研报｜Layer2 演进之路 —— 超级链、 L3及其他

标题｜The Layer-2 Evolution: Superchains, L3s, and More

作者｜Moulik Nagesh，Shivam Sharma

来源｜Binance Research

编译｜金色财经cryptonaitive

一、主要观点

• 区块链可扩展性的新趋势是向Layer3网络、超级链（Superchains，hyperchains）演进。这些进展正在被几个Layer2采用，并有望成为下一代以太坊扩展的基础，从而简化开发过程，增强安全性，并促进生态系统的更大互操作性。
• Optimism的OP Stack是向Superchain这种高度互操作的区块链网络迈进的先锋，最近的Bedrock升级代表了实现他们愿景的首要步骤之一。
• Arbitrum也在以太坊扩展方面处于领先地位，通过Arbitrum Orbit开发了Layer3网络，为在Arbitrum L2之上部署定制链提供了无需许可的框架。
• zkSync引入了hyperchains的概念，一个可定制且无需信任的链式区块链网络，实现了超高可扩展性、改进的可组合性和增强的安全性。
• 引领分形扩展创新的StarkWare正在开发一个多层解决方案，探索用于定制扩展的L3，并利用L2进行通用扩展。
• Polygon 2.0旨在通过跨链协调协议将其包括Polygon PoS、Supernets和zkEVM在内的一套L2解决方案统一起来，打造“互联网的价值层”。

二、简介

在过去的几年中，以太坊联合创始人Vitalik Buterin的以rollup为中心的未来愿景已经逐渐实现。事实上，Layer2 rollup技术为解决Layer1可扩展性问题打下了基础。成功的项目如Optimism和Arbitrum已经有效地利用了 optimistic rollup技术，为用户提供可靠的服务近两年。与此同时，以Starknet、zkSync Era和Polygon zkEVM为代表的零zkrollup技术也在最近几个月成功推出主网后开始获得认可。在获得了相当程度的市场验证之后，L2的关注重点现在转向了区块链可扩展性的新主题，以适应未来可能出现的数百、数千甚至数百万个rollup。随着这种转变，我们可能终于实现了区块链可扩展性，并吸引了大批开发者，他们可以集结全力为加密货币吸引未来的百万（甚至十亿）用户。

随着L2市场朝着下一个阶段发展，rollup正在开始确定在以rollup为主导的未来中占据主导地位的愿景。在本报告中，我们探讨了快速发展的区块链可扩展性领域。我们的重点是剖析不同L2方法的复杂性，评估它们在市场中的当前位置，并深入探讨正在定义该领域格局的新主题。

三、背景

当前可扩展性范式面临的挑战

以太坊作为L1网络，必须能够与互联网具有相同的规模，然而目前没有单个L2链能够实现这一目标。事实是，随着不断扩大的应用和生态系统寻找要部署的区块链，它们的选择非常有限且远非理想。它们可以选择在以太坊上部署，但牺牲可扩展性；或者选择使用L2解决方案，但存在对该生态系统的依赖性风险；或者决定部署和维护自己的链，从而导致流动性的碎片化并放弃利用网络效应的潜力。此外，互操作性一直是一个关键挑战，而我们解决这个挑战的解决方案，即跨链桥，是脆弱的，并经常成为恶意攻击者的目标。

新主题是什么？

L2演进的下一个阶段的愿景是简化开发者部署各种类型和方式的rollup的过程，无论是应用特定的还是通用目的的。当前L2领域的领导者寻求通过减少技术复杂性、增加资源可用性，并为开发者提供共享现有开销的平台来实现这一新阶段。

在我们当前的系统中，每个rollup都有自己的基础设施开销（桥、排序器、节点提供者）、共同标准和设计结构。这是不可持续的，导致持续的碎片化和资源浪费。许多团队不想考虑运行基础设施，只想专注于构建应用程序。最终的目标是，部署新的rollup链应该或多或少与创建新的网页类似；期望实现尽可能接近“一键部署”。

