什麼是Layer3？為什麼我們需要Layer3？

原標題：《從Layer2到Layer3，中間發生了什麼？》

Layer2誕生的主要目的便是為了降費和擴容，以太坊公鏈的功能受限使其無法承載生態快速發展所帶來的越來越多的執行和計算量，這也導致人們若想在擁擠的鏈上完成交易就不得不支付高昂的交易成本。公鏈擁堵的本質是鏈上過多的節點爭奪過少的區塊空間，去中心化的冗餘設計天生便是和效率對立的，鏈上交易從達成到被最終確認需要經歷一次全網廣播，節點需要通過共識確認廣播信息的真實性，節點數量越多，這一過程便越麻煩。

人們逐漸意識到天生的效率低下成為了去中心化技術發展與推廣的最大障礙。為了解決這一困境，人們開始將公鏈的功能進行剝離和分層，將最核心的，在去中心化系統中提供安全保障的共識機制留在Layer1上，而將計算和執行下放至Layer2，促使公鏈成為Layer2的結算層。Layer2解決方案逐漸得到了市場的認可，因其相比跨鏈和分片等設想更容易實現和操作。隨着協議各自Layer2的不斷應用，人們可以明顯的感受到交易成本的顯著降低，從結果來看，Layer2可以說是一場非常成功的行業變革。

Layer2發展至今已經由早期的狀態通道、側鏈、Plasma等方案過渡到現在的Optimistic rollups、Validium、ZKRollup等，每種方案的各項性能存在不同程度的取捨，總體來說目前市場更認可Rollup。但市場其實依舊清楚Layer2並不是一種接近完美的解決方案，其中的缺陷也十分明顯，其中典型的問題就包括其有限的可拓展性、倒退的可組合性以及割裂的流動性。不過目前對於Layer2的互操作性和流動性的技術支持都在不斷探索增加，用戶在L2上進行的活動比例也在增長。

Layer2在降低成本和提高效率的前提下儘可能保留了去中心化模式的優點。但對於未來某些可能需要高度定製化的應用場景，最好由一個新的獨立層提供服務，這便是Layer3概念的由來。此概念最早由StarkNet提出，他們表示，Layer3與Layer2的關係就像Layer2與Layer1一樣，這其實是一個嵌套的、遞歸的結構，只要Layer2能夠支持Verifier智能合約，Layer3就可以使用有效性證明來實現。整個過程就變成了Layer3將交易壓縮至Layer2，Layer2又將壓縮過的交易壓縮至Layer1，這是一種幾何倍增長的擴容構想。如果每一層的成本降低1000倍，那麼Layer3的成本就可以做到比Layer1降低1,000,000倍。

StarkNet提出的Layer3的主要優點除了利用遞歸證明的乘法效應實現超可擴展性外，其另一項優勢便是可以由技術堆棧的應用程序設計者更好地進行控制，擁有更加確定的性能和成本、自定義數據可用性模型（例如基於Validium或特定於應用程序的鏈上數據壓縮）、更快的功能和技術周轉率（例如可以不斷引入尚未準備好全面可用的新功能進行測試）。

進一步講，如果Layer3可以成功應用，那麼隱私功能或許可以真正意義上的應用於普通交易，眾所周知區塊鏈上的隱私保護技術如零知識證明等需要的計算速率和信息交換量是目前的基礎設施無法支持的，那麼如果將隱私計算功能拉到Layer3上，其強大的擴展性便使Layer2上的隱私保護交易成為可能。

再者，Layer2被詬病的互操作性與可組合性的倒退可以由Layer3進行一定程度的彌補。目前在Layer1和Layer2、Layer2之間使用的跨鏈通道非常低效昂貴。所以將層級間與同層間的組合操作平移至Layer3可能是一個不錯的選擇，而且更易於實施。因為定製化的Layer3是通過Layer2而不是Layer1進行互操作，這顯然會更便宜。

下圖是StarkNet展示的Layer3分形分層（Fractal Layering）：

可以看到多個Layer3將建立在Layer2之上，還可以在Layer3上構建附加層（L4等）。

下圖描述的是Layer3與其底層Layer2和Layer1之間的關係。通過在Layer2上實施狀態跟蹤和驗證器智能合約，Layer3可以安全地運行在L2上。

而除了StarkNet，還有其他致力於超越目前Layer2易用性的方向，例如Celestia的數據可用性模塊，這是一個與Layer3的邏輯有共通點的方向，其主要原理是在Layer1與Layer2中間劃撥出一個專門解決數據可用性的層級，與Layer3不同的是Celestia在Layer1與Layer2之間插了一層——數據可用層：Celestia的節點既不運行智能合約，也不去驗證區塊內的數據，它只負責做數據可用證明。所謂數據可用性，就是指前文提到的去中心化系統內數據在節點間傳播所產生的驗證和確認行為。Celestia使用二維reed-solomon編碼方案對塊數據進行編碼，這樣只有少量數據樣本就足以以統計確定性驗證整個塊已發布。如果數據編碼不正確，則通過數據可用性欺詐證明通知網絡。Celestia的另一個特點是其將自己設計成一個類似模塊化的插件，類似雲服務，可以和現有的各種Rollup方案結合。

擴容的原則其實都是讓公鏈專註於最為核心的事物以減少負荷，無論是在Layer1與Layer2之間插一層，還是在Layer2之後補一層，一個確定的趨勢是區塊鏈系統內的分工模塊會被拆解的越來越細緻，就像工業發展從手工到流水線，編程發展從整體到模塊的過程一樣。未來可能還會出現Layer4、Layer5或者其他名字，但評判其核心競爭力的標準依舊是能否保證去中心化安全性的前提下真正提高效率。