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来源：CGVFoF
作者：Vargason，CGV FOF研究员
编译：Gavin
前言
在过去的一年里，BSC、Solana、Avalanche 等公链不断挑战着以太坊，但经过几轮市场大洗礼，以太坊仍是除比特币外的强者。以太坊的安全性、去中心化及其生态的发展，对开发人员和长期从事该领域的人依旧具有非常大的吸引力。
在 CGV 看来，以太坊会逐渐演化为区块链的底层基础设施，成为毫无争议的公链之王，不过以太坊面临着拥堵、成本不断增加等缺点，那么诸如 Layer 2 等围绕着以太坊的扩容优化技术，将成为未来发展的主基调。
CGV 通过 L2BEAT 数据发现，截至 3 月 3 日，以太坊 Layer 2 上总锁仓量为60亿美元，这个数据已经超过了大多数公链。Layer 2 的生态和使用用户越来越庞大，有了 Layer 2 扩容方案的以太坊，意味着可以突破现有的性能限制，承载更大的生态。接下来，CGV 将带你一起了解 Layer 2 的几个解决方案。
一、Layer 2 基本介绍
Layer 2 是一种扩容解决方案，它主要是为了解决区块链“不可能三角”中的可拓展性问题，即提升区块链的运转效率，同时降低成本。 Layer 2 具有一个单独的执行层 (代码运行的地方，如 EVM 这样的环境) 并运行在 L1 (在我们的讨论中 L1 即为以太坊) 之上。
我们暂时抛开比较难懂的专业术语，以中央银行举例，以太坊就是中央银行，Layer 2 就是各个商业银行。所有的货币资产都在央行发行和结算，央行为了避免处理所有业务造成拥堵，会允许商业银行会先处理部分业务，然后和中央银行整体结算一次业务结果，这样业务运转就会更高效。
Layer 2 可以替 Layer 1 承担大部分计算工作，比如将以太坊交易从主链上分离出来，降低 Layer 1 的负担，提高业务处理效率，从而实现扩容。虽然 Layer2 只能做到局部共识，它却可以满足各类场景的需求。
Layer 2 经历了侧链技术、闪电网络、Plasma、Rollup等几个扩容方案。当 Layer 2 技术发展到 Rollup 阶段，已经有了很大的改善，Rollup方案不仅能为用户提供近乎即时的交易速度，又能极大的降低成本，同时保持以太坊主网的安全性和去中心化。
目前 Rollup 扩容方案主要是两种类型：Optimistic Rollup 和 Zero-Knowledge Rollup（ZK-Rollup）。接下来 CGV 将在本文为你展开 Rollup 的两种扩容方案。
二、Rollup 的两种类型：Optimistic Rollup 和 ZK-Rollup
2.1 Optimistic Rollup——使用“欺诈证明”的 L2
Optimistic Rollup 不仅继承了底层 L1 链的安全性，同时提供了比 L1 更低的成本和更高的吞吐量。Optimistic Rollup 的方案是，假设发回主链的交易是合法的，只有当验证人能够透过提交诈欺证明（Fraud Proof）来证明交易是诈骗性的，交易才会被拒绝。换句话说，Optimistic Rollups 采取“在证明有罪之前是无罪的”的方法来验证交易。接下来，CGV 将主要介绍两种采用 Optimistic Rollup 方案的 Layer 2：Arbitrum 和 Optimism.
