Layer2、跨鏈和公鏈三足鼎立，誰將實現區塊鏈的可擴展夢想？

盤點區塊鏈這些年的發展，從最初的比特幣、以太坊到跨鏈、DeFi，再到今年以來的NFT和元宇宙等，新事物在不斷出現，越來越多的企業、用戶等也陸續參與進來，區塊鏈的浪潮一波未平一波又起。

但隨着區塊鏈的生態和應用的壯大，鏈上操作也越來越多，使得擁堵從最初的的“小問題”演變成了“大痛點”，牽制着區塊鏈的發展。

在我們之前的文章中提到過，如果要用區塊鏈來構建價值傳遞網絡，有人認為它的性能至少應該以目前整個互聯網信息的數據實時處理速度為目標，包括每秒200萬封郵件、6.5萬次google搜索、7.2萬次youtube視頻等。

但目前來看，比特幣每秒處理約7筆、以太坊每秒能處理約15筆，號稱納斯達克速度的Solana，TPS每秒最高也僅僅是5.6萬，超過的交易只能按順序排隊等着。

因此，為了解決這個問題有想過各種各樣的辦法，比如開發出越來越多的新公鏈、把操作轉移到鏈下的Layer2，以及致力於實現讓眾多鏈可以互操互聯的跨鏈。

那麼，Layer2、公鏈、跨鏈三足鼎立，誰將實現區塊鏈的可擴展夢想呢？讓我們來分別梳理一下。

01
Layer2

Layer2又稱鏈下擴容，與Layer1（鏈上擴容）相對應。鏈上擴容就是直接在區塊鏈直接修改區塊大小、共識機制等，類似於道路擁堵時從頭到尾拓寬馬路一樣，牽一髮而動全身，費時費力。

因此，從2018年開始就湧現了越來越多的鏈下擴容方案，即Layer2擴容方案，類似於在擁擠的道路上搭高架橋，達到緩解擁堵的作用。

由於目前以太坊上的生態最為豐富，安全性最高，因此它成為了Layer2擴展的核心陣地。比如已經將交易速度降低到了幾秒的Polygon，便是以太坊上的Layer2，已經實現了對主網的性能擴展。

不過，Layer2除了可以擴展性能之外，可以將更多更複雜的需求轉移到鏈下進行，使得主網上不能實現的一些功能都可以在鏈下進行功能的擴展。比如像比特幣這種幾乎沒有智能合約的公鏈，在Layer2技術成熟之後，也可以實現像以太坊一樣的智能合約的功能擴展需求。

目前，以太坊的Layer2擴容方案主要有側鏈、Rollup、通道、Plasma、Validium 5 種，我們簡單介紹一下：

1、側鏈
側鏈是一條獨立的區塊鏈，與主網并行且獨立運行。它使用單獨的共識機制，安全性不受 Layer1保護。

2、Rollups
Rollup就是將多筆交易捲起來打包一塊上傳給Layer1。交易數據等在 Layer1上發布，但執行交易在Layer1之外。目前有兩種Rollups：

ZK Rollups，全稱 Zero Knowledge Rollups，將數百筆交易在鏈下進行捆綁打包，並生成一個加密證明，該證明會被提交和發布在 Layer1上面。
這意味着 ZK Rollups 只需要有效性證明，而不需要所有的交易數據。通過 ZK Rollup，驗證區塊將變得更快、更廉價，因為被打包的數據更少了。
Optimistic Rollups，樂觀地假設所有交易都是有效的，所有的數據都存儲在Layer1鏈上，因此Optimistic Rollups 是安全和去中心化的，但是主鏈上的交易確認作為欺詐預防機制受到挑戰期的影響，需要很長的交易確認等待時間。
由於Optimistic Rollups與以太坊主鏈平行運行，兼容於 EVM 和 Solidity，因此在以太坊 Layer1上能做的事情都可以在Optimistic Rollups上進行，這也是和 ZK Rollup 的不同之處。

3、通道 (Channels)

