跨层互操作性：互联的Layer 2生态系统的未来

比特币奠定了一个去中心化和点对点数字资产的基础，旨在通过一种独特的无国界、无信任和抗审查的经济安全模型修复破碎的国际货币体系。

以太坊通过引入一个图灵完备的“可编程区块链”平台，可以运行去中心化应用程序，为这个空间带来了急需的灵活性和可扩展性。

随着比特币和以太坊等平台开始获得关注，局限性开始浮现，引发了关于可扩展性问题的辩论。以太坊受到的影响最大，因为大部分活动一直发生在以太坊上，从2017年ICO的繁荣，到现在始于2018年底的Defi时代。

提出了Layer 2解决方案，以帮助解决普遍存在的可拓展性问题，并提高底层Layer 1平台的吞吐量。Layer 2解决方案最早的例子是使用状态通道的比特币闪电网络和以太坊Plasma，这是一种用于以太坊的链下扩展解决方案。

本文讨论了Layer 2扩展解决方案的优缺点，以及Composable 的独特方法如何帮助将Layer 2平台统一起来，以建立跨链和跨层互操作性。

Layer 2扩展解决方案的现状

L2扩展方案是指建立在底层区块链平台(L1)之上的协议，以提高吞吐量，降低运营成本(交易费用)，提高系统的整体效率。

侧链通常与L2解决方案相关，尽管它们有很大的不同，因为L2解决方案继承了L1链的共识安全性，而侧链独立工作，有自己的共识安全性和终结性。

L2解决方案目前的市场状态非常分散。尽管L2解决方案服务于相同的目的，但它们在技术和方法方面都有所不同。如果我们将所有现有的L2解决方案根据其技术进行分类，我们将看到五个不同的类别。

1. Optimistic Rollup

Optimistic Rollup(ORU)是一种L2结构，它利用Optimistic虚拟机(OVM)在L2中运行智能合约，由L1链保护。ORU是防欺诈的，它们依赖于部署智能合约的聚合器，在“rollup区块”中积累大量交易，并将其捆绑发布到L1链上。

一些使用Optimistic Rollup的著名项目包括Off-chain Labs Arbitrum rollup、Fuel Network、Optimism。

2. ZK Rollup

zk-rollup (Zero-knowledge rollup)是一种L2结构，它运行链外计算，并将交易捆绑在“rollup”区块中。然后生成一个SNARK密码证明，称为“有效性证明”，随后发布到L1链上。

zk -rollup只需要有效性证明，而不是所有交易数据，这意味着验证区块要更快、更便宜。它还提供了更快的最终时间，因为一旦有效性证明发送到L1链，状态就会立即被验证。

一些使用ZK-rollup的著名项目包括Loopring、Aztec 2.0、Matter Labs zkSync、Starkware。

3. Validium

Validium与zk - rollupp非常相似，因为两者都生成零知识证明，并将其发送到L1链进行结算和最终结果。唯一的区别是，在zk -rollup中，数据存储在链上，而在Validium中，数据存储在链下，这提高了交易吞吐量和系统效率。

一些使用Validium的著名项目包括Matter Labs zkPorter和Starkware。

4. Plasma

Plasma是由Vitalik Buterin本人和他的团队成员提出的L2结构。它包括使用智能合约和默克尔树创建的被称为“子链”的非托管链。这些子链从L1链中卸载了大量的数据和计算，提高了系统效率和交易吞吐量。

子链和L1链之间的所有通信都由欺诈证明来保护。一些使用Plasma的著名项目包括Polygon (Matic)、Leap DAO、Gazelle、OMG Network。

5. 状态通道

状态通道的概念来源于已经存在了很长一段时间的支付渠道和闪电网络。状态通道是一种L2结构，其中任意的状态转换发生在链下，不仅包括支付，还包括交易和链下计算。一些使用状态通道的著名项目包括Perun、Raiden、Connext。

问题：缺乏可组合性和互操作性

L2解决方案有一个优点；它们在不损害安全性的情况下以相当高的速度解决了可扩展性问题，因为它们都依赖于底层L1协议的共识安全性。它们允许您以低得多的费用执行近乎即时的交易，同时减少L1链上的网络拥塞。

然而，L2协议引入了一组新的问题，使得普通用户和Defi开发人员更难向它们转变。这些L2协议背后的技术是令人难以置信的，但使用它们并非易事，因为它们的复杂性要高得多。让我们来讨论一下这些问题，以及它们是如何阻碍L2生态系统的发展的。

