2021年终盘点｜以太坊L2进展迅速成绩傲人
自2015年7月30日创世区块诞生至今，以太坊网络发生了超过14亿笔转账，日活用户也稳定在80万以上，2016年以来，即便有众多高性能公链围追堵截，以太坊依然为加密市场贡献了DeFi/NFT/DAO/等大资产类别，还进一步催生出Web3概念，为去中心化的最终归宿指明了方向。
不过，以太坊15的TPS远远难以满足市场需求，导致Gas费飙涨，以至于单次转账手续费高达100美金，以太坊俨然变成一条“贵族链”，本属于以太坊的流量也遭到众多高性能公链的分食，ETH2.0与以太坊L2（Layer 2）就是为了解决这一难题，不过相比ETH2.0漫长的开发进程，以太坊L2明显是更快捷的解决办法。
在众多以太坊L2方案中，zkSync/StarkNet/Optimism/Arbitrum尤其出众，轻量级的Metis，专攻游戏的L2项目Immutable X，大手笔收购L2解决方案Hermez的Polygon都值得关注。不过，在L2发展过程中也伴随诸多问题，例如互操作性与可组合性问题/Optimistic类项目与生俱来的资产效率低下问题等。
众多老牌DeFi项目面对这样的变化又将如何抉择？未来的以太坊L2将发展成为怎样的形态？
1、以太坊L2开发背景
尽管当下以太坊笨重、昂贵，但强大的用户生态系统是以太坊的坚强后盾。不过，如果以太坊性能得不到解决，很有可能会被众多高速发展的公链生态追上。2021年下半年SOL/BSC/AVAX/Matic的轮番暴涨就是最佳例证，一方面是公链赛道在做大做强，另一方面则是本属于以太坊的蛋糕遭到分食。
那么，如何提升以太坊性能？
我们知道，区块链的正常运行需要三种资源，分别是带宽、计算与存储，对比特币以太坊等区块链性能起到决定性作用，最终通过吞吐量（系统每秒可以处理的事务数）与延迟（处理事务所需的时间）两个指标表现，提升这两个指标的方法又被分为四种。
第一是使用传统中心化的方法，第二是使用更大的区块与更频繁的交易确认，第三是选择使用L2，第四是选择分片，例如ETH2.0。
首先，如果选择使用中心化解决方案，区块链协议将不得不选择受信任的第三方来促成交易，用户将获得Paypal级别的交易体验，表面上看达到的效果与区块链是一样的，但背后的记账逻辑发生了天翻地覆的变化，我们将失去区块链去中心化的优势，中心化的审查会导致资产与信息的丢失。
然后，可以选择大区块与更快的区块生成速度来提升性能，不过这样做的结果是节点运行成本大幅度增加，曾经的以太坊杀手EOS的21个超级节点使运行效率成倍增加，但EOS当下发展现状说明社区对过于中心化的区块链并不买账，虽然当下采用此种策略的Solana、Ripple依然受到资本追捧，但就社区与未来发展而言，显然与以太坊差距甚大。另外，发生在2017年的BTC分叉之争，最终获胜方依然是选择了小区快路线的BTC，究其原因，小区块更有利于区块链项目朝着去中心化的方向发展。
第三，选择L2作为扩容手段，即在主链之外架构一层区块链用以分担主链的计算与存储任务，主链只负责对最后结果进行校验，以确保L2上每一笔交易都是可靠的，目前zkSync/StarkNet/Optimism/Arbitrum等头部L2均采用此种思路。这套解决办法能够确保去中心化的前提下，保证数据真实性，且开发难度远低于分片（ETH2.0）。
最后，选择ETH2.0的分片扩容思路，ETH2.0进程分为三个阶段：Phase0、Phase1以及Phase2。目前以太坊处于Phase0，即信标链上线，开启POS验证，仅支持ETH代币转入合约地址进行质押挖矿，不支持转出，根据预测，ETH2.0真正上线并全面应用尚需要数年时间，远水解不了近火。目前头部公链中Polkadot/Near均采用分片架构。
综上，以太坊L2的扩容思路是开发难度较低/保证去中心化/保证数据安全性三个维度下的折中选择。如果说ETH2.0是扩容长跑的终点，L2就是赛道上的休息站。
值得注意的是，虽然目前主要的L2扩容方案包括状态通道（State Channels）、侧链（Sidechain）、Plasma、Rollup及Validium，但综合考量之下，Rollup最终被以太坊社区选中，成为最终扩容技术，其他技术多应用于跨链桥解决方案，例如Maker DAO的DAI的资金桥，Connext/Celer的cBridge/Hop Protocol等跨链桥项目就综合采用了状态通道/侧链/Plasma技术。
那么，当下L2发展现状是怎样的？
2、以太坊L2发展现状：锁仓量暴涨，手续费降幅明显
