LAYER:不同Layer 2路徑的比較研究及Raydius介紹_區塊鏈幣圈幣種知識大全

隨著使用需求的不斷擴大，以太坊的性能瓶頸逐漸凸顯，底層擴展性不足的問題極大的限制了應用程序并同時影響了用戶體驗。近年來，許多研究和工作都致力于解決這一矛盾，包括對以太坊核心協議進行升級的第一層擴展技術和構建于基礎以太坊協議之上的第二層擴展技術。雖然Layer?1和Layer?2解決方案并不互斥，兩者共同作用才能為以太坊社區提供更好的發展前景，但在以太坊主網的架構限制和Eth?2.0仍未上線的情況下，Layer?2在現階段被投入了更多的關注，同時也取得了巨大的進展。

相比于Layer?1升級核心協議的直接解決方案，Layer?2采用了迂回的方式來解決當前吞吐量和交易速度掣肘的問題，核心思想是將本應在主網上處理的交易轉移到Layer?2上進行，只在必要時才使用Layer?1來保證交易的順利進行。雖然這種技術理念使得大部分Layer?2是在犧牲掉一定安全性和通用性的情況下才換來吞吐量和成本的改善，但由于其很好的平衡了交易成本、交易速度、用戶體驗等方面，因此Layer?2擴容技術對很多安全性和確定性要求相對不高的應用具有很強的吸引力。

經過幾年的努力，以太坊社區中涌現了多種采用了不同技術路徑的Layer?2方案，隨著時間的推移和越來越多的技術路徑加入競爭，不同方案的優勢和缺點也逐步暴露在了使用者和投資者的面前。

范一飛：推動不同運營機構錢包間、數字人民幣錢包與銀行賬戶間的互聯互通:9月10日消息，中國人民銀行副行長范一飛表示，在技術實現方面，發揮好指定運營機構各自優勢和專業經驗，持續開展技術迭代保持整體先進性，充分利用現有金融基礎設施，支持與傳統電子支付系統間交互，推動不同運營機構錢包間、數字人民幣錢包與銀行賬戶間的互聯互通，實現安全與便捷的統一。（新京報）[2021/9/10 23:15:14]

作為初代Layer?2方案的狀態通道技術，非常適合參與人數確定且需要在一段時間內多次交換更新狀態的應用，它采用了“挑戰期”這一設定來滿足安全性的需要，同時由于交易發生在通道內部，可以為用戶提供很好的私密性。但由于“挑戰期”的存在而引入的活性假設，使得用戶或其受委托方需要一直監控Layer?1以便防止交易的對方在提交狀態更新時作惡，而長時間在線對于用戶來說是很不友好的。同時，由于每次在交易成員變動時需要對狀態通道的法官合約進行修改，這非常不適用于存在大量一次性交易和短時交易的應用。

與狀態通道一樣，Plasma也是一種管理鏈下交易的技術，同時依靠底層的以太坊區塊鏈來實現其安全性。但不同的是，Plasma提供了一個可擴展性框架，可創建依附于以太坊“主”區塊鏈的“子”區塊鏈，使得可以在子鏈上執行許多復雜的操作，在與主鏈保持最低限度交互的情況下，運行擁有數千名用戶的整個應用程序。但Plasma仍然引入了與狀態通道相同的活性假設，同時還引入了數據可用性假設，即用戶需要相信運營者會提供所有交易數據，以便在需要時使用這些數據來驗證交易的正確性，這要求Layer?1與Layer?2?之間需要經過檢查點溝通數據，因此使得退出時間非常長。此外，狀態通道和Plasma都不支持智能合約，這嚴重限制了需要具備EVM兼容性的應用。

財政部官員：美國正在權衡不同加密貨幣稅收模式的優缺點:金色財經報道，美國財政部高級官員表示，美國正在制定國內加密貨幣稅務處理的規則，并就不同模型提供的優缺點進行辯論。該部門稅收政策辦公室高級顧問Erika Nijenhuis表示，其中一種選擇專注于風險（如國際通用報告標準），還有一種方法是專注于稅收義務（通過報告交易）。Nijenhuis稱，問題在于每種方法給交易所等加密貨幣參與者帶來的負擔，以及每種方法所提供的好處，如增強合規性。[2020/11/20 21:25:32]

由于狀態通道和Plasma存在的原生缺陷和在應用場景中的限制，采用這兩種技術路徑的項目目前基本處于停滯期，少數的團隊還在堅持推進，整體來說活力不強。在這種情況下，亟需另一種可以兼顧容量、速度、安全、可用等方面的全新Layer?2技術路徑來解決狀態通道和Plasma存在的問題。Rollup是繼兩者之后最新一代擴容方案的概念統稱，核心思想是將多比交易批量打包處理，以實現與Layer?1盡量少的交互以顯著降低gas成本。同時，由于Rollup采用以太坊中的calldata來匯總Layer?2上的交易，這使得任何用戶在任何時候都能從Layer?1中獲取Layer?2的交易信息，因此避免了數據可用性假設這一掣肘Plasma應用的缺陷。

