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Layer2 风起云涌,区块链版华山论剑

imToken 2020-12-22 14:20
摘要:

OMG Network 被收购,各大钱包、交易所着手布局,Layer2 将成为区块链下一个风口?

最近行业的关注点基本在 Eth2,但除此之外,还有很多信息值得关注,比如 DeFi 龙头 Yearn 连续合并五家企业,以及 Genesis Block Venture 收购 OMG Network(Genesis Block 是一家香港 OTC 企业,Genesis Block Venture 是他的姊妹企业)。

LightPaper 第五期:Layer2 风起云涌,区块链版华山论剑

OMG Network 是 SYNQA(原区块链支付企业 Omise,后改名)的子企业,成立于 2017 年,并于同年进行了 1C0。很多数字货币老玩家肯定听说过 OMG 代币的另一个名字 - 嫩模币,足以见得当年 OMG 的币价让一大波投资者享受了区块链带来的红利。

用这样一段陈年往事开篇,是想表达,Layer2 作为区块链扩容解决方案,在很早就获得了不少人的关注,最近的 Eth2 也明确了以 Rollup(Layer2 方案中的一种)为核心的发展路线。所以本期 LightPaper Simon 和王越与大家再来聊聊 Layer2。

注:以下内容经整理后,可能和直播内容略有不同。想听直播的朋友,可以点击顶部音频播放。

浅入浅出,什么是 Layer2?

在 LightPaper 第二期中,曾谈到一个词 - 扩展性。为了方便了解 Layer2,大家再来简单回顾一下这个词的意义。

目前比特币可处理转账 7 笔/秒,以太坊是 25 笔/秒,而 VISA 平均为 4500 笔/秒,峰值则达每秒上万笔。这种业务处理能力的差别,大家就可以简单理解为是「吞吐量」的差距。而想要提高吞吐量,则需要扩展区块链的业务处理能力,这就是所谓的扩展性。

单以以太坊社区来说,解决扩展性的主流方案有两个,一是分片,二是 Layer2。关于分片大家在之前的文章里也有简单先容,这里不做赘述。

关于 Layer2 想法的起源可能最早要追溯到 2015 年的闪电网络白皮书[1]。“Layer” 在英文单词中表示「层」的意思。在区块链世界,像比特币、以太坊,这些公链大家统称为 Layer1,中文可以理解为「一层网络」,其主要作用是确保安全、去中心化及最终状态确定,它能做到全球性的状态共识。而 Layer2 作为二层网络,可以替 Layer1 承担大部分计算工作,从而降低一层网络的负担,提高网络业务处理效率,进而实现扩容。

一款游戏让大家开始重视 Layer2

2017 年底,一款名为 CryptoKitties(加密猫) 的游戏风靡以太坊社区,这款宠物养成游戏,曾经一度造成以太坊网络拥堵,致使用户支付一笔几美金的矿工费,还需要等待 20 小时左右交易才会被打包。当年的致富神话,将以太坊推向神坛。但仅仅一个游戏就造成网络的臃肿不堪,让人们意识到,区块链想要作为全球的价值交换网络,扩容是必经之路。

如果你没有经历过加密猫时代,大家还可以回顾一下前不久的 DeFi 热浪。这股「热浪」将以太坊的矿工费最高推至 1000 Gwei,这是什么概念?我给大家简单说明下,因为合约的复杂性不尽相同,所以不特指操作了哪些 dApp,但基本上我做一笔合约转账,比如质押或 DEX 交易,都要白白消耗 100~200 块钱的矿工费,这还是保守估计。有些时候挖矿规则比较复杂,操作一圈下来,竟然要消耗掉上千块的手续费,这种情况使得很多散户对 DeFi 望而却步,社区里经常听到有人抱怨:”本金还没手续费多,怎么玩?”

