Layer 2 是什么技术，为什么区块链需要它？

以太坊当前的拥堵问题

以太坊是目前领先的平台，拥有最丰富的智能合约和DApp，市场交易量最大。然而，这种爆炸式的增长也带来了一个重大挑战：网络日益过载。即使在市场平静时期，用户仍然面临高昂的gas费用和网络拥堵，极大地影响了交易体验。这也是加密社区正在寻找扩展解决方案的原因。

Layer 2是什么？基本概念

为了解决扩展性问题，社区开发了两条主要解决路径：在(Layer 1)链上改进和链外的(Layer 2)解决方案。

Layer 1，也称为ETH 2.0，是对原生区块链的直接升级。它采用从POW转向POS的技术和分片机制，允许节点更高效地处理数据，而无需存储整个链的数据。然而，这种方法需要较长时间逐步部署，目前尚无明确的路线图。

Layer 2则完全不同。它不是修改主链，而是在外部作为一个平行处理层运行。交易在链外处理，但最终结果会被验证并存储在主链上。这种方式可以快速处理大量交易，且成本低得多。

如果将以太坊比作一条高速公路，随着交通流量增加，它会变得越发拥堵。Layer 2就像在这条道路上建造的“天桥”，帮助分流交通，提高整个系统的容量。

Layer 2的主要技术方案

状态通道

这种模型类似比特币的闪电网络。参与交易的双方会在链上建立一个专属通道，用于转账，所有交易完成后，只有最终结果会提交到主链。

Raiden Network是以太坊上第一个状态通道项目，但该方案存在许多限制——它要求双方有长期交易需求，因此尚未广泛应用，目前处于困境中。

Plasma：独立子链

Plasma是Vitalik Buterin提出的早期方案之一。它作为一个独立的子链运行，定期将已处理区块的哈希数据提交到主链的合约进行验证。通过这种方式，可以同时处理数百甚至数千笔交易，而只需在主链上存储几十字节的数据。

但Plasma存在一个重要缺陷：它依赖于子链节点的诚信，假设它们始终提供正确数据。为了保护用户，用户必须等待7到14天才能提取资金，这为实际应用带来了巨大挑战。

Rollups：目前最火的解决方案

Rollups被视为最有前景的Layer 2方案，受到社区的广泛支持。有人认为，Rollups的成功将直接决定以太坊未来的可持续发展。

与Plasma不同，Rollups会在Layer 1上记录每笔交易的详细信息（(发件人、收件人、金额)），提供更高的安全性。为了实现扩展性，Rollups采用数据压缩技术。它不会存储全部交易信息，而是用树结构在合约中只记录必要的元素。这样，原始数据超过100字节的内容可以压缩到10字节传输到主链。

为了确保数据一致性，基于Rollups还发展出两种技术路线：

Optimistic Rollup：假设“乐观”地认为所有上传的数据都是正确的，没有欺诈行为。如果发现问题，用户可以提出质疑，但需要等待大约一周才能提取资金。这种方式类似于Plasma。

ZK Rollup：利用零知识证明技术，智能合约可以通过数学证明验证数据的正确性。优点是用户可以快速提取资金，无需等待质疑期。但生成zk证明需要极强的计算能力。

zkSync是一个应用ZK Rollup的项目，目前已在以太坊主网部署。

Layer 2的未来

Rollups正逐渐成为扩展Layer 2的主流方案。越来越多的Layer 2新项目启动，包括跨链桥的发展，以连接不同的区块链。

需要记住的是，Layer 1和Layer 2并非互斥的解决方案。相反，它们应相辅相成，结合各自优势，提升以太坊网络的处理能力和整体性能。