L2 生態系發展迅速，那麼 L2 技術及主流項目有哪些？其面臨的挑戰和完善措施又是如何？
原文：The Layer 2 ecosystem: Scaling blockchain for the future（starknet）
作者：Starknet
編譯：白話區塊鏈
區塊鏈技術持續發展，以太坊在 2024 年 1 月實現了創紀錄的每日 200 萬筆交易。然而，比特幣和以太坊等第一層（L1）鏈之間的可擴展性問題仍然限制了其廣泛採用。
於是，第二層（L2）解決方案應運而生：一系列旨在加速交易並降低成本的技術，同時不損害領先的 L1 網路的安全性和去中心化特性。根據 L2Beat 的數據，L2 擴展解決方案已經改變了以太坊，處理的交易量是以太坊本身的 11-12 倍。
本文探討了 L2 生態系統，包括其關鍵創新、挑戰和未來發展方向。
1、L2 的起源
隨著越來越多的用戶在 L1 上進行交易，這些網路變得越來越慢和昂貴。解決 L1 上的可擴展性問題通常意味著在安全性或去中心化之間做出妥協，而這兩個特徵是所有區塊鏈都希望擁有的。在可擴展性、去中心化和安全性這三個期望的區塊鏈特徵中，只能選擇其中兩個的折衷稱為「區塊鏈三難題」。
解決區塊鏈三難題對以太坊尤其重要，因為它已成為建立去中心化應用（dApp）的首選 L1。在這三個期望的特徵中，以太坊選擇了安全性和去中心化，而以可擴展性為代價。
為了擴大以太坊的用例數量和類型，建立更複雜的 dApp 必須在經濟上可行。
L2 解決方案作為一種解決這些問題的方式出現，透過將與處理交易相關的大部分繁重計算從基礎層轉移到第二層，來提高交易吞吐量，降低成本，並改善用戶體驗。其目標是在利用基礎 L1 區塊鏈的安全性和去中心化的同時實現這一目標。
2、核心技術與框架
現在 L2 生態系統的總鎖定價值（TVL）已經超過 460 億美元，包含了各種具有獨特特性的技術和框架。讓我們更詳細地了解一些最重要的技術：
Rollups（聚合鏈）- Rollups 有兩種類型：樂觀聚合鏈（Optimistic Rollup）和有效性聚合鏈（Validity/ Zero knowledge Rollup）。樂觀聚合鏈預設假設交易是有效的。它們透過防止詐欺的機制，使網路參與者能夠使用「詐欺證明」對預計為詐欺的交易提出挑戰，以證明其無效。相較之下，有效性聚合鏈使用「有效性證明」來證明提交到基礎層的每個交易的有效性。這兩種類型的聚合鏈相比 L1，提供了更高的吞吐量和較低的成本。
狀態通道（State channels） - 狀態通道允許參與者透過將區塊鏈狀態的一部分鎖定到多重簽名合約來進行離鏈交易。參與者可以在鏈外自由交易，最終狀態在鏈上結算。狀態通道提供幾乎是即時的交易和低費用，但在功能和參與者數量方面有一定限制。
Plasma （分片鏈）- Plasma 是一種創建與主鏈錨定的分層側鏈的框架。 Plasma 鏈可以在鏈外處理交易，並僅向主鏈提交定期更新，減輕了 L1 網路的負擔。與樂觀聚合鏈類似，Plasma 鏈使用詐欺證明來對可疑交易提出挑戰。
3. 檢視 L2 生態系統
L2 生態系統正在快速發展，許多項目和倡議正在努力擴展主要的 L1 區塊鏈。雖然有一些解決方案致力於為比特幣帶來可擴展性，例如著名的閃電網絡，它利用狀態通道在網絡上提供更快、更便宜的交易，但在比特幣上尚未出現通用計算的 L2 解決方案。
另一方面，以太坊已經孕育了一個蓬勃發展的 L2 解決方案生態系統。我們將重點介紹其中的主要參與者，並簡要描述它們。
1）有效性聚合鏈（也稱為零知識聚合鏈）