这种迫切的形势,让很多 Layer2 企业加快了产品推进节奏并和 DeFi,DEX 项目进行合作,像 Loopring 自己本身就在做基于 ZK Rollup 的 DEX,Synthetix 选择 Optimistic Rollup 做为扩容改进技术,dYdX 和 StarkWare 合作等等。

Layer2 的门派之争

大家之前谈到的 Layer2 并不特指某一项技术,而是一类扩容技术的总称。在这一类技术下,有多种问题解决思路,比如,状态通道(State Channel),侧链(SideChain),Plasma,Truebit,卷叠(Rollup)等。

复杂的是,在不同的解决思路下,还存在不同的流派,比如,Plasma 有 MVP(Minimal Viable Plasma,最小可行化 Plasma),Plasma Cash,Plasma Debit 及 More Viable Plasma 等。Rollup 也有 ZK Rollup,Optimistic Rollup 之分。所以如果你刚接触区块链,也大可不必被这些专业的技术名词绕晕,大家只是做一个简单的概念先容,了解即可。

状态通道(State Channel)

状态通道作为比较古老的 Layer2 方案,其灵感来源于「闪电网络」的支付通道,它是一种「链下」(off-chain)技术,用于实行交易和其他状态更新。比如大家想举办一场区块链上的五子棋比赛,对弈双方是大家的老朋友 Alice 和 Bob,如果基于 Layer1 做的话 Alice 和 Bob 每一次落子,都需要在链上发起一笔交易,而频繁的交易会造成链上网络的拥堵,甚至导致高昂的手续费。为了解决这一问题,大家可以设计一个系统,使 Alice 和 Bob 尽可能减少链上操作,双方通过「链下」的方式更新游戏状态,只要确保双方最终的比赛结果同步到链上即可。这种技术就是「状态通道」。

LightPaper 第五期:Layer2 风起云涌,区块链版华山论剑

但状态通道也存在一个问题就是它的「退出」模式,当主链无法验证通道内是否提交了全部交易时,需要在「挑战期」纠错,这会导致退出时间过长,并且需要频繁的监控主链。

侧链(SideChain)

侧链,顾名思义,就是连接到另一个区块链的区块链。侧链可以通过多种方式运营,比如可信的第三方、联盟链等。和状态通道不同,侧链和所有公链一样,需要有足够的在线矿工来保证网络安全,所以创建和维护一条侧链是需要一定「启动资金」的。这相比状态通道可能会显得有点「笨重」,因为状态通道只需要部署合约就可以了。

但侧链也有自己的优势,比如永久性,通常情况下侧链一旦被创建,就会被永久维护,人们不会去关闭它,而是在侧链上锁定资产,然后再转移到主链。[2]

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Plasma

Plasma 是以太坊社区中出现的第一个试图解决网络处理问题的方案,早在 2017 年被提出[3],最初的 Plasma 白皮书描述了一种「区块链树」的机制,规范模糊且复杂,其实从某种程度来说,它也是一种侧链技术,属于非保管性侧链,如果在 Plasma 链出现任何问题,用户可以安全的推出 Plasma 链,同时防止攻击者制造长久的损害。所以在安全性上,Plasma 是优于其他普通侧链的。

针对该 Layer2 技术,Vitalik 在 Plasma 白皮书发布不久后,于一篇新的论文中简化了这个规范,论文题为 MVP(Minimal Viable Plasma,最小可行化 Plasma)。

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不过 Plasma MVP 也存在一些问题,比如:

  • 在运营商行为不当的情况下,存在批量退出问题

  • 挑战周期过长,而用户想要取钱,必须等待挑战期结束

  • 用户需要监控 Plasma 链上的所有交易

所以在 2018 年年中,即便整个市场的逐渐萎靡,以太坊社区也在潜心研究 Plasma,并尝试对其进行改进,遂提出新的设计 - Plasma Cash。

相较于 MVP,Plasma Cash 有一个主要优势,即通过使用不同的数据模型,可以避免出现批量退出的问题。在 Plasma Cash 中,所有代币都被表示为非同质化代币 (NFT),这使得证明一套代币的所有权变得更加容易。简单来说,用户可以证明自己而非他人拥有对代币的所有权。因此,用户只需要监控他们自己的代币即可,而非整个 Plasma 链的所有交易。 

