區塊鏈:不同Layer 2路徑的比較研究及Raydius介紹

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（Layer?1）和構建于基礎以太坊協議之上的第二層擴展技術（Layer?2）。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。

黃步添：當前不同鏈間存在巨大的數據價值流通需求:火幣于10月27日~10月28日正式舉辦“無限未來——2020年區塊鏈大航海時代”行業峰會暨火幣集團七周年線上峰會。云象區塊鏈創始人黃步添在主題演講中表示，在金融領域資產上鏈還需要突破一些難點。比如，當前不同鏈間存在巨大的數據價值流通需求，但由于缺乏有效的跨鏈技術，不同鏈間無法互通，這導致區塊鏈的孤島顯現，行業生態割裂，網絡碎片化嚴重，鏈間協同治理與監管無法實現，從而制約了區塊鏈技術在全社會范圍內的大規模應用。可以在跨鏈融合上通過鏈與鏈之間的資產錨定交易，在鏈上鏈下協同上進行資產的流通，同時將資產信息與鏈上同步。從資產流通看，可以將資產進行可編程智能化操作，在金融監管風險上增強合法合規性，另外還可以通過監管沙盒等方式進行實現。[2020/10/28]

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。

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。

Github用戶被盜的1400枚比特幣已被拆分轉賬至5個不同的錢包地址:據歐科云鏈OKLink系統監測，此前GitHub用戶“1400BitcoinStolen”聲稱被盜的1400枚比特幣自今日凌晨2時開始，已逐步被拆分到數個不同地址中。

截至今日14時，該筆資金目前已發生4次交易，被拆分到了5個不同的地址中，最少的錢包余額為85 BTC，最高的為bc1qf8a68開頭的地址，余額為500 BTC。[2020/8/31]

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。

佟揚：資產數字化進程將為傳統金融帶來不同革新路徑:IPFS100.com現場報道，2020年8月11日14:00，由DAP總冠名、大德資本、金色財經、PBank主辦的2020第一屆新經濟資產數字化高峰論壇在深圳福田香格里拉大酒店拉開帷幕。IPFS100.com CEO&金色財經合伙人佟揚進行主辦方開場，她指出：都說區塊鏈技術會帶來一場去中心化的革命浪潮，當前，這場浪潮正以排山倒海之勢呼嘯而來，但區塊鏈技術所帶來的傳統行業變革步伐卻略有停滯。金融的中心化屬性依舊很強，中小企業依舊在創業路上面臨創業難、融資難等問題。但隨著資產數字化進程的加快，會為傳統金融帶來不同的革新路徑：傳統金融中的弱勢群體將不再弱勢，融資難等問題將得到緩解，普惠金融的理念將深入人心，并且，由于區塊鏈等全新技術的加持，金融服務業的安全性與合規性也將大大提高。甚至，資產數字化將改寫當前的美元霸權格局，未來的數字貨幣體系或將可以為升級當前的金融貨幣體系提供助力。[2020/8/11]

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。

動態 | 統計：Bitfinex在2018年至少與6家不同的銀行進行合作:據Bitcoin.com消息，雖然在22個月前，富國銀行暫停與Bitfinex的業務員服務關系，但是此后，Bitfinex仍在前20大虛擬貨幣交易所之列。該交易所上月交易量超50億美元，但該交易所一直在尋找可靠的銀行合作伙伴，在2018年bitfinex又與至少6家銀行進行合作，包括在去年11月在波多黎各圣胡安的金融機構Noble Bank International開設了賬戶。[2019/1/29]

目前的Rollup項目從具體實現方案上又可以分為 ZK Rollup?(ZKR)?和 Optimistic Rollup?(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。

金色財經現場報道 萊特幣創始人李啟威：未來人們將使用不同的加密貨幣支付并實現互操作:金色財經現場報道，今日Coindesk 2018共識會議正式在紐約開幕。在有關互操作性競賽的圓桌討論時，萊特幣基金會創始人李啟威（Charlie Lee）表示，就像目前有些人用現金支付，其他人用信用卡支付一樣，未來人們將用不同的（加密貨幣）支付，并且將會實現互操作。實現互操作性，用戶體驗是一項重大挑戰。談及加密技術的未來，李啟威表示，中期來看將實現分散化的交易所和通用地址。長期來看，我們目前還不知道。[2018/5/15]

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。

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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