2021年是以太坊L2突飞猛进的一年。据L2BEAT数据，整个以太坊L2锁仓量从2021年1月份的0.49亿美元上涨至目前的57.8亿美元，涨幅过百倍，近半年增长将近18倍。其中，Arbitrum网络锁仓量最高，为25.4亿美元，占L2总锁仓量的44%；其次，dYdX锁仓量为9.77亿美元，占比17%；锁仓量第三名为Loopring，为5.83亿美元，占比10%。
在项目开发进度方面，以太坊L2已发展出以zkSync/StarkNet/Optimism/Arbitrum四大核心L2项目为首，Immutable X/Hermez/Metis/Polygon等L2项目为辅的格局。
按照项目开发所用技术，可被分为以ZK Rollup（简称ZR）与Optimistic Rollup（简称OR），前者的代表项目为zkSync与StarkNet，其中，zkSync是Matter Labs团队采用zk-SNARK方案的ZR项目；StarkNet是零知识证明研发机构StarkWare采用StarkEx方案开发的ZR项目。后者的代表项目为Optimism与Arbitrum，其中Optimism是采用OVM方案开发的OR，Arbitrum由以色列团队Offchain Labs开发。
其它值得关注的L2项目还包括Immutable X/Hermez/Metis。其中Immutable X作为GameFi应用的基础设施，定位为区块链世界的Steam，采用Validium（由ZR优化而来）技术作为扩容架构。Hermez（8月上旬，被Polygon以2.5亿美元收购）也采用ZK技术作为扩容架构，以太坊扩容解决方案技术团队iden3开发。Metis是由Optimism分叉而来的Metis，以低费用、高速度和以太坊级别的经济安全著称。
在所有以主打L2概念的项目中，最为特殊的项目非Polygon莫属，虽然业界一直将其贴上“采用Plasm扩容技术，过度中心化，安全性不高”的标签，但Polygon依靠过硬的开发技术，先后上线了Polygon Commit Chain、Polygon SDK、Polygon Avail三个扩容方案，今年8月，Polygon以2.5亿美元收购Hermez，后者更名为Polygon Hermez，成为第四个扩容解决方案。而在刚刚过去的12月份，Polygon再次以4亿美元收购零知识技术开发商Mir，此后更名为“Polygon Zero”并被集成至现有的Polygon生态系统中。自此Polygon集齐了Plasm/侧链/ZK Rollup扩容技术。成为以太坊L2生态中扩容方案最全的L2聚合项目，而MATIC在二级市场的表现也说明，资本对这种解决方案的高度认可。
以太坊L2在大幅降低手续费方面，的确起到了作用。
根据l2fees网站统计，在使用L2针对ETH/Tokens/Swap转账时，节省手续费普遍能够达到90%以上。例如，Polygon Hermez在转账ETH时，手续费仅为0.25美元，是直接使用以太坊主网成本的3.1%，再例如，使用Loopring转账ERC 20 Tokens时，手续费仅为0.29，是直接使用以太坊主网成本的1.6%。
虽然以太坊L2发展如火如荼，但其中也存在不少问题。
3、以太坊L2存在的问题与解决办法
以太坊L2存在的问题包括互操作性与可组合性问题，L2之间跨链问题，以太坊L2退出周期长的问题，开发者从L1迁移至L2的时间成本问题等。
首先来看OR类项目资产从L2之间的互操作性与可组合性问题，或者说价值转移问题。
我们知道基于欺诈证明的Optimistic Rollup解决方案，L2退出需要至少1周时间，不同L2平台之间的跨链也需要较长时间，这对于用户而言是极不友的。针对这一问题，目前已有项目在提供跨L2网络的资金桥，用户资产可以即时从一个L2网络跨链到另一个L2网络，使用过程中需要支付少量费用。具体来说，比如Maker DAO的DAI的资金桥，Connext、Celer的cBridge、Hop Protocol也都在尝试提供这样一套通用解决方案。
其次是开发者从L1迁移至L2的时间成本问题。
对于大多数的L2来说，应用开发者从L1迁移至L2是有额外开发成本的，可能需要学习该网络所特定的开发环境，比如zkSync的Zinc、StarkWare的Cairo，当然官方应该会提供一些基本的工具，让开发者也可以很方便地将L1应用转换为L2版本。
当然，这也可以使用Celer的原地扩容方案。所谓原地扩容就是L1的应用不需要做额外的调整也能被L2网络所使用。在这个场景下，L2更像是资金的指令层，专门用来实现资金的调配。在这个领域贡献的团队主要是Celer的Layer2.Finance和StarkWare的DeFi Pooling方案。