技术的进步仅仅是一个事物发展的部分因素。2018 年底,随着 ETH 价格持续走低,Plasma 的研发工作也逐渐搁浅。以太坊社区陷入了僵局。虽然新的 Plasma 架构继续出现,并较其前辈略有改善,但以太坊社区未能团结一致,支撑其中任何一个架构。目前社区已经逐渐放弃了 Plasma,认为这条道路荆棘密布,相较于 Rollup,他们还是愿意选择后者。

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其后还有 Plasma Debit 以及 More Viable Plasma 等等,各有千秋,感兴趣的读者可以自行搜索了解。

卷叠(Rollup)

Rollup 是当前最受关注,也是最有可能真正落地的 Layer2 方案。Rollup 更像是一个合成词,如果直接翻译这个词,会有「卷起」「蜷起」这样的意思。Daniel 在直播里也提到有趣的一点,在举办活动时,展台摆放的「易拉宝」英文也叫 Rollup。但在 Layer2 技术方案内,它的中文名称叫做「卷叠」。

针对这个名称,这里可以插一句题外话,在 Vitalik 给 Rollup 起名的这条 Twitter (下图)下边,有一位台湾小哥哥指明了 Layer2 的出处,在电子计算机中有「统计」[5] 的意思,我想这对于 Rollup 压缩数据技术来说,也算是靠谱的说明之一。

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Rollup 最近备受关注的一点原因,我想也和 Eth2 有直接关系。因为 Eth2 分片过于复杂,Vitalik 及以太坊技术团队决定先以 Rollup 为以太坊扩容的首选技术方案。

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和 Plasma 不同的是,Plasma 是将交易处理后的结果同步到 Layer1,大家无法直接通过它上传 Layer1 的数据了解到每一笔交易的信息。而 Rollup 则是通过将数千笔交易打包压缩,然后将处理后简洁的数据同步到以太坊主网中实现 TPS 的提升,解决网络交易处理能力有限的问题。并且,压缩处理后的交易数据中包含了每笔交易的基本信息。[3]

和 Plasma 相同的是,Rollup 也分不同的流派,比较知名的是 ZK Rollup(零知卷叠)和 Optimistic Rollup(乐观卷叠)。

ZK Rollup 通过零常识证明 zk-SNARKs 的密码学技术来确保安全性,ZK 是 zero knowledge(零常识)的缩写。(对于什么是零常识证明大家不必深究,以后的内容大家会讲到)

ZK Rollup =  交易压缩 + 零常识证明(zk-SNARKs)

ZK Rollup 核心思想是在链下达成交易共识,并通过零常识证明保证链下交易状态的安全性,同时压缩交易数据,最后将数据同步至主链,主链在整个过程中只作为存储媒介,并不作为共识引擎。

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ZK Rollup 本身非常适合于支付交易系统,但因为创建证明的成本过高,并且本身无法搭载智能合约,所以依然有很长的路要走。不过,一旦 ZK Rollup 完全开发出来,所有现有的以太坊 dApp 和服务都能够平滑且轻松地迁移过去。

最后登场的是乐观卷叠(Optimistic Rollup),这也是目前 Vitalik 极力推崇的 Layer2 方案。相较于 ZK Rollup,它去除了零常识证明,增加了惩罚机制,作为保证数据安全性的手段。

Optimistic Rollup 可以搭载虚拟机(OVM),所以其应用场景可能更适合 DeFi,dApp 等。

一点想法

从上述堆叠的概念性内容,不难发现每一种方案都各有千秋。从应用场景来看,有的适合做五子棋这样的游戏,有的适合做交易,有的适合做 DeFi,所以这场「华山论剑」很难分出高低。

但大家从实用性及商业角度出发,目前的区块链场景主要还是资产的存储与交易。哪家 Layer2 企业或哪种方案能够打通足够多的交易所、钱包及应用,那么就会在群雄割据的现状下占据更多优势。

最近一段时间,很多项目方都推出了 Layer2 钱包,一些老牌钱包也开始了 Layer2 的布局。如果你是区块链投资者,也可以多多关注 Layer2 项目,我相信最近 1~2 年的时间,Layer2 将迎来一次大爆发。

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