通道指參與者即便進行N次鏈下交易，也只需要在鏈上提交兩筆交易即可，實現了極高的交易吞吐量。

不過參與者需要將一筆ETH存款鎖定在一個多簽合約（一種需要多個私鑰簽名以執行交易的智能合約類型）中。

鎖定之後參與者就可以進行鏈下交易，最終的鏈上交易被提交后，那麼之前被鎖定的存款就可以解鎖。

4、Plasma

Plasma 鏈是一條獨立的區塊鏈，錨定到以太坊主鏈，並使用欺詐證明 (類似於 Optimistic Rollups) 來仲裁糾紛。但只能支持基本的Token轉移、兌換等。

5、Validium

Validium 使用像 ZK-Rollops 這樣的有效性證明，但數據並不存儲在以太坊 Layer 1主鏈上，而是將 Layer 2 的交易數據存儲在鏈下。

這意味着每條 Validum鏈每秒可以處理10k筆交易，多條Validum鏈可以并行運行。

儘管目前的Layer2方案並不少，但對於整個擴容夢想而言，這幾種方案的機制錯綜複雜，各自的優點無法結合，缺點也各不相同，難以實現兼容，這無疑也是一個大問題。

但數據顯示，截至10月23日以太坊Layer2總鎖倉量接近40億美元，Arbtirum 、dYdX、Optimism鎖倉量位居前三。其中，在近七日鎖倉量增長最快的是基於ZK Rollup的隱私與擴容解決方案 AZTEC。可以看出，基於 ZK Rollup 的擴容方案被很多人看好。

02
跨鏈

正如前面提到的，目前大部分生態和應用都在以太坊上，因此很多Layer2方案也基於以太坊。但在近幾年，也有很多公鏈、新公鏈發展起來，儘管性能比之前已經有所提升，但沒有一條鏈可以憑一己之力容納下所有的生態應用。

因此，雖然越來越多的公鏈的設置越來越完善，但都變成了一座座“信息孤島”，相互隔絕。要是可以讓這些鏈都實現互操互聯，那麼不僅僅鏈上擴展也更加理想，對於整個區塊鏈的發展都有很大的促進作用。

為了實現不同的區塊鏈平台之間的資產流轉、信息互通、應用協同，跨鏈技術正式為此而生。比如，推特最近支持“比特幣支付”打賞功能應用的閃電網絡，就是跨鏈技術的一種應用，提高了比特幣網絡的交易速度和實用性。

目前的跨鏈技術，主要有以下幾種實現模式：

1、公證人機制

公證人機制是鏈與鏈交互操作最簡單的方法，由某個有公信力的組織團體來證明兩條鏈之間的互動。類似於找個德高望重的鄉長，來證明兩個村子之間的合作事情。

2、側鏈/中繼

指通過側鏈或中繼鏈進行交易，用多中心化的方式來解決信任問題。類似於在插座上接入更多的插排。

3、哈希鎖定

通過智能合約來保障任意兩個人之間的轉賬都可以通過一條“支付”通道來實現，完成“中介”的角色，類似於機器人，比較有代表的項目是近期有重大進展的閃電網絡。

4、分佈式私鑰控制

分佈式私鑰控制基於密碼學裡面一個多方計算和門限密鑰的一個共享技術，是一種相對較新的跨鏈方式。

將私鑰分為A份，同時分給A個參與者，只有收集了N（N小於或等於A）個私鑰的分配，才能夠恢復出一個完整的私鑰，才可對私鑰中資產進行解鎖。它引入鎖定和解鎖的概念，通過這樣的一個鎖定和解鎖的操作，可以對原有鏈上的Token進行管理權的操作。

在眾多的跨鏈項目中，波卡和Cosmos是現階段關注度很高的技術熱點，尤其是波卡在今年以來進入了萬眾矚目的平行鏈部署、插槽拍賣階段，引發眾多關注。

去年12月8日，波卡創始人Gavin Wood曾公布過波卡的相關進展情況，具體如下：

1、上線 Rococo v1（測試網）並等待其穩定運行；
2、上線 Kusama 的 system（公共利益性質）平行鏈；
3、開啟 Kusama 上的競拍；
4、上線 Kusama 上競拍成功的平行鏈；
5、在審計完成後，上線 Polkadot 的公共利益性質平行鏈；
6、開啟 Polkadot 上的競拍；
7、上線 Polkadot 上競拍成功的平行鏈。

目前KSM測試網已經完成拍賣，競爭非常激烈。Polkadot也將於11月中旬開啟正式拍賣，到時會為擴展到來什麼樣的改變，我們將會持續關注。