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LAYER:LK Venture研報:Layer3 能否帶來應用鏈生態的大爆發?

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有了Layer2,為什么還需要Layer3?Layer2將維持去中心化,作為通用的計算層,提供可組合性,而Layer3應該作為應用特定鏈,滿足不同應用獨特的需求,如:兼容、效率、隱私等。

摘要

從Layer1到Layer2

技術上如何實現擴容?以太坊將Rollup看作唯一的Layer2方案,因為其在不損失去中心化和安全性的前提下實現了對以太坊的拓展。從模塊化的角度來看,Layer2負責執行,而結算、共識、數據可用性都交給Layer1去處理。

從Layer2到Layer3

Layer2-Layer3與Layer1-Layer2有什么區別?雖然Rollup技術解決了以太坊的計算瓶頸,但它并沒有解決數據可用性的問題。上層需要壓縮交易數據以傳遞給下層,但壓縮不能重復進行,Layer2-Layer3性能并不能帶來大幅提升。

同樣是應用鏈生態,Layer3與Cosmos有什么不同?Layer3依托以太坊生態,更容易獲取用戶與資金,但是由于其與以太坊的高度綁定,也失去了部分主權,比如代幣的價值捕獲。

從Layer3到 LayerX?

Layer3發展現狀:Arbitrum于6月22日發布Orbit Chain;zkSync于6月26日宣布將在幾周內推出ZK Stack;Starknet生態的madara已經幫助一個項目在黑客松期間24小時內,部署了一條Starknet Layer3應用鏈。

Layer3來了,Layer4、Layer5還會遠嗎?LK Venture認為,從技術原理上看,Layer3已經無法通過簡單的堆疊獲得性能上的飛躍。盡管Layer1-2-3之間的生態關聯緊密(以太坊生態),互操作性比傳統的異構鏈之間強(跨鏈更便宜),但是彼此之間仍然無法做到生態的完全繼承。以太坊擴容的敘事,或將在Layer3終結。

從Layer1到Layer2:擴容

區塊鏈中存在著一個不可能三角,即安全、去中心化與可擴展性無法同時實現。以太坊選擇了前兩者,而對后者的支持不足。平日在以太坊中進行一次swap需要$3-$4的Gas Fee,而在交易量高漲的牛市一次swap甚至需要近$100的Gas Fee,擁堵現象十分強烈。

Beanstalk Farms:關于開啟Barn Raise的提案BFP-71已獲投票通過:5月15日消息,算法穩定幣項目Beanstalk Farms發推稱,關于The Path Forward、Barn Raise Structure的提案BFP-71已經以100%的投票率通過。隨著BFP-71的通過,Barn Raise將于6月6日下午4:00(UTC時間)開始,截至6月27日下午4:00(UTC時間)或直到所有NFT被售出。[2022/5/15 3:17:08]

依托著先發優勢建立起的龐大生態,盡管許多主打可擴展性的新公鏈自2018年后持續涌現,以太坊仍然占據著市場的絕對主導地位,眾人于是將目光投向了在以太坊基礎上構建的擴容方案。

其中受到廣泛應用的是側鏈、Validium與Rollup三種方案,彼此有不同的信任假設。

側鏈是獨立于Layer1運行的獨立區塊鏈,通過雙向橋梁與以太坊主網連接。側鏈可以有單獨的區塊參數和共識算法,能夠高效處理交易,但是未繼承以太坊的安全屬性。

Validium 使用鏈下數據可用性和計算,在鏈下處理交易來提高吞吐量,并向鏈上發布零知識證明以便在Layer1上驗證鏈下交易,獲得安全性。

Rollup在鏈下進行計算,但是使用Layer1作為數據可用性層,通過向鏈上發布欺詐證明或有效性證明,在Layer1智能合約中進行驗證,繼承了以太坊的安全性。

根據提交證明的不同,Rollup可以分為Optimistic Rollup與ZK Rollup。

對于Optimistic Rollup而言,Rollup批量執行交易,將批量的交易、執行前狀態與執行后狀態發給部署在Layer1的Rollup合約。Layer1不驗證狀態轉移過程,只要Rollup提交的初始狀態與保存在Layer1合約中的相同,就樂觀地將狀態轉移至Rollup提交的新狀態。