- 分散的市场

我们今天看到的L2协议在孤岛中工作，整个行业是脱节和分散的。L1协议也面临同样的碎片问题，但是已经做了很多工作来桥接这些协议并建立跨链通信和互操作性。

如果我们看看以太坊上的顶级Defi生态系统参与者，他们中的每一个都计划迁移到一个不同的L2解决方案，从而为生态系统创造更多的碎片化。

Uniswap计划在其v3中使用Arbitrum。

Curve正在迁移到zkSync。

Aave正在迁移到 Polygon (Matic)。

这些L2解决方案都没有主导市场，为用户和Defi开发者创造了一个分散的生态系统。Defi开发人员希望通过利用跨链和跨层协议来构建应用程序来保持竞争力，但是分散的生态系统使他们的时间效率低、资源密集，而且容易受到攻击。

- 缺乏可组合性

如果说有一件事改变了互联网的面貌，那就是生态系统中的可组合性。在区块链和defi上下文中，可组合性指的是开发人员可以将不同协议的部分组合在一起构建分散的应用程序的模型。把它想成乐高积木，您可以用无限种方式组合起来，建造有趣的东西。

在L1和L2生态系统中，缺乏可组合性是一个严重的问题，特别是在L2协议中，仍然没有跨层通信和交互的概念。我们确实通过桥接器和封装资产在L1协议之间具有某种程度的跨链可组合性，但当涉及到在它们之上实际构建应用时，它们非常受限。

这种可组合性的缺乏导致了一个支离破碎的生态系统和对开发人员和用户来说都很糟糕的用户体验。

- 缺乏跨层(L2/L2)互操作性

到目前为止，还没有协议可以促进不同L2应用程序之间的移动。在L2应用程序之间移动需要首先移回L1链，这是非常不够的，因为较长的锁定周期(最多几个星期)和大量的碎片。

由于缺乏跨层(L2/L2)互操作性，一个L2网络上的应用程序不能与另一个L2网络上的应用程序通信，导致基础设施孤岛化，增加了复杂性。

跨层的互操作性解决方案

- Composable Finance

通过利用574.2亿美元的Defi经济，Composable Finance正在为互联互通的未来区块链生态系统构建一个跨链、跨层互操作的基础设施。

Composable 将是第一个展示跨层(L2/L2)互操作性的协议，这将允许资产在不同的L2协议之间移动，而无需首先返回L1链。

Composable Finance有两个发展阶段。在第一阶段，他们专注于多层(L2/L2)互操作性，弥合不同以太坊L2实现和侧链之间的差距。在第二阶段，他们将在Polkadot上推出一个平行链，通过允许来自不同L1区块链的智能合约在可组合的Polkadot 平行链上的统一执行环境上运行，从而实现跨链互操作性。

用户可以在不同的链和层之间无缝地移动资产，开发人员可以得到一个具有更高互操作性的跨链和跨层框架，从而抽象出所有的复杂性。

- 以太坊跨层资产互换

如果您想把资产从一个L2链带到另一个L2链，这个过程相当复杂，需要回到L1链，这可能需要长达2周的时间。让我们以部署在ArbitrumL2上的Uniswap v3和部署在zkSync L2上的Curve为例。如果您想将资产从Arbitrum移动到zkSync，您需要将资产从Arbitrum移动到L1 (以太坊)，然后将其移动到zkSync。由于长时间的锁定，这个过程可能需要长达一周的时间。

使用Composable多层解决方案，您可以避免这些长时间的锁定期移动回L1链，而是将资产直接从L2链带来，例如，将资产从Uniswap(Arbitrum)直接带到Curve (zkSync)。

- 与Polkadot的互操作性

Polkadot通过桥提供了与其他链的互操作性。然而，这种互操作性并不是通用的，只支持那些Polkadot桥接的链。Composable Finance平行链将是一个多语言的组装机器，它将合并各种现有的基础设施，如以太坊虚拟机(EVM)、Tezos、ink!以及Solana的eBPF，以便在同一位置运行任何编译的智能合约，并允许它们在同一链上相互通信。

为了确保一个平行链插槽，comable Finance团队最近推出了他们的新“Vault 策略”，允许使用ETH或任何ERC-20代币资产参与他们的平行链拍卖，而不是购买KSM/DOT并锁定它们。

用户将他们的ETH存入一个未解锁的多重签名库，并获得一个收据代币(平行链拍卖代币或pAT)，该代币可以进一步用于铸造他们的多层稳定币，即等值现金(EQLC)。

- Connext

Connext是一个跨链流动性网络，支持EVM兼容链和以太坊L2网络之间的快速、完全非托管交换。就其核心而言，Connext是一个由不同链上的流动性池组成的网络。用户在这些池之间交换价值，类似于Uniswap等AMM DEX。

Connext是一个功能齐全的通用状态通道协议。整个系统依赖路由器(流动性提供者)，路由器为用户交换提供流动性，并从中赚取费用。这种模式类似于Uniswap或PancakeSwap等DEX，用户提供流动性，并根据他们在池中的份额获得LP奖励。