这些第二代的rollup链，无论是Optimism上的OP链、Arbitrum Orbit上的L3链，还是zkSync上的hyperchains，将允许具有不同意图的不同实体构建自己的定制环境，同时复用父L2的现有且经过实战检验的基础设施。通过这样做，他们希望创建一个无缝、安全且高度互操作的环境，真正实现下一级可扩展性水平。

四、关键参与者

Optimism和OP Stack

Optimism是OP Mainnet背后的集体，OP Mainnet是一种基于乐观Rollup的以太坊虚拟机（EVM）等效解决方案，自2021年12月起开始运行，是领先的以太坊L2解决方案之一。截至撰写本报告时，OP Mainnet的总锁定价值（TVL）超过22亿美元，并在所有以太坊L2解决方案中占据第二大市值，市场份额占比超过23% 。2022年10月，Optimism推出了OP Stack，他们将其描述为“高度可扩展、高度互操作的各种区块链的模块化、开源蓝图” 。这标志着他们在设计和愿景上超越了仅仅运行乐观Rollup解决方案。它还向我们介绍了所谓的超级链（Superchain）的概念，指的是在OP Stack上构建的高度集成和统一的L2区块链组合。Optimism在实现这一新阶段中的最新发展是将他们的旗舰L2 Rollup迁移到Bedrock，这是OP Stack的首个正式版本，并为其产品带来了许多操作和用户改进。

图1：Optimism迄今为止的简略时间线。

OP Stack究竟是什么？

OP Stack是驱动OP Mainnet的标准化、共享和开源开发堆栈（即一组软件）。它由各种软件组件（即模块或代码库）组成，共同构成Optimism的L2 Rollup，并可用于创建一组共享、互操作和协调的L2区块链网络。值得注意的是，OP Stack是一个不断发展的概念，随着Optimism自身的发展而成长。基本上，OP Stack旨在简化创建L2区块链的过程，可以被视为“构建一个L2”的超市。

图2：OP Stack的不同概念层。

• 数据可用性（DA）层：该层定义了基于OP Stack的链的原始输入发布的位置。OP Stack最常用的DA模块是以太坊DA层，OP Mainnet Rollup使用的就是它。值得注意的是，我们最近看到了Taro测试网发布，这是第一个使用Celestia作为DA层而不是以太坊的OP Stack Rollup链。
• 排序层：该层确定了OP Stack链上的交易如何收集和发布到DA层。在目前的状态下，OP Stack的排序器模块是单一的排序器设置。未来的提案修改将包括多个排序器，以增强平台的去中心化程度。在经济上，排序器通过OP Mainnet用户支付的交易费用产生协议收入，这主要用于追溯性的公共品资金。在将来，当排序器去中心化时，也有计划将部分收入分发给代币OP的持有者。
• 衍生层：这一层定义了如何处理DA层的原始数据，以形成发送到执行层的输入。它与DA层密切相关，因为它必须了解如何解析DA层的原始数据。
• 执行层：该层定义了OP Stack链中的状态以及在接收到来自衍生层的输入后如何改变。当前的执行层模块在OP Stack中使用了略微修改的EVM版本，但可以修改以包括Move虚拟机等。
• 结算层：传统上，该层通过首先证明目标区块链的状态，然后基于该状态进行提款，处理从区块链提取资产的操作。从OP Stack的更广泛角度来看，结算层允许第三方区块链了解并建立对OP Stack链状态的视图。OP Stack目前包括围绕基于证明的容错证明的模块来建立这种视图。然而，Optimism还在研究他们的最小信任Cannon证明系统，并在最近的Bedrock升级中增加了ZK有效性证明的功能。
• 治理层：这指的是用于管理升级、设计决策和系统配置的一般工具和流程。相对于其他层，这是一个更抽象的层，可以包含各种机制。OP Stack中展示的两个模块是多签合约和治理代币。多签合约是在参与者集达到预定义的签名门限后执行给定操作的智能合约。这是目前用于管理OP Mainnet桥接合约升级的机制。治理代币通常用于去中心化决策，其确切功能因情况而异。