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對于欺詐行為的防止是通過欺詐證明來保證的,在一段時間的爭議期內,其他驗證者可以對該狀態根發出挑戰,向Layer1的Rollup合約發送欺詐證明。這會使Rollup狀態退回爭議前的確定狀態,并重新計算合法的狀態,根據結果對驗證者做出懲罰。實際上,欺詐情況很少發生,所以樂觀的狀態轉移實際節省了很大的驗證資源。

ZK Rollup與Optimistic Rollup的區別在于,狀態的轉移需要進行驗證,不是由Layer1的Rollup合約,而是在合約中驗證有效性證明Validity Proof,驗證完成后狀態的轉移立即獲得最終性,不需要等待長達一周的爭議期。

使用Optimistic Rollup技術的項目中,最成熟的是Arbitrum與Optimism,都已上線主網運行。其中,Arbitrum已實現了欺詐證明,但是僅限白名單提交,而Optimism的欺詐證明還在開發中。兩家都在積極推進去中心化進程,包括排序器與驗證器的去中心化。

根據L2Beat的數據顯示,截至2023年6月26日,Arbitrum One與Optimism的TVL分別為$5.81B與$2.25B。其他使用Optimistic Rollup技術的項目包括Boba Network, Zora Network, Layer2.finance, Fuel, BNBOP, Coinbase等,其中部分是使用Optimism團隊開源的OP Stack進行開發的。

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使用ZK Rollup技術的項目中,支持虛擬機的主要是zkSync Era, StarkWare, Polygon zkEVM等,當前已上主網,TVL為$618M, $68.11M, $42.65M。只支持特定類型交易的有dydx, Loopring, zkSync Lite等,TVL為$350M, $98.47M, $97.69M。目前ZK Rollup的發展方向是更好的以太坊兼容性,正在開發的zkEVM項目有Taiko, Scroll, Linea等。

從Layer2到Layer3:定制

Layer2: 100x, Layer3: 100x^2=10000x?

從Layer1到Layer2,成本降低為1/100。所以很自然會想到,在Layer2上進行相同的操作構建Layer3,Layer3的成本將降為1/10000。很可惜答案是否定的。

Rollup通過將執行轉到了鏈下,確實解決了以太坊的計算問題:L1節點不再需要執行批量中的每個交易以驗證狀態轉移的正確性,感謝密碼學中的遞歸證明技術,計算能夠不斷遞歸以獲取無上限的性能,然而數據可用性是無法堆疊的。

Layer2需要將打包的交易數據以calldata形式傳入以太坊中的智能合約,盡管對打包的交易數據進行了壓縮處理,但是數據無法被相同的辦法壓縮兩次。Layer3的交易數據最終也要提交至Layer1(否則無法繼承安全性),然而對交易的壓縮程度無法再低,因此數據可用性層面無法通過堆疊獲得成本的降低。

拳王泰森推特宣布擔任Web3社交媒體Metalk DAO社區大使:3月31日消息,世界重量級拳擊冠軍麥克泰森(Mike Tyson)推特宣布擔任Web3社交媒體Metalk DAO社區大使。

Metalk是由Curiousers Labs開發的一款Web3社交應用,支持BAYC等主流NFT創建專屬社區等功能,預計于4月初發布Dialoger創世系列NFT。[2022/3/31 14:28:39]

因此,Layer3無法走簡單堆疊這條路,StarkWare團隊提出的方案是定制化,讓Layer3和Layer2承擔不同的功能。

有了Layer2,為何還需要Layer3?

以太坊提供了安全性和去中心化,Layer2提供了可拓展性,可以說解決了區塊鏈的三難困境,為什么還需要Layer3?

