L2 生态系统发展迅速，那么 L2 技术及主流项目有哪些？其面临的挑战和完善措施怎么样？
原文：The Layer 2 ecosystem: Scaling blockchain for the future（starknet）
作者：Starknet
编译：白话区块链
区块链技术持续发展，以太坊在 2024 年 1 月实现了创纪录的每日 200 万次交易。然而，比特币和以太坊等第一层（L1）链之间的可扩展性问题仍然限制了其广泛采用。
于是，第二层（L2）解决方案应运而生：一系列旨在加速交易并降低成本的技术，同时不损害领先的 L1 网络的安全性和去中心化特性。根据 L2Beat 的数据，L2 扩展解决方案已经改变了以太坊，处理的交易量是以太坊本身的 11-12 倍。
本文探讨了 L2 生态系统，包括其关键创新、挑战和未来发展方向。
1、L2 的起源
随着越来越多的用户在 L1 上进行交易，这些网络变得越来越慢和昂贵。解决 L1 上的可扩展性问题通常意味着在安全性或去中心化之间做出妥协，而这两个特征是所有区块链都希望拥有的。在可扩展性、去中心化和安全性这三个期望的区块链特征中，只能选择其中两个的折衷被称为 “区块链三难题”。
解决区块链三难题对以太坊尤为重要，因为它已成为构建去中心化应用（dApp）的首选 L1。在这三个期望的特征中，以太坊选择了安全性和去中心化，而以可扩展性为代价。
为了扩大以太坊的用例数量和类型，构建更复杂的 dApp 必须在经济上可行。
L2 解决方案作为一种解决这些问题的方式出现，通过将与处理交易相关的大部分繁重计算从基础层转移到第二层，来提高交易吞吐量，降低成本，并改善用户体验。其目标是在利用基础 L1 区块链的安全性和去中心化的同时实现这一目标。
2、核心技术和框架
现在 L2 生态系统的总锁定价值（TVL）已经超过 460 亿美元，包含了各种具有独特特性的技术和框架。让我们更详细地了解一些最重要的技术：
Rollups（聚合链）- Rollups 有两种类型：乐观聚合链（Optimistic Rollup）和有效性聚合链（Validity/Zero knowledge Rollup）。乐观聚合链默认假设交易是有效的。它们通过防止欺诈的机制，使网络参与者能够使用 “欺诈证明” 对预计为欺诈的交易提出挑战，以证明其无效。相比之下，有效性聚合链使用 “有效性证明” 来证明提交到基础层的每个交易的有效性。这两种类型的聚合链相比 L1，提供了更高的吞吐量和较低的费用。
状态通道（State channels）- 状态通道允许参与者通过将区块链状态的一部分锁定到多签名合约来进行离链交易。参与者可以在链外自由交易，最终状态在链上结算。状态通道提供几乎实时的交易和低费用，但在功能和参与者数量方面有一定限制。
Plasma（分片链）- Plasma 是一种创建与主链锚定的分层侧链的框架。Plasma 链可以在链外处理交易，并仅向主链提交定期更新，减轻了 L1 网络的负担。与乐观聚合链类似，Plasma 链使用欺诈证明来对可疑交易提出挑战。
3、审视 L2 生态系统
L2 生态系统正在快速发展，众多项目和倡议正在努力扩展主要的 L1 区块链。虽然有一些解决方案致力于为比特币带来可扩展性，比如著名的闪电网络，它利用状态通道在网络上提供更快、更便宜的交易，但在比特币上尚未出现通用计算的 L2 解决方案。
另一方面，以太坊已经孕育了一个蓬勃发展的 L2 解决方案生态系统。我们将重点介绍其中的主要参与者，并简要描述它们。
1）有效性聚合链（也被称为零知识聚合链）
- Starknet：拥有发展最快的开发者社区的有效性聚合链，具有本地账户抽象和自己的编程语言（Cairo），优化了可利用有效性证明的能力。
- zkSync：另一个领先的有效性聚合链，具有本地账户抽象，在以太坊虚拟机（EVM）上运行。
- Scroll：兼容 EVM 的有效性聚合链，专注于与现有以太坊 dApp 和工具的本地级兼容性。
- Polygon zkEVM：由 L2 扩展资深企业 Polygon 开发，zkEVM 是一个与 EVM 兼容的有效性聚合链。
- Linea：由 MetaMask 背后的公司 Consensys 提供支持，Linea 是一种有效性聚合链，可以直接通过 MetaMask 使用。
2）乐观聚合链
- Arbitrum：根据总锁定价值（TVL）来衡量，是最大的乐观聚合链，与 EVM 兼容。
- Optimism：根据 TVL 来衡量，是第二大乐观聚合链，与 EVM 兼容。
- Base：根据 TVL 来衡量，是第三大乐观聚合链，与 EVM 兼容。
这些项目中的许多仍处于早期阶段，通常涉及一段被称为 “训练轮” 阶段的集中控制期，这允许进行受控的系统更新和错误修复。尽管最初是必要的，但这些训练轮最终应该被移除，以实现预期的去中心化和无需信任的操作。
L2 解决方案的采用在包括去中心化金融（DeFi）、非同质化 Token（NFT）和链上游戏在内的各个领域稳步增长。最常用的 L2 类型往往是乐观聚合链和有效性聚合链。然而，L2 解决方案的整合并非没有挑战。
4、挑战与解决方案
尽管 L2 解决方案有着巨大的潜力，但仍需克服一些挑战才能实现其全部潜力。从用户的角度来看，与 L2 网络的交互可能会稍微复杂一些，需要额外的步骤，比如桥接资产和管理多个钱包。通过更好地整合钱包、简化入门流程和提供更直观的界面来改善用户体验，将对推动主流采用至关重要。
这就是为什么 Starknet 提供了内置的账户抽象功能，可以实现更流畅的用户体验，例如通过面部识别和指纹识别进行交易签名（例如，Braavos 钱包提供了这两种功能）。在 Starknet 上，使以太坊扩展意味着 Web2 风格的用户体验与更便宜、更快的交易同样重要。
5、L2 的前景展望
随着 L2 生态系统的成熟，我们可以预见到一波创新的浪潮，比如在 Starknet 上的本地账户抽象功能。已经开始出现将不同 L2 技术的优点结合起来的混合解决方案，为乐观聚合链和有效性聚合链提供了双重好处。有效性证明（如 STARKs）的进步进一步提升了 L2 网络的可扩展性和隐私性。
展望未来，L2 解决方案的未来与区块链技术的整体发展密切相关。随着 L1 网络的不断演进和权益证明等新的共识机制的推广，L2 解决方案将需要适应并与这些变化无缝集成。
未来几年，我们将看到针对特定用例和应用领域量身定制的 L2 解决方案的蓬勃发展。一些人预测，L2 网络最终将成为用户交互的主要层，而 L1 将作为安全的结算层。其他人设想了一个多层次的区块链架构，L2 解决方案相互并行发展，有时在其上方还会有第三层（L3）链，以创建一个可扩展且互操作的生态系统。
6、结论
随着 L2 生态系统的不断发展，开发人员、研究人员和用户之间的合作与贡献对于开发强大且用户友好的 L2 解决方案至关重要。
通过拥抱 L2 技术的潜力，区块链社区可以克服 L1 网络的限制，并为去中心化应用开启新的可能性。前方道路上充满了挑战和机遇，但通过正确的方法和共同的愿景，我们可以构建一个可扩展且包容的区块链生态系统，赋予个人权力并改变产业。
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