Layer 2赛道群英荟萃 ETH2.0忙碌前行 未来公链如何发展

以太坊拥堵以及高昂的Gas费用让其生态上的Dapp应用头疼不已。

为了打破这种境遇，以太坊于2019年开始推进ETH2.0项目，引入了两个在以太坊 1.0 中并不存在的部分：Casper FFG PoS机制和分片链（Shard Chains）。

ETH2.0整体规划、进度

ETH2.0整体规划至少分三个阶段推出：Phase 0(阶段 0)、Phase 1(阶段 1)、以及Phase 2(阶段 2)。

阶段0于 2020 年上线，阶段1和阶段2将于随后几年发布。其中，只有阶段0有充实的规范，并且定期会被更新。

阶段 0：以太坊 2.0 的第一个阶段，将实现 “信标链”（Beacon Chain）。以太坊2.0的设计者希望把信标链打造成以太坊2.0生态系统的中心，并成为所有其他分片的安全和验证根源；

阶段 1：以太坊2.0的第二个阶段。阶段1的目标，是关于分片链的内容达成共识，而不是就其意义达成共识。该阶段将集成分片链（Shard Chains）。

分片链是一种可扩展性机制，它能实现并行交易、存储、及信息处理。将大大提高运行效率；

阶段 2：以太坊 2.0 的第三个阶段，分片链会从简单的数据容器过渡到结构化的链状态。该阶段或于 2021 年或 2022 年上线。该阶段可能会加入类似状态租赁（State rent）这类新鲜的概念，或者将重新引入智能合约，包括账户、合约以及ETH转账和取款等功能将恢复。

阶段2将实现跨分片转账和合约调用、构建执行环境从而支持在以太坊 2.0 上构建可扩展的应用。除此之外，阶段2还有未知性。

除以上三个阶段外，ETH2.0可能会在阶段3引入链下储存状态，将尽可能多的状态转移到链下处理，链上不用存储整个状态，而是存储一些状态信息和聚合器，用户将负责在链下存储完整的状态。

当用户想要与状态进行交互时，他们会在交易中包含当前状态的证明。这样运行验证节点的资源要求比原先会低很多，从而提高整个网络的运行效率。

后续开发中分片智能合约也将成为ETH2.0的关键环节，每个分片独立储存，不能与另一个分片直接交互，届时可能通过同步或扩容来解决分片间交互问题。

目前ETH2.0尚未成熟之际，但通过对以太坊2.0升级的梳理我们会发现，这次升级是一次将市场活跃的升级思路和架构叠加运用的过程，升级结果和兼容度可能将要交由市场来验证了。

所以Layer 2在这个特殊的阶段诞生。

主流Layer 2方案

1.Layer 2起源

前文已经提及以太坊低下的交易速度以及高Gas费给整个生态参与者带来极大的不便利，在ETH2.0无法立即落地的背景下，Layer 2成为过渡阶段最好选择之一，V神也在社区推广Layer 2的方案。

Layer 2方案是具备价值捕捉能力且有持续发展潜力的。

2. Layer 2各种技术分类及特点

顾名思义，Layer 2指建立在基础层网络上的第二层网络解决方案，基于以太坊Layer 1负责处理所有部署在以太坊上应用的运算和转账，目前处于超负荷运转的状态。所以通过Layer 2解决扩容性问题和高Gas费问题。

目前主流的Layer 2有状态通道、侧链、Plasma、Optimistic Rollups、Zk Rollup等等。我们对这些解决方案做个简单的阐述：

状态通道（State Channel）

状态通道指用户之间直接建立一条通道，这类方案无法真正解决以太坊拥堵问题。

侧链（SideChain）

基于以太坊另外运行一条公链，然后把大部分的运算都转移到这条公链上，最后将结果反馈到以太坊上。但是侧链的安全性问题却无法得到保障，侧链推广难度较大。

Plasma

Plasma 指可扩容自主智能合约，Plasma技术操作思路是链下操作，将结果反馈至主链。通过跟主链的有效配合，来保证足够的安全性。

但用户必须对 Plasma 链进行监控，因此普通用户体验感不佳。

Optimistic Rollup

Optimistic Rollup是一种使用OVM在二层网网络上启用智能合约的结构。该构造大量借鉴了plasma和zkRollup设计 。

OR方案安全性能得到保障，但验证期过长。需要等候两周左右的时间，对使用者来说过长的周期影响太大。

ZK Rollup

ZK Rollup基于零知识证明的二层扩容方案(layer2)，ZK Rollup数据可用性可以让任何人都能根据链上存储的交易数据，还原出账户的全局状态，从而消除由于数据可用性带来的安全风险。

但其缺点是计算量大，技术难度高且难以支持虚拟机。

不过ZK Rollup正在推出图灵完备的虚拟机，所以将来很有可能取代Optimistic Rollup。

Arbitrum Rollup

Arbitrum Rollup 是一个由以太坊链上合约管理的链下协议。

Arbitrum Rollup需要有验证人（缴纳保证金），验证节点虚拟机的运行速度直接决定了虚拟机的运行速度。

发生争议断言时，节点会产生分叉，形成一棵平行的未来之树。

以太坊的Layer2对公链格局的影响