最后来看OR类项目资产从L2传递回L1的挑战问题。
对于采用OR方案的Arbitrum，由于存在挑战期，需要等到挑战期结束才能提币。速度和时效上不及ZK。针对这一问题，状态通道（Connext）和HOP的协议也已经提出了一些可行的解决方案，例如Maker在提供DAI的资金桥，Celer的cBridge、DeGate都属于这类项目的解决方案。
事实上，ZR与OR由架构特点，在解决问题的同时又带来了新的问题，例如ZR采用零知识证明，与L1有良好的交互能力，但通用智能合约开发难度很大，对项目方技术能力要求太高。再以OR为例，其采用欺诈证明机制，虽然开发难度大大降低，但与L1交互受到极大限制。
今年年中，在链闻对Vitalik的采访中，当提到针对如此多Layer2有没有遇到最大的挑战时，Vitalik表示，现在这些Rollup没有很大的挑战，但是有挺多较小的挑战。可能有100个小问题，而且如果他们没法解决这100个小问题，那么Rollup的性能和用户体验就会特别不好。但是如果他们能解决，就比如，100个问题中的50个或者80个，那用户的体验就会特别好。比如有一个问题是我以前提的，Optimistic Rollup的提款问题。就是从Optimistic Rollup里提款需要等一周的时间。所以他们想做一个Liquidity Provider（流动性提供者）的机制，帮用户提取得更快。
Vitalik还认为，如果L2的TPS非常高，将会遇到节点同步的问题，未来随着L2生态越来越繁荣，节点同步问题将会得到重视。
最后，Vitalik认为随着L2平台增加，未来Optimism、Arbitrum、Loopring等类似平台将会越来越多，那么不同平台之间的交互（Cross-Rollup交易）将会成为问题。目前这一问题的解决方案是通过Maker DAO的DAI的资金桥，Connext、Celer的cBridge、Hop Protocol等协议来为不同L2搭桥牵线。
事实上，随着L2发展，众多DeFi项目也选择迁移至Layer 2。
4、L2背景下的DeFi
据不完全统计，近一年来，DEX、钱包、预言机、合成资产等多个赛道DeFi项目宣布计划进入L2，Synthetix的SNX质押服务目前甚至已经在Optimistic Ethereum上线；区块链数据索引项目The Graph于2021年初增加对Layer 2的支持；NFT加密收藏品项目Aavegotchi代币GHST开始迁移至Layer 2解决方案Matic Network；预言机Chainlink早已构建Layer 2扩展解决方案；衍生品交易平台dYdX更是直接集成StarkWare Layer 2扩容方案；智能合约钱包Authereum采用StarkWare Layer 2解决方案降低链上交易费……
可以说，DeFi要么完全基于L2开发，例如dYdX，要么部分基于L2，例如Uniswap v3。在可预见的未来，在L2手续费优势驱动下，随着L2安全性不断提升，所有DeFi项目将集体迁移至L2平台。
不过，随着2021年NFT出圈，DeFi光环减弱。例如，从2021年初至今，NFT总市值从10多亿美金增长至接近500亿美金，涨幅超过50倍，而同期DeFi市值只增加了不到8倍。
5、2022年以太坊L2发展展望
首先，以太坊L2与众高性能公链并存。
L2与众多高性能L1的春天即将到来,以太坊可能依然无法走出低性能/高手续费的泥潭，但生态规模将会指数级上涨，Solana、Avalanche、Polkadot、Mina、Difinity这样的高可用性的L1也会建立起巨大的网络效应。
然后，以太坊L2与ETH2.0并存。
有人会问未来随着ETH2.0上线，以太坊性能大幅提升，Layer 2还有存在的必要吗？实际上，即便ETH2.0上线，以太坊获得64个分片，性能提升64倍，TPS达到960，真的能满足市场需求？不一定！但如果ETH2.0上线，在各个分片之上再加上Layer 2，这样会让以太坊性能得到更大提升。因此，以太坊L2与ETH2.0并存将会是趋势。
最后，越来越多以太坊L2将会涌现。
目前，以太坊L2的发展格局为以zkSync/StarkNet/Optimism/Arbitrum四大核心L2项目为首，Immutable X/Hermez/Metis/Polygon等L2项目为辅。未来，随着游戏/NFT/元宇宙概念的兴起，类似Ronin这样的以太坊Layer 2将会越来越多地出现。
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