金色相對論 | 肖臻：央行的數字貨幣與Libra的區別主要還是潛在應用場景的不同:在今日舉行的金色相對論中，關于“央行的數字貨幣與之前facebook準備推出的Libra相比，在技術上有什么區別”北京大學計算機系研究員、博士生導師肖臻表示，目前官方還沒有公布央行數字貨幣的技術細節，一種說法是將在技術上保持中性，既不排斥基于區塊鏈技術的實現，也不排斥其它實現方案。Libra已經公布了初步實現代碼，這個代碼還有很多不夠完善的地方，但是看得出來是基于區塊鏈技術實現的，類似于聯盟鏈。技術區別主要還是潛在應用場景的不同。Libra聲稱的目標1000 TPS，也就是每秒鐘處理一千個交易。它目前的開源版本還遠遠達不到這個性能，但是即使我們假設將來它達到了這樣的性能，跟國內雙十一、春節搶票這樣的場景相比，在性能上仍然要相差好幾個數量級。所以，我覺得央行發行的數字貨幣在技術實現上比較大概率會更像傳統的分布式系統，而不是比特幣那樣的區塊鏈記賬方式。Libra目前設計的性能指標無法直接應對廣大消費者，當然將來可能通過分片、分區等技術提高性能，但是也很難提升到為27億facebook用戶服務的目標。[2019/8/15]

目前的Rollup項目從具體實現方案上又可以分為ZKRollup?(ZKR)?和OptimisticRollup?(OR)兩類，分別利用密碼學中的零知識證明和博弈機制中的欺詐證明來確保網絡和數據的安全性，而安全性對于擴容技術至關重要，這也是Rollup成為目前最被看好的Layer?2技術的最重要原因之一。ZKR的理念很簡單，是利用將計算和驗證分開進行，即所有資金由主鏈上的智能合約持有，而計算和存儲則在鏈下執行，每個?Rollup區塊都會生成一個狀態轉換零知識證明，并通過主鏈合約進行驗證，以此來提高吞吐量并降低交易成本。OR則同時借鑒了Plasma和ZKR的設計，它基于Layer2的數據對Layer1的狀態進行了“樂觀”的預測，將交易不斷的向前推進，除非有人發布了不正確的狀態轉換，其它運營者或者用戶則可以指出不合法的交易并回滾不正確的區塊、懲罰惡意驗證者。

獨家 | 董天一：技術變更受制于不同團體的利益之爭:POW共識機制近日遭V神質疑能耗大、易形成算力集中。對此，IPFS布道者董天一在接受金色財經獨家采訪時指出，PoW每年的確消耗了非常多的資源，這是事實，但PoW仍然是經過實際證明的當前很好的方案。PoS剛剛開始試驗，結果還是未知狀態。PoW通過能源和計算資源的消耗來換取信任機制值不值得，需要從這種信任機制帶來的價值上來衡量，本質上來講PoW是將傳統的中心化機構的信任機制轉化為了計算資源。我們的世界為信任建了一套復雜的體系來保證，這本身消耗的資源也是非常巨大的，我現在并沒有具體的數據來說明，但是預估這種資源的消耗量應該遠超PoW所帶來的資源消耗量。一切都可以使用經濟學來解釋，如果區塊鏈技術所提供的價值（也就是為世界節約的資源）大于了我們采用其它解決方案所帶來的價值，這就是高效的，值得的。技術從不會止步不前，技術會一直向前發展，區塊鏈技術也剛剛誕生不到10年，還處于進化的初期。技術的進步可能會為我們帶來更優秀（成更低）的而解決方案。

以太坊“先過度到PoW+PoS，再徹底拋棄pow”的路徑實施目前看來進度很慢，董天一對此表示，以太坊的的這套方案”很難“，這其中涉及的因素也比較多，區塊鏈分布式的共識，每一次升級實際上也是在人之間的一種共識，完成這種共識并不是一件容易的事情，不然的話比特幣就不會像現在這樣分叉了。技術變更除了技術本身的困難帶來的阻礙，更多的還是來自于不同團體之間的利益之爭。[2018/7/12]

雖然Rollup技術目前已被公認為最優秀的Layer?2解決方案，甚至被稱為“短期內唯一的選擇”，但ZKR和OR也具有各自的局限性。ZKR雖然速度很快，安全性也很高，但是在實現與智能合約的兼容方面還存在技術難關。而OR雖然可以實現與智能合約的兼容，但仍存在“挑戰期”的問題，挑戰期設置的太短影響安全性，而過長則會影響交易效率。但總的來說，從安全性、可實現性等方面來說，Rollup技術仍是目前的最優解決方案，未來也極有可能出現利用該技術路徑在Layer?2生態系統中占據較大優勢的項目。

