在以太坊 2.0 到來之前，如果計算複雜、用戶熱度高的應用能夠選擇遷移至 Layer 2，以太坊網路擁擠問題可以得到一定程度緩解。只是目前來看，短時間內要想大規模用上部署在 Layer 2 的 DeFi 項目，仍有待時日。下文即將帶讀者更深入了解 Layer 2 生態的發展現狀與問題。本文由專欄作者 BlockBeats 撰稿，不代表動區立場。
（前情提要：以太坊基建團隊成員：Ethereum 2.0主網，有望在 11 月正式上線！）
鏈上擴容並不是一個「新」問題。
早在 2017 年，以太坊和比特幣壅堵、無法滿足用戶需求的弊病就已經顯現了，從那時起，陸續有開發團隊提出相應的解決方案，只是隨後而至的熊市降低了人們的交易熱情，這類方案也就淡出了投資者的視野。
直到今年 5 月份，隨著流動性挖礦及 Uniswap 的火爆，人們再次發現：Gas price 一路飆升到 500 Gwei，未確定交易數達 14 萬餘筆。
有人調侃，以太坊的性能都不足以提供一個 DeFi 項目的正常使用。
也因此，鏈上擴容的問題又重新成為了熱議的話題。
延伸閱讀：Defi 也無力回天！天價手續費不改善，或成為「以太坊長期市場」的成長天花板
談到擴容，就不得不提到區塊鏈的不可能三角問題。
對一條公鏈來說，安全性、去中心化程度、可擴容性三者不可兼得。
理論上，為確保去中心化程度及安全性，鏈上的每一條資訊都需要通過所有節點的認證才能達成共識，這意味著一條鏈的吞吐量就等於一個節點的吞吐量。
人們嘗試從多個角度來解決擴容問題。最直接的方式就是從不同維度「修改」這條鏈：小到調整區塊大小、嘗試不同共識算法，大到改變鏈的組成及數據傳輸結構——每種改變都會不同程度地妥協系統的去中心化程度和安全性。
利用分片技術是一種新的嘗試：讓每一分片處理各自片中產生的交易。
延伸閱讀：總整理｜以太坊的 Layer 2 生態，現在發展的怎麼樣了？
想法很美好，但目前分片技術在區塊鏈上的應用還不成熟，諸多問題尚未被解決，尤其是跨片通信與互操作性。
鏈下擴容算是唯一還算成熟的技術。這一方案的主要邏輯是將一層主鏈負擔減到最低，二層完成應用邏輯。能夠實現這一方案的原因是並非所有的交易都需要達成全局共識，並非每一筆交易都需要改變全局狀態，一層公鏈只需要負責保證公共可驗證性就已足夠。
從上圖可見，以太坊的 Layer 2 項目已經非常豐富，但以太坊依然會堵，為什麼 Layer 2 的應用很少有人用呢？
為更深入了解 Layer 2 生態的發展現狀與問題，筆者與 Layer 2 項目 Matic 創辦人兼 CEO JD（Jaynti）Kanani 和 Celer Network 的聯創董沫博士進行了討論。
在下文中，我們試圖以最一線的視角回答一個核心問題：為什麼 Layer 2 看似成果顯著，但為什麼離我們還是那麼遠？
Layer 2 的生態發展
即便不曾體驗過 Layer 2 帶來的便捷，大家或多或少都聽說過 Layer 2 項目或者代幣。
從技術架構來說，Layer 2 方案百花齊放，比如適合大規模轉帳的 zkRollup，Optimsm 和 Offchain labs 在做的 Optimistic Rollup，Celer 提出的 Hybrid Rollup 和狀態通道網路，以及一些還在堅持 Plasma 的項目。
DeFi 熱潮興起後，Celer Network 的董沫博士明顯感受到了市場對底層基礎設施的態度轉變：
Layer 2 生態其實一直都在穩步推進，開發者也是越來越活躍，隨著以太坊擁堵問題再次顯現，開發者對 Layer 2 的關注也在不斷的增強。
延伸閱讀：乾貨｜深入理解 OVM (Optimistic Rollup)：兼容 EVM、以太坊Layer 2擴容方案大躍進
不光是開發者關注，更重要的是，不同公鏈也在佈局自己的 Layer 2 擴容生態，包括 Polkadot，Oasis Labs，Nervos 等等。
那麼，在如此眾多的方案中，這些項目面對的最大技術難題又是什麼？
