什么是加密第 2 层及其工作原理？

在理解区块链技术时，从基础开始至关重要，即“第一层”(L1)。该层代表了比特币（BTC）和以太坊（ETH）等去中心化网络的基石。这些平台在分布式账本系统上运行，无需中介机构即可促进数字资产的所有权和交换。不依赖第三方意味着任何人都可以使用个人计算设备（例如笔记本电脑甚至 Raspberry Pi）来操作 L1 协议。

第一层的核心是共识机制，它确保网络中的所有参与者或节点最终就系统状态达成一致——例如，确认用户在任何给定时间拥有的 ETH 数量。目前，比特币网络的第 1 层每秒大约可以处理 7 笔交易，而以太坊的容量稍高，但仍限于每秒数十笔交易。这些限制导致了对区块空间的竞争性争夺。

这种竞争以交易费用的形式表现出来，用户相互出价，以便让他们的交易在区块链上得到优先排序和更快地确认。用户提供的费用越高，他们的交易可能会越早得到处理。这种吞吐量瓶颈通常会导致拥塞和更高的成本，从而在可扩展性方面提出重大挑战。

虽然去中心化、安全性和可扩展性之间的内在平衡（通常被称为区块链三难困境）似乎是一个基本限制，但Layer 2解决方案已经被开发出来来解决这些限制。以太坊的汇总和比特币的闪电网络等技术旨在增强这些网络的交易能力和效率，为克服第一层网络固有的障碍提供了一条有希望的途径。

Layer 2 编年史：迈向区块链可扩展性的步骤

由于网络达到其处理极限，加密货币的用户经常会遇到高昂的费用和交易延迟，目前每天的处理量约为 150 万笔交易，每秒仅处理约 15 笔交易。 Yuga Labs 的 Otherside 虚拟土地出售或 2021 年牛市等高流量事件体现了网络拥塞以及随之而来的费用飙升和应用程序性能低迷。

第 2 层解决方案（或“L2”）是旨在缓解这一瓶颈的技术创新。作为以太坊繁忙主网的补充高速公路，这些 L2 提供快速且经济高效的交易，同时仍然受益于底层网络的安全性和去中心化性质。将 L2 视为沿着区块链主干道的主干道，配有方便通行的进/出坡道，为拥挤的主干道提供了快捷的替代方案。

Arbitrum、 Optimism和 zk-Sync 作为以太坊上流行的 L2 网络处于领先地位，而闪电网络则为比特币用户提供类似的功能。这些网络的总市值接近 20 亿美元，反映了它们在区块链可扩展性方面的关键作用。

Layer 2 的独特之处不仅在于通过捆绑链外交易来降低费用，而且还因为能够以更低的成本每秒处理更多交易而扩大效用。这可以增强用户体验并扩大应用范围，最终目标是与 Visa 和 Mastercard 等集中式支付处理器的效率相媲美。

L2 的集成对于解决区块链系统中固有的与去中心化相关的可扩展性问题至关重要。传统银行系统受益于集中控制以实现更有效的支付监管，而区块链必须在数千个网络参与者之间保持安全性和透明度。在此背景下，Layer 1 承担了确保安全和去中心化的作用，而 Layer 2 则专注于扩展交易能力，共同努力打造一个不仅更快而且更用户友好的网络，确保区块链技术能够满足需求全球市场的一部分，也许有一天会变得优于传统的金融渠道。

第 2 层如何工作？

第 2 层 (L2) 协议作为以太坊的高级框架，旨在处理主以太坊网络（第 1 层）之外的交易，同时利用主区块链提供的强大安全性。这些第 2 层解决方案是独立的区块链，补充和扩展了以太坊的功能，提供了一个可扩展的环境，使网络可以更有效地运行。

L2 解决方案的独创性在于它们能够减轻第 1 层的大量负载。这不仅可以减少拥塞，还可以提高系统的整体可扩展性。第 2 层的关键技术之一是汇总概念。 Rollup 的工作原理是将数百个交易分组为单个第 1 层交易，在 Rollup 中包含的所有用户之间有效共享并最小化交易费用。虽然这些交易是在第 1 层执行的，但它们的数据仍然发布到第 1 层，这确保了以太坊的安全性——在汇总中恢复交易需要在以太坊本身上恢复交易。

汇总有两种主要形式：乐观和零知识。两种类型将交易数据提交到第 1 层的方法有所不同，但目标保持不变——确保交易数据的保真度和安全性，同时卸载大量计算工作。

除了汇总之外，第 2 层还包括侧链和其他支持多种应用程序的框架。一些 L2 被设计为开放且可访问，支持广泛的应用程序，而其他 L2 则更加专业，可满足特定的项目需求。无论其结构如何，所有第 2 层解决方案的基本功能都是能够将交易数据发布回第 1 层，并安全地锚定在区块链的账本和历史记录中。