Layer3的概念最早是由StarkWare團隊在文章《Fractal Scaling: From L2 to L3》中提出。StarkWare團隊認為,這種層級化的結構,封裝的思想,也正是計算機科學維持活力的核  心要義。此外,Layer2虛擬機的Layer2將維持去中心化,作為通用的計算層,提供可組合性,而Layer3應該作為應用特定鏈,滿足不同應用獨特的需求。圖靈完備性為層級化打下了良好基礎,一旦具備圖靈完備性,則理論上可以在其上創建任何可能的應用。

實際上,Layer2為了維持其通用性,必定會進行部分取舍,無法滿足所有應用的需求。最直接的體現,是StarkWare為了更高效地生成證明,開發了Cairo語言與CairoVM,對以太坊并不兼容,這時就可以由一條Layer3鏈來解決其安全性。

可能的Layer3用例包括:

兼容:通過在Layer2的虛擬機上實現一個其他語言的解釋器,以兼容其他虛擬機

效率:如果應用追求超高的TPS(例如游戲、社交),可以考慮讓渡一部分安全性,使用Validum方案,在Layer2上結算;應用也可以根據自己的需求定制交易格式,以實現更高的壓縮率。

美國運輸公司Norfolk Southern加入區塊鏈運輸聯盟:據coindesk報道,美國運輸公司Norfolk Southern宣布加入區塊鏈運輸聯盟(BiTA)。BiTA副總裁弗雷德·埃勒斯(Fred Ehlers)在一份聲明中表示,該鐵路線利用區塊鏈簡化供應鏈流程。[2018/5/25]

隱私:專門搭建一條隱私鏈,在Layer2上結算,但是無法被公開觀測到。

此外,由于應用鏈是專用的,不會收到其他應用的直接影響,鏈的性能與成本較為確定。同時,橋接交易不用直接在Layer1上發送,成本更低,L2-L3與L3-L3的橋接更便宜。

在批量提交交易上,Layer3還有一個明顯的優勢,提交一個批次交易所需的固定Gas更低,不需要長時間等待更多的交易一起提交以降低平均Gas,能夠顯著緩解Layer2中存在的確認時間與成本之間的兩難困境。 

同是應用鏈生態,Layer3與Cosmos有什么不同?

Cosmos可以說是最早提出應用鏈概念的項目,通過Cosmos SDK,用戶可以方便地定制化發行自己的應用鏈。Cosmos IBC更是對標互聯網中的TCP/IP協議,為使用Cosmos SDK構建的應用鏈提供原生的互操作性。簡單來說,Cosmos的愿景是構建一個萬鏈互聯的區塊鏈宇宙。

Layer3在互操作性上也下足了工夫。由于相同的技術架構,低廉的交易成本,Layer3之間的跨鏈將具備無信任、快速且便宜的特點,于是可以認為,Layer3之間的流動性是共享的。從互操作性的角度來看,Layer3和Cosmos帶來的功能幾乎相同。

LK Venture投研團隊認為,Layer3與Cosmos最大的不同,在于其與以太坊生態的綁定,這既是優勢,也是劣勢。

提到優勢,主要在于以太坊生態龐大的流動性與用戶量。

Cosmos盡管技術強大,是很多巨頭的發鏈首選,但是仍然無法逃脫市場占有率低的宿命。根據DeifLlma的數據,截止到2023年6月26日,以太坊的TVL為$26.2B,而整個Cosmos生態加起來僅為近$1B。Layer3要想成功,以太坊生態是其中的關鍵要素。

提及劣勢,主要在于與以太坊的高度綁定,喪失了部分主權。

對于使用Cosmos鏈而言,代幣模型完全由項目方根據需求自主設計,代幣賦能強。然而,Layer3鏈的原生代幣會受到以太坊的限制。盡管項目方可以將原生代幣作為Gas代幣賦能,但是無法否認的是,最終交易數據提交至以太坊所消耗的是$ETH。因此,如果Gas代幣用的不是$ETH而是自己發行的原生代幣,項目方需要不斷地將原生代幣兌換成$ETH以提交,最終賦能還是轉移至$ETH。

