什么是 Layer 2 区块链?

在网络高峰期于 Ethereum 上部署智能合约，你会看到交易费飙升，或者交易在内存池中卡上几个小时。区块链并非无限可扩展的网络：区块空间本身是有限的，随着对这部分空间需求的增长，用户体验会随之下降，这对应用来说可能是致命的：如果一次代码部署要花几百美元，谁还愿意在这样的链上开发？如果单是 gas 费就要花掉 10 美元，谁还愿意在应用里兑换 20 美元的代币？

Layer 2 区块链正是为解决这个问题而生。

什么是 layer 2 区块链？

Layer 2 区块链将计算和交易执行从 Ethereum 或 Bitcoin 这样的基础 layer 1 区块链上移出，同时仍然依靠该 L1 链来验证并保障这些 L2 交易的安全。换句话说，L1 相当于 L2 的一个清算中心，确保所有 L2 交易和用户余额的正确性；此外，L1 链还存储着 L2 的状态，因此 L2 能够获得 L1 网络带来的额外安全保障。

L2 区块链的运作机制是为规模化设计的。交易在链下执行，从而减轻了本就更拥挤的 L1 区块空间的负载。L2 不会将每笔交易的结果单独提交回 L1，而是先把成百上千笔交易打包在一起，再以单笔交易的形式将这些聚合数据发布到 L1 链上。L1 上的数学证明能够保证这些交易的有效性，而无需在 L1 链上重新执行每一笔交易。

最终结果是：L2 通过结算回该链，获得了 L1 安全性带来的好处，同时因为将计算和交易排序移到链下，性能提升了 100 倍，成本却只是一小部分。

主要的 L2 设计方案

L2 区块链设计有多种不同类型，包括 rollup、状态通道和侧链，它们在安全性、成本和速度之间做出了不同的权衡。我们来仔细看看这些不同 L2 实现方式之间的区别。

Optimistic rollup

Optimistic rollup（例如 Arbitrum 和 Optimism）默认假定交易有效——即“无罪推定”。交易先在 L2 上执行，然后发布到 Ethereum。此后交易会进入一个为期七天的挑战期，验证者可以在此期间对无效交易提出异议。如果没有异议，交易即最终确定。

这一权衡很明确：交易快速且便宜（因为证明交易正确性没有计算成本），但这种低成本伴随着延迟——提回 Ethereum 的提现需要等待长达一周才能最终确定。

零知识 rollup

ZK rollup（例如 ZkSync Era、Starknet 和 Polygon zkEVM）使用密码学证明来即时验证交易。L2 生成一个有效性证明（SNARK 或 STARK），将其发布到 Ethereum，Ethereum 以数学方式对其进行验证。不需要挑战期——交易几乎可以立即达到最终确定状态。

这种即时结算是有代价的：生成有效性证明的计算成本很高，因此用户要为这种速度溢价支付更多费用。ZK rollup 也是一项更复杂的技术。Optimistic rollup 比 ZK 技术更早面世，市场份额也明显更大。不过随着进一步研究让 ZK 技术变得更可行，这一局面可能会发生变化。

状态通道

状态通道能够实现点对点交易，而无需为每次交互都触及区块链——就像开一个酒吧账单，到晚上结束时再结清最终余额一样。Lightning 和 Raiden 这类网络就是为转账和支付场景实现了这一机制。

由于状态通道没有全局状态的概念（用户在通道关闭之前无法看到该通道内部发生的活动），因此你无法构建与链上状态交互的智能合约逻辑，这限制了状态通道可以支持的使用场景。

侧链

Polygon PoS 这类侧链与 Ethereum（或其他 L1）并行运行，拥有独立的共识机制和验证者网络。侧链的设计空间可以相当广泛，但一般来说，侧链都与 L1 保持某种关联，无论是通过合并挖矿（merge-mining，即 L1 矿工同时挖 L2），还是通过原生桥让资产可以在 L1 和 L2 之间转移，又或是利用 L1 提供数据可用性或结算功能。

