深度精读：Layer2 扩容方案比较
自 Ethereum 2015 年诞生以来，其生态日益丰富。但与此同时， Ethereum 网络的可拓展性无法满足快速增长的需求，每秒只能处理约 15 笔交易，导致交易费用居高不下，许多应用无法大规模普及。
为解决该问题，开发者提出了不少解决方案，Layer2 正是其中一种。Vitalik Buterin 曾表示，Layer2 是 Ethereum 扩展的未来，用 Layer2 实现 Ethereum 的扩容，可以巧妙保全它的去中心化。本文我们就从 Layer2 的运作方式、常见方案、主流项目和发展现状等方面来进行了解。
什么是 Layer2
Layer2 字面意思为二层网络，相对的，当前的 Ethereum 主网称为一层网络（Layer1）。
Layer2 的目的是为了扩展主网，通过将主网上的大量计算动作转移到 Layer2 上进行，再将计算好的结果反馈给主网，从而提升主网的吞吐量以及其他性能。简单来讲，这个过程就类似于为了让一条拥挤的道路容纳更多的车辆和行人，从而通过搭建高架桥的方式来实现。
在该过程中主网不需要经历任何结构变化，因为转移后的计算动作在 Layer2 上是独立进行的。因此，部分 Layer2 可以在与主网有相同安全保障和去中心化的前提下实现高吞吐量，同时节省矿工费。
值得注意的是，这和侧链并不同，侧链是一条独立的区块链，有自己的安全机制。Layer2 一般依赖于主网的安全性，它仍然是整个网络的一部分。
Layer2 常见方案
基于 Layer2 的基本运作方式，以下我们从各个方案对压缩数据处理方式的差异来介绍 Rollup、Plasma、状态通道和 Validium 这四类扩容方案。
Rollup
按照确认压缩数据有效性方式的不同，Rollup 可分为 ZK Rollup 和 Optimistic Rollup。
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ZK Rollup 采用零知识证明来保证链下数据的有效性，上传压缩数据时会提交相应加密证明。采用该方案的项目有 zkSync、Starkware。
优点：资金和证明一旦提交到主网，便可即时验证；交易数据存储在主网，安全性和去中心化程度较高；包含数据少，因此可扩展性高。
缺点：有效性证明计算量大；节点运营者可以影响交易顺序。
优点：兼容 EVM 和 Solidity；交易数据存储在主网上，安全性高；不执行计算，可扩展性方面更高。
缺点：使用欺诈性证明，挑战期确认时间较长；如果交易有争议，会产生更多数据；节点运营者可以影响交易顺序。
Plasma
Plasma 主张在链下执行交易，在主网上进行结算，并使用欺诈证明来仲裁争议。采用该方案的项目有 OMG 网络、Polygon。
优点：与主链的交互少，交易速度快、成本低；安全性高且可以实现无监管。
缺点：不支持通用计算，支持的交易类型较少；等待期较长；Plasma 需依托运营商存储数据；交易无法回滚，数据不可用；拥有挑战期，提款有延迟。
状态通道
状态通道主张只提交第一笔和最后一笔交易到主网，其他交易在链下处理后提交证明给主网。类似于比特币常用的闪电网络。采用该方案的项目有 Celer Network、Raiden Network。
优点：不需要等待区块打包时间，效率高；吞吐量极高，理论上可以实现无限 TPS；通道参与者之间进行的链下交易可以立即结算；非常适合有大量交易的两方。
缺点：创建和结算通道的时间和经济成本较高；需要在支付通道中锁定资金；不支持开放参与，应用场景有限。
Validium
Validium 也采用零知识证明来保证数据有效性。不过与 ZK Rollup 不同的是 Validium 的数据可用性保持在链下。采用该方案的项目有 DeversiFi 和 ZKSwap。
优点：没有提款延迟；不容易受到可防欺诈系统所面临的某些经济攻击；有效性证明保证数据真实性。
缺点：对一般计算/智能合约的支持有限，需要专用语言；生成 ZK 证明需要很高的计算能力；交易无法回滚，数据不可用。
Layer2 四大主流项目
Layer2 的四大主流项目 Arbitrum、Optimism、zkSync 和 StarkWare。
Arbitrum
2021 年 5 月，Arbitrum 发布测试网后，一举成为最受关注的 Layer2 项目。l2beat 数据显示，截至 2022 年 8 月 5 日，Arbitrum 以超 24 亿美元的主导地位领先，占据 Layer2 总锁仓量的近 52%。
另外，据 DefiLlama 数据显示，去中心化交易所 GMX 以超 2 亿美元的数额占据 Arbitrum 总锁仓量的 27.85%，其余排名靠前的分别为 Curve、Stargate、SushiSwap。在 DefiLlama 展示的 100 个 Arbitrum 生态项目中，锁仓量超 100 万美元的有 38 个。
总体来说，Arbitrum 作为主导 Layer2 的项目已经成型。生态涵盖了钱包、交易所、桥、基础设施、DeFi 和 NFT 等各个领域。
Optimism
Optimism 是首批 Layer2 项目之一。今年 5 月宣布发行代币 OP，在推出 OP 代币并空投之后，Optimism 的用户数量和锁仓量曾短时超过 Arbitrum。DefiLlama 显示，截至 8 月 5 日，Optimism 的锁仓量（12.2 亿美元）占据 Layer2 总锁仓量的 25.15%，排名第二，仅次于 Arbitrum。
其中，AAVE 以 3.81 亿美元的数额占据其锁仓量的 41.08%，其他超过 1 亿美元的项目有 Synthetix 和 Velodrome。
zkSync
zkSync 是欧洲团队 Matter Labs 推出的一款 Layer2 扩容方案，于 2020 年 6 月在 Ethereum 主网发布。截至 8 月 5 日，zkSync 的总锁仓量为 6543 万美元，去中心化交易所 ZigZag 为该网络上锁仓量最大的应用。
今年 2 月，Matter Labs 在 Ethereum 测试网上发布了zkSync 2.0，并称之首个 EVM 兼容的 zk Rollup，这意味着用户可以通过 zkSync 体验别的 EVM 生态项目。整体来看，zkSync 生态的很多应用还未正式上线，相比于 Arbitrum 和 Optimistic，还处于很早期的状态。
StarkWare
StarkWare 由 StarkWare Ltd. 于 2021 年 6 月在测试网上发布，并于当年 11 月上线主网，可以通过 STARKs 实现主网扩展。
数据统计，StarkWare 的锁仓量仅占 Layer2 总锁仓量的 0.02%，与 zkSync 一样，目前仍处于发展初期。目前 StarkWare 也是四大 Layer2 项目中唯一不兼容 EVM 的项目。