第 2 层空间是一个动态领域，具有不同级别的可访问性和应用程序。通过卸载第 1 层的工作负载并将交易数据发送回其中，第 2 层协议增强了以太坊网络的功能、速度和效率，同时保持了区块链技术带来的完整性和安全性。这种双层架构确保随着以太坊的不断发展和发展，它可以在不牺牲其基本原则的情况下满足用户和应用程序的需求。

汇总有几种类型，每种都有自己的细微差别。例如，Optimistic 和 ZK（零知识）汇总的不同之处在于它们与主链的通信方式。

乐观汇总

乐观汇总与主以太坊区块链一起运行。他们在将结果报告给主链之前在并行轨道上处理交易。用户喜欢这些汇总，因为它们的费用较低。如果怀疑存在欺诈交易，可以通过欺诈证明对其进行质疑和验证，欺诈证明会使用现有的状态数据重建交易。虽然与 ZK rollup 相比，解决过程可能需要更长的时间，但 Optimistic rollup 本身内的交易会很快得到确认。

乐观汇总还与以太坊虚拟机（EVM）完全兼容，这意味着它们可以将以太坊主网的任何功能镜像到其层上。乐观汇总的一些突出实例包括 Arbitrum、Optimism 和 Boba 等解决方案。

ZK 汇总

相比之下，ZK rollups 使用加密证明来确定交易完整性。这些证明，称为有效性证明，包括 SNARK 和 STARK，被提交给主链。 ZK rollups 使用这些证明更新其层上的传输状态，而不需要完整的交易数据，从而简化了验证过程。在 Rollup 合约接受有效性证明后，交易的准确性就得到了保证，从而简化了资金流回主链的过程。然而，ZK rollup 也有局限性，例如部分 EVM 支持以及某些操作的更大计算需求。 ZK rollup 的示例包括 dYdX、Loopring 和 zkSync 等平台。

侧链

虽然像 XDai 和Polygon PoS 这样的侧链与以太坊网络协同运行并提供 EVM 兼容性，但它们依赖于自己的共识机制，并且不受以太坊主网的保护，将它们分类在第 2 层的严格定义之外。这些链模仿以太坊功能，但具有独特的安全模型，会带来不同的风险，特别是在侧链运营商的信任方面。

维迪姆斯

Validiums 使用类似于 ZK rollups 中的有效性证明，但不同之处在于不在主链上存储交易数据。它们可以并行操作多个链，每个链每秒能够处理数千笔交易。然而，由于需要更专业的编程语言，对智能合约的支持更加有限。

侧链和验证虽然不是真正的第 2 层解决方案（例如 Rollup），但都提供类似的好处，例如降低交易费用和高处理能力。它们提供了替代的扩展方法，但由于其独立的操作框架，因此具有不同的安全考虑。

L2 区块链的未来

随着区块链生态系统的发展以及对主流采用的日益关注，可扩展性解决方案变得越来越重要。以太坊的第 1 层 (L1) 进步，例如转向权益证明共识机制和引入分片，预计将显着提高连接的第 2 层 (L2) 网络的性能。这些 L2 解决方案有望提供前所未有的交易速度和成本降低，进一步促进去中心化应用程序的增长，特别是在DeFi领域。

L2 解决方案的进步将有助于培育多链环境、增强区块链互操作性并促进数字资产交易的新可能性。随着 L2 平台之间桥梁数量的增加，用户将从无缝体验中获益，并开辟区块链交互的新途径。

然而，通往去中心化景观的道路并非没有复杂性。虽然 L2 协议在意识形态上致力于去中心化，但实际部署通常涉及中心化元素。这在比特币闪电网络等场景中很明显，尽管其协议是去中心化的，但为了方便起见，用户往往更喜欢托管钱包和服务。同样，许多以太坊 L2 解决方案从中心化功能开始，旨在随着时间的推移逐渐去中心化，从而在早期阶段实现更快的更新和开发。

对于区块链用户来说，辨别这些协议中去中心化的真实程度具有挑战性。 L2Beat等项目提供了对以太坊 L2 网络去中心化状态的重要见解，强调了在加密货币领域进行深入研究和谨慎行事的重要性。

随着行业的进步，协作和创新将成为提供 L2 解决方案和去中心化应用程序 ( DApp ) 的关键，推动世界走向去中心化经济，同时坚持安全性、去中心化和可扩展性的基本原则。

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