在更高的层面上，这就是在Connext中L2-L2资产转移过程的过程：

用户A将资产A转移给用户B

用户B是一个流动性提供者(路由器)，它将等量的资产B发送给用户A

这两种交易都是有条件的转移，最终用户A和用户B都会解锁他们的有条件转账以获得他们的资产

与Composable Finance不同，Connext非常简单，而且相当有限。它依赖于流动性池和流动性提供商(路由器)，就像DEX一样。只有在路由器为代币提供流动性时，才能交换代币。如果没有路由器为您的代币提供流动性，您将无法执行交换。

Connext目前没有代币。它适合那些能够在Connext之上构建DEX之类的应用程序的开发人员，或者他们能够通过运行Connext路由器为网络提供流动性。它目前支持所有与EVM兼容的链和L2网络，并与任何erc20代币一起开箱即用。

Connext的主网桥和技术在xPollinate上线，您可以测试不同的功能，或者成为一个路由器，并根据您的流动性池份额赚取费用。Connext的另一个优点是它是完全非托管的，Connext以及在Connext上建立的任何项目都没有对用户的资金进行托管。

- Hop Protocol

Hop是一种协议，用于在rollup及其共享的Layer 1网络中以快速和无需信任的方式发送代币。Rollup具有扩展以太坊网络的潜力，但每个rollup都为其应用程序创建一个孤立的环境。

在rollup和Layer 1网络之间移动资产既慢又昂贵，降低了用户使用rollup所获得的节省。Hop协议允许资产直接从一个rollup移动到另一个rollup，从而节省成本并支持应用程序的跨链rollup可组合性。

Hop协议提供了一个可扩展的rollup-to-rollup通用代币桥，允许用户在Layer 1代币和他们的规范的Layer 2表示之间进行转换，而不仅仅是在rollup上创建Layer 1代币的新表示。通用代币桥采用了一种双管齐下的方法:

创建一个跨网络桥接代币，可以快速且经济地从一个rollup移动到另一个rollup，或者在Layer 1上为其基础资产申领。

使用自动做市商在每个rollup上的每个桥代币及其相应的规范代币之间进行交换，以动态地为流动性定价并激励整个网络的流动性重新平衡。

Hop Bridge代币(例如，分别带有“hETH”、“hDAI”符号的“HopETH”、“HopDAI”)是专门的Layer 2代币，可以批量传输rollup-to-rollup并充当Hop中的中介资产协议。每个Hop Bridge代币代表Layer 1Hop Bridge合约中的一笔存款。例如，如果有4个ETH存放到Layer 1Hop Bridge合约中，那么可以从Layer 2 Hop Bridge合约中创建4个HopETH。

相反，Hop Bridge代币可以在Layer 1赎回其基础资产，这将销毁在Layer 2赎回的Hop Bridge代币。当Hop Bridge代币从rollup传输到rollup时，它在原始rollup上被销毁，在目标rollup上被铸造。

通过在每个rollup上使用Hop Bridge代币和自动做市商在Hop Bridge代币和规范代币之间进行交换，用户可以快速、轻松地从一个rollup的规范代币转换到下一个rollup。

通过Hop协议的rollup-to-rollup传输具有高度的可扩展性，因为单个传输不需要任何Layer 1交易。考虑以下场景，Alice拥有Rollup A Canonical ETH，并且想要Rollup B Canonical ETH：

为了方便起见，Alice还可以通过进行单个交易来进行跨链rollup传输。她调用Hop Bridge，Hop Bridge使用AMM将从Rollup a Canonical ETH交换到Alice的HopETH，然后将HopETH发送到其目的地。这一次，Transfer发送指令，在目的地自动交换Hop ETH为Rollup B Canonical ETH。

- Hyphen

Hyphen是另一个旨在通过解决将资产从Layer 2带回Layer 1的痛点而带来跨链流动性的协议。它使用了相同的流动性提供者模型，其中协议在链的两边保持代币流动性，并在第一条链上接受代币后立即在第二条链上转移代币。

如果有太多的单边转移，Hyphen也会自动重新平衡流动性。就像传统的DEX一样，如果Alice想要跨链转移代币，那么她将被收取0.3%的费用，这些费用将直接交给流动性提供者。此外，转账交易费用也从以同一种货币转账的代币中扣除。

Hyphen是Biconomy的一个产品，他们已经在所有支持的链上部署了LiquidityPoolManger合约，所有的流动性都将存储在这些链上。执行者节点是链下的服务器，它们不断地监控这些智能合约，以便进行任何传入的存款交易。

LiquidityProvider费用和转账交易费用只在LiquidityPoolManager智能合约上链上扣除。Hyphen也支持自动重新平衡。运行重新平衡脚本以发现特定链上的流动性是否减少，然后触发重新平衡操作，资金从其他链转移，通过相应的本地桥来平衡流动性。

结论

跨链和跨层互操作性无疑是互联区块链生态的未来。这些跨层生态系统中的新参与者将允许开发者从多个L1链和L2协议中获益，从而减少复杂性和碎片化程度，并构建以前从未实现过的多层应用程序，为最终用户提供更好的用户体验。