Layer 2 区块链
引言
任何区块链的理想状态，都是尽可能做到去中心化、安全和可扩展。要让一条链同时做好这三件事，一直是尚未解决的难题。这个难题有个名字：区块链三难困境。
比特币和以太坊都相当去中心化、也足够安全，但扩展性不佳：网络繁忙时，交易费高昂、排队时间长。为了绕开这些限制，探索者可以借助各种技术，大幅降低交易成本、提升交易速度。它们统称为 Layer 2（L2）扩容方案。
Lightning Network 是比特币最知名的扩容方案，它依靠支付通道技术来扩展支付。以太坊则通过多种 L2 方案来处理交易，缓解三难困境，背后由 2024 年加入主网的廉价临时存储 Blob 提供支持（这是当年设想的「分片」的轻量形态）。
支付通道
在比特币区块链上，Lightning Network 依靠双向支付通道，让多方无需在主链上交易就能交换 BTC。
这套架构让两个用户之间开启一条支付通道。每条通道严格只有两方，但支付可以在互联的通道网络中路由，抵达更远的用户。通道开启到关闭之间，双方可以来回转移资金。每位参与者的微型账本条目在双方都签名后更新，这通常要求双方的节点都在线。 任何一方都可以随时把最新版本的微型账本广播到区块链上，从而关闭通道。
支付通道不支持复杂的智能合约交互，只支持基础的点对点交易。
知识检测 1
使用比特币 Lightning Network 交易时，你必须在线。
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[ ] 正确
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[ ] 错误
以太坊的扩容方案
以太坊开发者研究原生扩容方案的时间，几乎和这条网络上线的时间一样长。
多数以太坊社区成员认为，要称得上「以太坊扩容方案」，项目必须在不牺牲安全性和去中心化的前提下，解决以太坊的可扩展性短板。对用户来说，最实际的需求是比以太坊主网更快的交易和更便宜的 Gas。为了竞争，有些方案愿意在三难困境上做出比别人更大的取舍。
以太坊的定位由智能合约能力决定，因此扩容方案继承这项能力同样重要。如果用户在 Layer 2 上用不了自己喜欢的 dApp，再快再便宜的交易也没有意义。
知识检测 2
以太坊扩容方案：
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[ ] 用支付通道来扩展网络。
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[ ] 无法支持智能合约交互。
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[ ] 应在不削弱三难困境其他两项的前提下提升可扩展性。
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[ ] 提升交易速度，但代价是 Gas 更贵。
连接 Layer 1 与 Layer 2
正如我们在区块链基础中学到的，区块链是一种叫账本的数据库，记录着一份由密码学保护、按时间排序的交易清单。L1 区块链和 L2 扩容方案各自都是完整的区块链，拥有自己的地址和数据。
在不同区块链数据库之间传递信息的基础设施，叫做跨链桥。举个例子：把以太坊主网（或任何其他 L1 区块链）想象成一座岛，把另一条链或你偏好的扩容方案想象成另一座岛，跨链桥就是连接这两座数字岛屿的高速公路的统称。
这项技术非常复杂，但从终端用户的角度看，整个过程简单到只是选一个目的地。
侧链
侧链是一条独立于以太坊运行的区块链，通过跨链桥与以太坊主网相连。要迁移代币，你把它们锁在主网的跨链桥合约里，侧链上会铸造出等量的代币。重要的是：这并不会让你的资金获得以太坊的安全性。跨链桥和侧链都依赖侧链自己的验证者。其中任何一方被攻破（比如 2022 年 6.25 亿美元的 Ronin 跨链桥被盗事件），锁定的资金就可能被偷走。
侧链同样受制于三难困境。它们更低的 Gas 费和更快的交易，来自一个规模更小但更强大的验证者集合，用一部分去中心化和安全性换来了可扩展性。
Polygon PoS 这类侧链会定期向以太坊发布快照（「检查点」）。这让它们的历史获得某种最终性，也让用户在退出跨链桥时能证明余额，但并不能让侧链上的资金和主网一样安全。
知识检测 3
侧链：
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[ ] 把跨链过去的代币锁在主网的合约里。
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[ ] Gas 费比主网便宜。
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[ ] 中心化风险比主网更高。
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[ ] 以上全部。
Rollup
使用 Rollup 技术的 Layer 2 协议，在安全级别上与以太坊主网保持更紧密的一致。
和侧链一样，Rollup 让链上交易在以太坊主网之外执行。这些交易随后被「卷起」成一个批次，批次数据以廉价的临时数据包 Blob 的形式发布到以太坊，Blob 由 2024 年 3 月的 Dencun 升级引入，也是典型 L2 费用降到几美分甚至更低的主要原因。
为了证明自己足够安全、有资格代表主网处理交易，Rollup 必须提供「令人信服的证据」，说明每个提交批次里的交易都安全有效。这份证据包含在交易的 Rollup 中，并由以太坊主网上的跨链桥合约验证。
目前有两种 Rollup 方法能提供这种证据：Optimistic Rollup 和 ZK Rollup。我们来仔细看看这两种流程。
Optimistic Rollup
