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区块链技术持续发展，2024年1月，以太坊创下每日200万次交易的记录。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限制了其广泛采用。为了解决这些问题，第二层（L2）解决方案应运而生。这些技术旨在加速交易并降低成本，同时不损害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。本文将探讨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且昂贵。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。这种在可扩展性、去中心化和安全性这三个期望特征中只能选择两个的折衷，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，通过将处理交易的大部分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，实现更高的可扩展性。
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。以下是一些最重要的技术：
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”来验证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。以下是一些主要参与者的简要描述：
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，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，与EVM兼容的有效性聚合链。
-Linea：由MetaMask背后的公司Consensys提供支持，可以直接通过MetaMask使用的有效性聚合链。
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（如Braavos钱包提供的功能）。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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