Layer3的另一個特點在于,任何在Layer3上做的事,實際上都可以遷移到Layer2,本身只取決于DA層的選擇。

如果Layer3所依賴結算的Layer2發生安全漏洞或者活躍度下降,Layer3可以低成本地遷移至其他Layer2,甚至直接依賴Layer1進行DA和結算,變成Layer2。由于其與以太坊生態的高度綁定,Layer3上可能誕生眾多創新玩法。

從Layer3到 LayerX的展望

Layer3發展現狀

6月22日,Offchain Labs發布了用于發行Arbitrum Orbit Chain的工具。Orbit Chain是在Arbitrum Layer2之上的Layer3,可以選擇利用Arbitrum One, Arbitrum Nova, Arbitrum Goerli在內的三條Layer2之一進行結算。

用戶可以自己選擇使用Rollup或Anytrust技術,其區別在于Anytrust使用DAC而不用將交易數據提交至鏈上,價格更低廉,但是安全性稍弱。Orbit Chain的優勢在于其簡單的發鏈流程、與Arbitrum生態的互操作性、Nitro的即時更新以及Stylus提供的EVM+兼容性(支持Rust, C, C++編寫,運行在WASM虛擬機)。

用戶可以無需可地定制化發行任何Orbit Chain,但是必須在Arbitrum Layer2上結算,否則需要聯系Offchain Labs或者Arbitrum DAO獲得授權。

6月26日,zkSync發布文章,宣稱將在未來幾周內對現有的開源代碼進行修改,推出ZK Stack,讓用戶能夠使用其定制化構建自己的ZK超級鏈。

與Arbitrum的Orbit Chain不同, ZK Stack強調主權與互操作性,用戶根據需求進行完全的定制化,使用ZK Stack構建的鏈可以實現無橋的互操作性。ZK Stack既能夠用于構建Layer2也能夠構建Layer3,官方并未對其進行限制,沒有要求必須在zkSync上結算。從這點來看,ZK Stack提供的主權似乎更強。

作為最早提出Layer3概念的StarkWare團隊,在其Starknet生態中也正在大力培植Layer3的發展,Madara正在為面向公眾的Stack進行測試。在@PragmaOracle hackathon中,有團隊利用Madara在24小時內完成了應用鏈的發行。

不過,由于Starknet采用獨特的zk-STARK證明技術,技術成熟度相對較低,可能還需要更長時間的開發來完善產品,之后再面向公眾發布Starknet Stack。

當前Layer3生態仍在早期階段,但是隨著各Layer2便捷發鏈工具的推出,相信很快就會有Layer3正式運行。當基礎設施逐漸完善,如何吸引用戶已經成為所有鏈最關注的問題。

Layer3來了,LayerX還會遠嗎?

從技術原理上看,Layer3已經無法通過簡單的堆疊獲得性能上的飛躍。當然,Layer3可以通過定制化來獲得特定的優勢,但是通用性的損失會使得進一步的疊加變得困難。當然,只要愿意,這種層級化的疊加是可以無限進行的,但是,LK Venture投研團隊認為,目前而言這種疊加無法滿足任何的需求,同時會導致系統復雜度的幾何級升高。

最為重要的一點,盡管Layer1-Layer2-Layer3之間的生態關聯緊密(以太坊生態),互操作性比傳統的異構鏈之間強(跨鏈更便宜),但是彼此之間仍然無法做到生態的完全繼承。在Arbitrum One上部署的合約,無法直接在Orbit Chain上調用;在zkSync上部署的DEX的流動性,無法直接匯聚到ZK Stack上。

現在的情況是,商場已經蓋起來了,而且越來越高,但是沒有多少商販和顧客。盡管一層底商人滿為患(以太坊),但是人們仍然不愿意前往高層商場消費,因為高層的商販數量不如低層多。

因此,LK Venture投研團隊認為,在區塊鏈技術獲得超大規模應用前,Layer3恐怕都很難獲得較高的用戶量。至于Layer4、Layer5……LayerN,即使有各別應用有特定需求,相信也不會打著LayerN的旗號進行宣傳了。

古語云:道生一,一生二,二生三,三生萬物。以太坊擴容的敘事,或將在Layer3終結?可能還需要時間去檢驗。

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