- Starknet：擁有發展最快的開發者社群的有效性聚合鏈，具有本地帳戶抽象化和自己的程式語言（Cairo），優化了可利用有效性證明的能力。
- zkSync：另一個領先的有效性聚合鏈，具有本地帳戶抽象，在以太坊虛擬機（EVM）上運行。
- Scroll：相容 EVM 的有效性聚合鏈，專注於與現有以太坊 dApp 和工具的本地級相容性。
- Polygon zkEVM：由 L2 擴展資深企業 Polygon 開發，zkEVM 是一個與 EVM 相容的有效性聚合鏈。
- Linea：由 MetaMask 背後的公司 Consensys 提供支持，Linea 是一種有效性聚合鏈，可以直接透過 MetaMask 使用。
2）樂觀聚合鏈
- Arbitrum：根據總鎖定價值（TVL）來衡量，是最大的樂觀聚合鏈，與 EVM 相容。
- Optimism：根據 TVL 來衡量，是第二大樂觀聚合鏈，與 EVM 相容。
- Base：根據 TVL 來衡量，是第三大樂觀聚合鏈，與 EVM 相容。
這些項目中的許多仍處於早期階段，通常涉及一段被稱為「訓練輪」階段的集中控制期，這允許進行受控的系統更新和錯誤修復。儘管最初是必要的，但這些訓練輪最終應該被移除，以實現預期的去中心化和無需信任的操作。
L2 解決方案的採用在包括去中心化金融（DeFi ）、非同質化 Token（NFT ）和鏈上游戲在內的各個領域穩步增長。最常用的 L2 類型往往是樂觀聚合鍊和有效性聚合鏈。然而，L2 解決方案的整合並非沒有挑戰。
4. 挑戰與解決方案
儘管 L2 解決方案有著巨大的潛力，但仍需克服一些挑戰才能實現其全部潛力。從使用者的角度來看，與 L2 網路的互動可能會稍微複雜一些，需要額外的步驟，例如橋接資產和管理多個錢包。透過更好地整合錢包、簡化入門流程和提供更直觀的介面來改善用戶體驗，將對推動主流採用至關重要。
這就是為什麼 Starknet 提供了內建的帳戶抽像功能，可以實現更流暢的用戶體驗，例如透過臉部辨識和指紋辨識進行交易簽名（例如，Braavos 錢包提供了這兩種功能）。在 Starknet 上，使以太坊擴展意味著 Web2 風格的用戶體驗與更便宜、更快的交易同樣重要。
5、L2 的前景展望
隨著 L2 生態系統的成熟，我們可以預見一波創新的浪潮，例如在 Starknet 上的本地帳戶抽像功能。已經開始出現將不同 L2 技術的優點結合起來的混合解決方案，為樂觀聚合鍊和有效性聚合鏈提供了雙重好處。有效性證明（如 STARKs）的進步進一步提升了 L2 網路的可擴展性和隱私性。
展望未來，L2 解決方案的未來與區塊鏈技術的整體發展密切相關。隨著 L1 網路的不斷演進和權益證明等新的共識機制的推廣，L2 解決方案將需要適應並與這些變化無縫整合。
未來幾年，我們將看到針對特定用例和應用領域量身定制的 L2 解決方案的蓬勃發展。有些人預測，L2 網路最終將成為使用者互動的主要層，而 L1 將作為安全的結算層。其他人則設想了一個多層次的區塊鏈架構，L2 解決方案相互並行發展，有時在其上方還會有第三層（L3）鏈，以創建一個可擴展且互通的生態系統。
6、結論
隨著 L2 生態系統的不斷發展，開發人員、研究人員和用戶之間的合作與貢獻對於開發強大且用戶友好的 L2 解決方案至關重要。
透過擁抱 L2 技術的潛力，區塊鏈社群可以克服 L1 網路的限制，並為去中心化應用開啟新的可能性。前方道路上充滿了挑戰和機遇，但透過正確的方法和共同的願景，我們可以建立一個可擴展且包容的區塊鏈生態系統，賦予個人權力並改變產業。
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