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

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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另據Etherscan瀏覽器顯示，標記為“Beanstalk Flashloan Exploiter”的地址已經通過Tornado Cash將上千個 ETH 轉入混幣池。[2022/4/18 14:30:08]

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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