2.11 Arbitrum
1）基本介绍
Arbitrum 是一个主流的 Optimistic Rollup 解决方案，由 Offchain Labs 团队推 出。得益于Arbitrum 与 EVM 兼容的特性，使得一层网络上的应用可以无缝迁移到二层上，这意味着 DeFi 和 NFT 项目可以轻松地将其代码移植到扩展解决方案中。
Arbitrum 利用 L1 与 L2 之间的通信能力，无须信任地让任意形式的以太坊资产在一层和二层之间转移。 虽然 Arbitrum 的交易仍然在以太坊上结算，但 Arbitrum 只将原始交易数据提交到以太坊, 执行和合约存储则发生在链下, 所以相比以太坊主网，在 Arbitrum 上所需花费的 gas fee 非常少，并且合约完全兼容。
让CGV简短总结一下，Arbitrum的特点是：极低的交易费用、无需信任、通过加密技术保障资金拥有以太坊主网级别的安全性、用户资产自持、对EVM几乎100%兼容。
2）生态发展
在 Arbitrum 主网上线时，Uniswap V3、Aave、Curve、MakerDAO等74个项目便进行了部署。CGV 通过 Arbitrum 浏览器数据发现，Arbitrum 的网络交易量也呈现上升趋势，其中，3 月 3 日的单日交易量突破了 12 万笔。
source:arbiscan.io
据 L2BEAT 数据显示，截至 3 月 3 日，以太坊 Layer2 上总锁仓量已达到60亿美元，其中Arbitrum为锁仓量最高的为扩容方案，为32.6亿美元，占比54.3%。
我们从这些数据可以发现，在 Arbitrum 上线的短短半年时间里， 除了早期迁移项目，后续加入其生态的项目也越来越多，例如出现了类似 TreasureDAO 这样比较出圈的项目。关于TreasureDAO，如果你想了解，请阅读CGV Research 的报告。
当前以 Arbitrum 为主要建设重心的新项目还包括 GMX、Dopex、Tracer、Premia、Umami Finance、Swapr、Cap 等项目，锁仓量均在2000万美元以上。
CGV 还注意到，Arbitrum 非常注重接入能转化的流量池。Arbitrum 和 Binance、FTX、OKX、Huobi 等主流交易所以及一些支付渠道合作，使用户可以直接在二层出入金，这大大增加了用户群体。
在未来，性能有优势及生态不断繁荣的 L2 会获得越来越多的青睐，Arbitrum 在不断完善它的基础设施，它的潜力也开始逐步兑现，对于刚刚起步的二层网络，Arbitrum无疑是具有先发优势的。
2.12 Optimism
1）基本介绍
Optimism 前身为 Plasma Group，是 Optimistic Rollup 扩展技术背后的开发团队。Optimism 利用以太坊生态系统中的所有现有工具，并对其进行修改以实施他们的乐观协议和第 2 层解决方案，通过在链下运行计算，它能够实现低费用、低延迟和高吞吐量的优势。由于 Optimism 可以直接从以太坊主网获得安全保护，这使得它既保有了以太坊的安全性，同时还能保证可扩展性。
在 Optimism 中，交易数据被压缩，然后发送到 L2 上的 Sequencer Entrypoint 合约。Sequencer 会因正确执行交易而获得奖励，但如果他们通过削减抵押资金而恶意行事，则会受到惩罚，这也导致了 Optimism 提款时间较长的缺点，不过目前出现的Synapse、Hop exchange 等跨链桥可以解决这个问题。
2）生态发展
优秀的兼容性为 Optimism 生态圈的建立创造了极佳的条件，截至 3 月 3 日，Optimism 的锁仓量已达到 4.69 亿美元。Uniswap、Syntheti、Lyra、Rubicon、Kwenta、1inch、WePiggy 等项目都在 Optimism 上建设。此外，支持 Optimism 的钱包、工具以及跨链桥也在不断增加。
接下来，CGV 通过一些数据和你直观的了解一下 Optimism 生态的发展。Optimism 日交易从 2021 年 11月以来一直保持着较高增长，最高每日交易量达到90,805笔，虽然近期日交易量有所下跌，但都维持在 2万笔以上。
source:dune.xyz
Synthetix 以 1.18 亿美元的 TVL 排在第一位，占了所有 Optimism 的 45.45%。Synthetix 生态链上的期权协议 Lyra 以 TVL $3704 万暂列第二。Optimism 的主要项目暂以 Synthetix 的生态为主，这跟 Synthetix 一直以来对 Optimism 的支持有关。