Optimism、Base、Arbitrum 这些 L2 协议，都采用 Optimistic Rollup 作为扩容架构。之所以叫「乐观」，是因为 Rollup 批次里的信息在被证伪之前都默认有效：这是一个乐观的假设。
为了防止有人滥用这种做法，用户申请把资金从 L2 移回主网时，通常要等待数天。在这段时间里，跨链桥的验证者可以发布欺诈证明，请求取消这笔提款。这套欺诈证明机制类似银行业的清算流程，只不过是去中心化的。
注意：Across、Relay 这类第三方跨链服务，能让用户在几分钟而不是几天内完成跨链。这些快速桥用自己的资金池先垫付给你，因此你要承担该桥智能合约和资金提供方的风险，比使用 Rollup 自带的桥多了一层信任。
知识检测 4
在 Optimistic Rollup 中，交易在被证伪之前都被视为有效。
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[ ] 正确
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[ ] 错误
ZK Rollup
ZK Rollup 是一类依靠零知识技术的 Rollup。和 Optimistic Rollup 不同，ZK Rollup 确认批次交易是否合法时，不依赖某些用户去寻找欺诈的证据，而是提交一份数学证明，叫做有效性证明，让以太坊无需重做计算就能检查整个批次是否正确。
ZK Rollup 最大的优势在于结算时间，也叫交易最终性。它不需要长达数天的挑战期：只要下一份有效性证明提交，用户通常在几小时内就能在主网动用自己的资金。别被名字误导，这里的零知识技术并不是为了隐私：主流 ZK Rollup 上的交易和以太坊主网一样公开。
已经有一些重要协议在用 ZK Rollup 技术构建以太坊扩容方案，包括 ZKsync、Starknet 和 Linea。这个方向仍处于早期，但未来潜力很大。
知识检测 5
和 Optimistic Rollup 相比，ZK Rollup：
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[ ] 让用户在主网上的交易保持私密。
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[ ] 使用有效性证明，免去长达数天的挑战期。
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[ ] 依靠监督者在挑战期内提交欺诈证明。
跨链 dApp 兼容性
比较 Optimistic Rollup 和 ZK Rollup 时，多数用户最关心提款时间。不过这类提款延迟可以用第三方跨链桥解决，所以在挑选扩容方案时，它不该是主要考量。
许多 Optimistic Rollup 做到了「EVM 等效」，也就是这条 L2 原生支持任何能在以太坊虚拟机（EVM）上运行的 dApp。EVM 等效意味着此前部署在主网上的智能合约都能直接部署过来，于是 L2 用户也能用上自己喜欢的 dApp。
Polygon PoS 这类侧链同样原生运行 EVM，多数现代 ZK Rollup（比如 ZKsync、Linea、Scroll）也做到了 EVM 等效或非常接近。因此，你喜欢的以太坊 dApp 在大部分 L2 生态里都能用。
知识检测 6
EVM 等效的扩容方案，可以轻松复用部署在主网上的智能合约。
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[ ] 正确
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[ ] 错误
课程回顾
比特币、以太坊这样的 L1 区块链，目前都受制于区块链三难困境。比特币网络上的支付通道，以及以太坊上的侧链和 Rollup，帮助这些网络扩容、缓解三难困境。
跨链桥把 L1 区块链与侧链和 Rollup 连接起来，而跨链桥合约的运作方式，决定了所连接网络的性质。
侧链上的资金并不继承以太坊的安全性：跨链代币被锁在主网的合约里，但它们是否安全，取决于侧链自己的验证者和跨链桥合约。这类链拥有规模小但强大的验证者集合，因而能提升交易速度、降低 Gas 费，代价是去中心化和安全性。
Rollup 和侧链一样也自行验证和处理交易，但它们的跨链桥合约要求先提供交易有效的「令人信服的证据」，数据才被认可。这让它们的安全性和去中心化程度与以太坊的价值观保持一致。提供这种「证据」有两种方法：Optimistic Rollup 和 ZK Rollup。Optimistic Rollup 在主网结算交易批次前会留出数天延迟，期间由跨链桥验证者发现并举报欺诈。ZK Rollup 则借助零知识技术，为交易的合法性提供数学保证。
目前，Optimistic Rollup 和现代 ZK Rollup 都与以太坊主网有很高的智能合约兼容度，主网上的 dApp 可以轻松部署到它们的网络上。许多人相信，凭借快速最终性和强有力的有效性保证，ZK Rollup 会成为未来的扩容方案。
从 Optimism 或 Base 开启你的 Layer 2 之旅 🙂
Optimism 和 Base 都是 EVM 等效的 Optimistic Rollup，非常适合探索者作为起点。在这两条链上使用 dApp 的体验和 L1 相似，只是更便宜、更快，而且都用 ETH 支付 Gas。接下来的任务，就是你在 Optimism 或 Base 上旅程的第一步！
两个生态都深受以太坊价值观影响，其中 Optimism 以资助公共物品著称，为生态创造价值，比如 Bankless Academy 的免费教育。
Optimism 和 Base 不只是依靠 Optimistic Rollup 的平台：它们展示了区块链如何解决真实问题，开辟交易和协作的新方式。这应该让我们所有人都保持乐观。🙂