不同的路徑中間，擺放著各式不同的路障。
Matic 的JD 認為：
對於 Matic 的 Plasma 解決方案而言，大規模退出問題十分棘手。
Matic 的 Plasma + PoS 混合架構中 PoS 數據可用性層最大程度地減輕了退出問題。應用多個驗證節點取代單一節點的認證能夠將欺詐及數據可用性問題縮減至近乎為零。
董沫告訴筆者：
Celer 的 Hybrid Rollup 雖然沒有 Opitmistic Rollup 中『誰來決定交易打包的順序和與主鏈的連接』問題，以及『如何設計出塊節點的激勵機制來避免交易 censorship』的問題，還有『如何盡量加快交易確認的延遲』的問題
但『如何幫助輕節點監控交易的有效性』的問題仍然存在。
在與一線開發者的討論中，我們發現，目前狀態通道網路其實已經沒有什麼尚未突破的難點了，它基本上已經是一項能進入生產環境使用的技術——基於 Celer 的遊戲平台 CelerX 每天都在使用狀態通道技術，用戶已經能在無感知的情況下使用著區塊鏈技術與支付平台。
但或許很多人都很疑惑：為什麼即便已經有那麼多的 Layer 2 解決方案，為什麼這次 DeFi 熱潮的衝擊下，以太坊網路還是會如此壅堵？
JD 認為造成這種割裂的原因主要有兩個，一是開發者問題
對大多數開發者們來說，他們希望在不改變原有程式碼的情況下，將應用遷移至 Layer 2。因為對程式碼進行任何改動會涉及到可觀的審計及維護費用。
但如果 Layer 2 項目方能夠讓應用開發者們簡單的完成遷移，這將在一定程度上促進開發者遷移的意願。
其次是用戶端的問題。
對用戶來說，選擇使用以太坊主鏈，還是 Layer 2 應用是一件非常棘手的問題。用戶需要明白使用兩者的利弊；或者說，Layer 2 項目方能直接讓用戶實現無感地與 Layer 2 進行交互。在沒有合理的激勵措施下，將資產在一層與二層間轉移對於用戶來說是極具挑戰性的。
此外，董沫也認為，進出 Layer 2 的過程往往比較複雜，這個對於技術和用戶都是門檻，同時對於生態更是門檻。Layer 1 的基礎設施（Infura，瀏覽器，輕客戶端，交易所支持等等）已經比較完善，而在應用遷移到 Layer 2 的過程中，還需要有相應配套的基礎設施，這些東西都不難做，但是需要一點時間。
DeFi 項目適合部署在 Layer 2 上嗎？
讓我們再回到 DeFi 的問題上來。DeFi 應用中的多頻、複雜交互是導致本次以太坊擁擠的本質原因，那麼 DeFi 應用是否適合部署在 Layer 2 上呢？
董沫認為，理論上來說非常適合，Layer 2 可以極大地降低交易成本。但這裡面的核心難題還是之前提到的兩點：生態支持和時間的檢驗。
目前，DeFi 繁榮的生態是非常依賴應用的組合性的，單木不成林。這種組合性其實在一些基礎性協議，比如 Maker、Uniswap 的長期運行和檢驗後迎來的綜合性爆發。
從開發者的角度看，最適合 Layer 2 的，可能是那些類似於 dYdX、Loopring DEX 等這種相對來說不依賴組合性的 DApp，然後慢慢再聚沙成塔的一個過程。
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除了內生生態，外部生態的環境也很重要。
大家可以想像一下，如果沒有交易平台的支持：你挖了基於 Layer 2 的 YAM，如果還要等很長時間才能轉回到 Layer 1，之後發送到交易平台再完成交易的話，可能市場價格早就變了。
此外，雖然理論上這中間不存在安全性問題，但實際上，無論是工程化，還是生產級的產品質量，都需要時間的檢驗和信心的積累。
據了解，近期已經有部分 DeFi 項目（EasyFi）遷移至了 Matic，包括上文提到的去中心化衍生品交易平台 dYdX 也遷移至了基於零知識證明的 Layer 2 解決方案 StarkWare。
如何給 DeFi 選擇 Layer 2 方案？