金融法律行為研究會會長：數字貨幣的投資與投機意義截然不同:金融法律行為研究會朱小黃會長指出，數字貨幣的投資與投機在概念上很接近，但是其意義是截然不同的。其相同點在于二者都是通過流通貨幣購買數字貨幣來完成的投資行為。其不同點在于，投資更多的是長期持有，早期的比特幣投資者如今持有的比特幣價值已經是天價；而投機是短期持有，通過短期內的價格波動來獲取收益，但是這種行為的風險性是巨大的，因為比特幣的價格十分不穩定且沒有漲停跌停限制。這些行為在網絡市場經濟中與現實經濟世界中的行為并無本質區別，不必大驚小怪。[2018/2/15]

除了以上三種技術路徑之外，側鏈解決方案也被寄予了一定的期望。側鏈的本質是在基礎層上再搭建一條鏈，在這條鏈上用采用另外一套驗證方式，因此這項技術的安全性是分開的，即主鏈有主鏈的安全策略，側鏈有側鏈的安全策略。因此，這也就成為了目前側鏈技術路徑存在的最大原生缺陷，即安全性非常依靠側鏈本身采用的安全策略，被認為是在一定程度上犧牲了安全性而獲取的擴容方案。但是如果能通過改善側鏈安全策略將安全損傷控制在一定范圍內，憑借其較高的交易效率和與智能合約兼容的特性，有機會成為Rollup之后較優的Layer?2方案。

通過以上分析不難看出，在考察各個Layer?2方案時，主要的衡量指標有安全性、通用性/兼容性、成本、交易時間、吞吐量、用戶體驗等方面，而現有的技術路徑在以上不同的性能方面都多少存在缺陷。在這種情況下，不僅Layer?2的技術路徑在不斷更新和升級，同一個Layer?2技術路徑中也存在多個項目的競爭，因此目前的Layer?2賽道上“百花齊放”，使得不同的Layer?2解決方案被自然的分割成了很多差異化的生態系統，出現了流動性割裂的局面，這似乎與Layer?2起初拓展和連接以太坊社區的初衷背道而馳。在這種情況下，有兩種解決方案：

1.利用Layer?1進行跨Layer?2的交易，即將Layer?1作為中轉以實現兩個Layer?2項目中的資產交互；

2.搭建跨不同Layer?2項目的流動性解決方案，包括利用狀態通道、中間代幣橋等的項目。

第一種解決方案會面臨較高的Gas費以及較長的結算時間，對于大多數用戶和較頻繁的交易很不友好，也沒有從根本上解決以太坊社區擴展性不足的問題，因此跨Layer?2項目的流動性解決方案就成為了必然選擇。

優秀的流動性解決方案除了能夠搭建不同Layer?2項目間的連接橋梁外，同樣也需要滿足安全性、通用性、低成本、低耗時以及較好的用戶體驗等要求，以使得以太坊的Layer?1、Layer?2以及流動性解決方案共同形成一個安全、高效、用戶友好的生態整體。在以上目標驅動下，團隊開發了基于Substrate的流動性解決方案——Raydius，在滿足不同Layer?2生態系統及Layer?1間可以安全、高效、快捷、便宜連接的基礎上，還支持可定制、可兼容、可開發的通用流動性方案的實現。

對于Layer?2的流動性解決方案來說，安全性是非常重要的衡量指標。由于引入基于去中心化協議技術的Substrate作為框架，Raydius避免了存在于中心化流動性解決方案中的潛在交易風險，同時由于交易數據都是被記錄在以太坊上的，因此在區塊頻繁同步的情況下可以實現更高的系統安全水平。在鏈橋設計方面，驗證Raydius與其他區塊鏈的交易或同步數據時需要驗證者繳納一定的安全保證金，通過動態控制保證金的閾值從而為Raydius增加了另一層的安全性。

此外，通用性和兼容性對于流動性解決方案的推廣和擴大應用范圍也至關重要。Raydius提供了可開發、可擴展的接口，利用與EVM、eWasm可兼容特性和支持通用智能合約的通用特性，它夠支持開發者自主構建應用程序，解決了目前很多流動性解決方案只能實現資產轉移的困境。同時，Raydius還能夠支持多種編程語言，使得熟悉不同編程語言的開發者都能夠很方便的拓展應用邊界，實現更多樣的功能。

目前的Layer?2流動性解決方案總是存在成本與安全性的權衡和取舍，而Raydius在面對這個問題時將選擇權交給了用戶，通過允許用戶根據交易需求和應用的特點自主選擇快速通道或標準通道，這能夠為具有不同需求的dApp提供更大的靈活性。

通過以上對安全性、通用性、高效性等方面的分析，可以明確Raydius在設計和開發時是將安全性放在首位，同時非常重視通用性和兼容性，此外還兼顧了成本和用戶需求等方面，為促進形成一個安全、高效、用戶友好的生態整體提供了一個優秀的流動性解決方案。Raydius期待未來隨著Layer?2技術的不斷進步，可以實現與更多優秀Layer?2項目的合作，共同建立豐富多樣、方便快捷的生態。

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