source:footprint.network
与 Arbitrum 相比， 围绕着 Optimism 的 DApp 相对较少，但它的总锁仓量排名在所有 L2 中排名第四，CGV 认为这得益于 Optimism 的兼容性。随着 Optimism 的逐渐完善，未来会有更多的项目会在 Optimism 上建设。
2.2 ZK-Rollup——使用“有效性证明”的 L2
ZK-Rollup 方案在交易打包至主网时产生加密证明以证明交易是合法的，只有在加密证明被验证后，交易才会在以太坊上被接受，与 Optimistic Rollup 不同的是，ZK-Rollup 采取了“在证明无罪之前有罪的”的验证方式。接下来，CGV将主要介绍两种采用ZK-Rollup方案的Layer 2：zkSync 与 Starkware
2.21 zkSync
1）基本介绍
zkSync 始于2019年12月，它是一个由欧洲团队 Matter Labs 开发的扩容方案，使用ZK-Rollup技术处理以太坊区块链上的交易，同时仍然保持其安全性。zkSync上的gas费用相当于以太坊 gas 的 1%，比使用 Optimistic Rollup 更便宜，每秒2000+交易(tps)，而以太坊上是 14tps，此外还可以随时将资产移回 L1。
zkSync 1.0 的 zkr 方案所提供的功能应用场景非常有限，因此上线 zkSync 2.0，并围绕其打造生态是 zkSync 当前的主要任务。一旦协议开发到比较成熟的阶段，焦点将向隐私和去中心化转移。
2）生态发展
zkSync 作为最被看好的 L2 扩容方案，Matter Labs 在 2021年3月就完成了由 Union Square Ventures 领投的600万美元 A 轮融资。 在 zkSync 2.0 上线前，zkSync 又陆续吸引了 a16z、Dragonfly、1kx、OKX 等战略合作伙伴的加入，吸引了大量 dApp 的迁移，以及支持进行交易所和 L2之间的资金转账的 CEX 的加入。
2 月 22 日，zkSync 团队宣布 zkSync 2.0 公共测试网正式上线，这意味着以太坊测试网上首个兼容 EVM 的 ZK Rollup 开始运行。随着 zkSync 的不断完善，当前 zkSync L2 网络 ETH 锁仓数量已超 9 万枚，从以太坊主网向 zkSync L2 网络转账的交易共累计超过 35 万笔，总锁仓价值达到 7200 万美元。其中独立地址数约为 24 万。值得注意的是，实际的 zkSync L2 激活账户数应该高于独立地址数，因为用户可以直接通过 L2 间的转账实现账户激活。
source:dune.xyz
CGV 发现，虽然 zkSync 暂没有具体发行 Token 的时间表，但其团队早期曾透露，zkSync 主网上线后，将把 zkSync 的 token 供应的 1/3 留给团队和投资者，2/3 留给社区，zkSync token 是 zkSync 网络的费用 token。
source:dune.xyz
Matter Labs 也很注重投入资源建设 zkSync 生态，Matter Labs 在今年早期宣布成立价值 2 亿美元的 DAO 组织，将通过公共产品、基础设施、安全框架、研发资助以及对其他加密组织的投资来帮助扩展 zkSync 生态系统。
2.22 StarkWare
1）基本介绍
StarkWare 成立于2018年，是基于 STARK、 ZK-rollups 技术的 L2 扩容解决方案，它主要解决了区块链的可扩展性和隐私，StarkWare 开发了一个完整的解决方案，使用 STARK 技术，通过 zk-Rollups 和 Validium 模式组成 Volition 来生成和验证计算完整性的证明。StarkWare 的密码证明可以做到零知识、简洁、透明和后量子安全。
StarkWare 的关键贡献之一是发明了 STARKs (Scalable Transparent Arguments of Knowledge)，这是一种具有完全去信任设置的有效性证明形式，能够将所有链上计算转移到一个单独的链下 STARK 证明器 (prover) 中。
StarkWare 所研发的产品主要有: StarkNet、 StarkEx、Cairo。StarkNet 是以太坊上基于 Starkware 团队开发的 Stark 零知识证明的、无需许可的、去中心化的 L2- ZK-Rollup；StarkEx 是 Starkware 开发的 L2 可扩展性引擎，通过类似汇编语言的 Cairo 程序，可以在零知识环境中执行这种功能；Cairo 是一种具备图灵完备性的语言，StarkNet 基于 Cairo，支持以太坊上通用的计算。