對於這個問題，可以先對 zk Rollup、Optimistic Rollup 和 Hybrid Rollup 的優劣勢做一個簡單的對比。
zk Rollup
根據 Celer Network 的董沫的介紹，zk Rollup 的特點是二層區塊的交易數據（calldata）和零知識證明上鏈之後，交易有效性就能立刻確認。
而由於零知識證明的特性，正確性驗證是很簡單的操作，可以直接在 Layer 1 完成驗證，確認即時性比較高，適合轉帳。
當然，這個方案也有缺點。首先驗證鏈路的構造沒有一個通用的解決方案，所以目前沒有很好的辦法做到很廣義的虛擬機邏輯。
簡單來說，zk Rollup 必須對每一個用例定制；其次是程序正確性的驗證相對複雜，要對多項式 curcuit 做驗證；最後是二層打包節點負擔重、成本高、計算零知識證明所需時間長，用戶延遲的體驗角度仍然比較差。
Optimistic Rollup
而 Optimistic Rollup 主要的缺點是它本身的交易延遲有點高。
這個延遲甚至比 Layer 1 還要高，但它的優點是可以支持無限參與者的任意智能合約邏輯。
一次可以打包很多，在董沫看來：
交易排序和打包機制沒有很好的解決辦法，只是需要比較複雜的礦工剩餘價值拍賣（MEV auction）的機制來選擇打包節點，且容易出現 censorship 的問題。
除此之外，Celer 的 Hybrid Rollup 方案有點像混動車，將 Optimistic Rollup 以及 Celer 的 SGN 結合在一起，
優點是可以解決 Optimistic Rollup 交易延遲比較高的問題，同時解決了區塊打包中的交易排序和付費問題。
董沫表示。
當然，不是所有的交互都有那麼高的安全性要求，只有涉及到交易時的操作安全性要求會比較高，但很多應用的數據交互並不需要那麼高的安全性要求。
因此，我們大概可以這麼考慮：很多對安全性要求不高的操作可用側鏈來確認，與此同時，還可以在同一條側鏈上組合多個 Rollup 來達到應用層類分片的效果，提高可組合性。即使確認出現了問題，還是可以通過最終的主鏈確認，進行事後的糾錯。
在明確了各類 Rollup 解決方案的優缺點後，筆者認為各類 DeFi 應用可按照需求選擇與項目特徵最匹配的擴容方案：
- 對於去中心化交易所以及各類支付平台，應用中需要進行大規模轉帳，zk Rollup 將會是合適的解決方案。應用 zk Rollup 的去中心化交易所 Loopring 就是一個很好的例子，另外近期 Tether 也在考慮將 ERC-20 的 USDT 遷移至 zk Rollup 的 Layer 2 上。
延伸閱讀：Layer 2｜手續費飆升不停！USDT 現整合進「OMG Network」，望應對以太坊交易堵塞 - 若應用內需要執行複雜的合約邏輯，且對吞吐量要求較高，那麼 Optimistic Rollup 或者 Hybrid Rollup 的機制與此類應用比較契合。合成資產平台 Synthetix 嘗試使用 Optimistic Rollup 來大幅提升預言機報價頻率，以此解決在一層網路會遇到的交易暫時停滯問題。
在 Rollup 解決方案中，Hybrid Rollup 盡量優化降低了延遲，提高用戶體驗，但對於安全性做了一定的妥協。因此許多底層 Layer 1 項目，像以太坊、波卡、Near、Conflux，都選擇了使用 Celer 的狀態通道作為他們的二層擴容解決方案。
在以太坊 2.0 到來之前，如果計算複雜、用戶熱度高的應用能夠選擇遷移至第二層網路，以太坊網路擁擠問題可以得到一定程度緩解。
而隨著 Layer 2 的解決方案逐漸成熟，在技術難點逐一被解決、用戶體驗被進一步優化後，未來也一定會有更多的應用會選擇遷移或直接部署在二層網路。
只是目前來看，短時間內要想大規模用上部署在 Layer 2 的 DeFi 項目，仍有待時日。
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