用户的资金，而 zkSync 是完全去中心化的。

我们已经介绍了主要的Layer2（如Optimistic rollups、ZK Rollups 和侧链等），但生态系统是不断变化的，一些方案也最终被放弃，例如 Plasma 和状态通道。

由于这些 Layer2 处于初期，与在主网上进行交易相比，仍然存在风险和不同程度的错误。还值得注意的是，尽管利用了主网层的安全性，但Layer2也只有在启用了欺诈证明的情况下才是真正安全。

跨链桥（用来将资产转移到Layer2）也处于开发的早期阶段，具有很高的风险。建议在参与任何Layer2之前，通过如 L2BEAT 等信息网站进行彻底的尽职调查。