StarkWare 作为 dYdX 和 Immutable 背后的 Layer2 解决方案，我们可以体验到 StarkWare 所提供方案极强的拓展能力。
CGV 简短总结一下 StarkWare 的特点：有较好的可拓展性和隐私性，用户体验也相对较好。
2）生态发展
StarkWare 从一开始便吸引了 Paradigm、 Ethereum Foundation、IOSG、Multichain Capital 等世界一线资本的投资，看好 ZK-Rollup 扩容方案的以太坊创始人 Vitalik，他也是 StarkWare 的早期投资人。
目前 StarkWare 总 TVL 已超 12 亿美元，dYdX、Sorare、DeversiFi、Immutable X、Celer Network 等较为重要的协议均在 StarkWare 上部署。 据 L2BEAT 数据显示，在 L2 所有锁仓项目中，仅 dYdX 就占总锁仓近 17% 的份额，锁仓量达到近 9 亿美元。
CGV 经过比较发现，StarkWare 无论是从性能还是目前的运行状况，都领先于 zkSync，而且StarkWare 团队有很不错的 PR 和团队组织能力，项目的战略规划也比较长远，它在技术和商业化上也取得了一个不错的平衡。
三、总结
在 CGV 看来，2022 年将是 Layer 2 的爆发之年，在以太坊上运行 Layer 2 是比较经济和技术可持续的扩容解决方案，Rollup 无疑是以太坊扩容方案中最热门的选择。
Layer 2 的发展才刚刚开始，在 CGV 看来，随着以太坊 Layer 2 解决方案的不断推进，以太坊会真正成为为区块链的底层基础设施，而且兼容EVM已成为众公链的标配，这会更加稳固以太坊的地位。
CGV 认为，就机会而言，我们不仅要把将我们的注意力放在 Rollup 的原生代币上，也要放在这些 Rollup 上找到用户基础的新兴项目上。
注意：本文系 CGV FOF 研究报告，不构成任何投资建议，仅供参考。
关于 CGV FOF：CGV FOF是一家来自亚洲的母基金，专注于投资Crypto Fund和Crypto Studio。CGV FOF由日、韩、中国大陆及台湾等家族基金组成，总部位于日本，新加坡和加拿大也设有分部。
参考文章
- https://arbitrum.io/
- https://developer.offchainlabs.com/docs/developer_quickstart
- https://developer.offchainlabs.com/docs/rollup_basics#executing-and-securing-the-chain
- https://developer.offchainlabs.com/docs/rollup_basics#submitting-transactions
- https://www.optimism.io/
- https://community.optimism.io/
- https://medium.com/ethereum-optimism/introducing-evm-equivalence-5c2021deb306
- https://research.paradigm.xyz/optimism#data-availability-batches
- https://community.optimism.io/docs/protocol/protocol-2.0/#
- https://matter-labs.io/
- https://cryptoexplainere60.substack.com/p/zk-world-pt-3-zksync?s=r
- https://vitalik.ca/general/2021/01/05/rollup.html
- https://starkware.co/
- https://www.bloomberg.com/news/articles/2021-11-16/sequoia-led-round-values-blockchain-firm-starkware-at-2-billion
- https://multicoin.capital/2018/10/30/our-investment-in-starkware/
Medium链接：https://medium.com/@CGVFoF/cgv-research-ethereum-layer-2-solutions-create-a-promising-future-be476f6e7cb7