重要的是要记住，构建者可以轻松修改现有模块或创建新模块，以适应他们关注的任何应用程序的需求。例如，正如在DA层部分提到的那样，Taro是一种使用Celestia而不是以太坊作为DA的Rollup。OP Stack本质上解构了构建L2链所需的各种组件，并将它们作为单独的模块打包。然后，构建者可以组合最合适的模块来创建自己的L2。最终，Optimism预见到会出现大量高度兼容的L2和L3链，他们称之为OP Chains。他们认为这些链最终将带来超级链。实现这一未来的第一步是他们最近的Bedrock升级。

从上表可以看出，Arbitrum在许可的L2开发和无需许可的L3开发之间的分离是一个有趣的区别。Arbitrum Orbit为创建L3链提供了一个无需许可平台，但仍要求DAO批准使用Arbitrum的知识产权来开发L2。这种半封闭的结构，虽然可能限制了Arbitrum Orbit链与以太坊上其他L2链之间的互操作性，但有效地减轻了竞争链稀释Arbitrum L2用户活动的风险。这与其他一些L2设计有明显不同。例如，Optimism和他们的OP Stack采用了Optimism代码中的完全开源框架，使开发者可以自由部署使用共享排序器集的L2。虽然Optimism的模型确实提供了更大的灵活性，但它可能无意中为使用OP Stack开发的通用Rollup打开了道路，这些Rollup可能会吞噬Optimism的流动性和用户。

然而，现实情况是，超级链上不断增长的链网与Optimism的收入增加直接对应，其中相当大一部分预计将流向更广泛的Optimism生态系统。这种收入增加主要归因于Optimism作为排序器的角色和来自其他OP链的费用。相比之下，Arbitrum Orbit显示出了一种独特的价值积累方法，要求在Arbitrum上构建的L3支付费用给其排序器。

无论底层技术如何，对于旨在扩展和释放网络效应的L2来说，确保创建一个本质上可持续的系统是关键。在开源或闭源许可和许可或非许可的L2和L3的复杂性中，还应考虑以下几个方面来确定项目如何在各自的生态系统中积累价值。

• 软件可定制性：复制代码和在L2上构建的便利性将是一个关键的区分因素。建立在L2上的项目可能会寻求特定的修改，并可能投入资源来资助这些定制化。
• 交易费和排序器：排序器在维护和云服务费用方面承担着重要的责任和运营费用，应该通过对用户征收的交易费用得到公平补偿。
• 治理代币的角色：随着趋势朝向去中心化，L2的治理代币的功能变得更加重要。大多数Rollup可能都需要代币质押以加入共享排序器网络。

六、结语

就提升可扩展性、效率和可用性而言，L2生态系统已经取得了长足的发展。现在关于L2演进的”下一阶段”的讨论正在展开，这导致了不同的思路涌现，每种思路都有自己对未来道路的愿景。Vitalik Buterin本人也对这个讨论发表了自己的观点，思考潜在的路线，但同时也指出了前进的众多可能性。

L3、超级链（Superchains）和超大规模可扩展性（hyperscalability）的价值是显而易见的，但正站在这些进展的门槛上，显然没有一个单一的、明确的愿景或答案。尽管观点存在差异，但它们在共享的基本目标上有些共同之处：无限可扩展性。最终目标是创建一个与Web2相同无缝扩展的Web3世界，为开发者和用户提供最佳的游乐场。

事实上，对于这个主题来说，现在仍然处于早期阶段，项目尚未严格制定和执行他们的方法。因此，今天呈现的观点和定义只是一个动态演进空间的快照。我们期待见证以太坊扩展的下一阶段如何展开，并对L2和更广泛的区块链生态系统产生影响。