考虑到侧链设计的广泛性，侧链有时并不被视为像 rollup 那样真正意义上的“L2”，但对于那些不那么需要与 L1 绑定绝对安全性的应用来说，侧链能提供一种快速且灵活的实现方式。

L2 设计取舍很重要

每种 L2 都会做出不同的权衡，而安全性、最终确定时间、成本和开发体验方面的这些权衡，会对开发者体验和用户体验产生很大影响。在为你的业务挑选合适的 L2 时，你需要仔细思考你的使用场景到底需要满足哪些要求：

• 安全性：不同的 L2 提供不同类型的安全保证。Optimistic rollup 继承了 Ethereum 的完整安全性，但需要依赖欺诈证明。ZK rollup 提供数学上的保证，但依赖复杂的密码学。侧链则拥有独立的安全模型。
• 交易费用：从某种程度上说，所有 L2 相比在 L1 上构建都能降低成本，但具体的降幅可能差异很大。ZK rollup 的证明生成成本更高，但能在 L1 上实现更好的数据压缩。Optimistic rollup 的经济模型更简单，因此交易费用更低，但需要在 L1 链上存储更多数据，这又从另一个维度增加了成本。
• 确认速度：Optimistic rollup 需要 7 天的挑战窗口期，而 ZK rollup 和状态通道则可以提供近乎即时的最终确定性。你的场景需要多快达到交易最终确定？如果交易在 7 天挑战窗口期内偶尔被回滚，对你的用户影响有多大？
• 开发体验：Optimistic rollup 通常提供更好的 EVM 兼容性——你往往可以只做很小的改动就把现有的 Solidity 代码部署上去。对于拥有成熟 Solidity 工具链和模板代码的生态来说，这种兼容性能大大减少开发过程中的阻力。相比之下，ZK rollup 可能需要学习全新的编程语言和工具。
• 去中心化程度：目前大多数 L2 都使用中心化的排序器，不过这一情况正在开始改变，而且不同 L2 的中心化程度也不尽相同。相对于上面提到的其他权衡因素，你有多看重构建在去中心化网络之上？

你的使用场景以及你的理念立场，将决定你选择用哪种 L2 方案进行构建。如果你还有关于哪种 rollup 更适合你业务的疑问，我们的 rollup 团队可以帮助你做出决策。你可以在这里联系我们的 rollup 团队。

L2 链的未来

L2 领域的发展速度很快。就在几年前，几乎没有人谈论 L2，更不用说在其上构建应用了。如今，rollup 已经拥有数亿用户，交易价值高达数十亿美元。毫无疑问，L2 会长期存在，即便许多企业选择为自己的使用场景构建全新的定制化 L1（L2 的运营成本更低，这意味着企业可以保留更多收入，专注于为客户交付价值，而如果你要去啃从零启动自己 L1 这块更难的骨头，是根本做不到这一点的）。

随着 L2 区块链不断扩大市场份额，这个领域也正在发生许多令人瞩目的创新，进一步推动 L2 向前发展。

ZK 研究仍在不断推动 ZK 设计方案在主流场景中的可行性。像 ZKSync Era、Scroll 和 Polygon zkEVM 这样的组织已经让 ZK rollup 实现了 EVM 兼容，消除了这些生态系统采用上的主要障碍，与此同时，新的技术突破也在持续降低生成 zk 证明的计算成本。

在 optimistic 这一方向，各团队正在推进将 ZK 证明整合进自己技术栈的工作，从而实现根据需求将交易路由到不同证明系统的动态方案。各组织也在提升不同 L2 链之间的互操作性，帮助带来更深的流动性和更统一的生态系统。

最后，我们甚至看到了 L3 和应用链（appchain）的兴起——这些链专门服务于单个应用，针对特定使用场景进行定制，从而实现在与其他实体共享链空间时无法达到的优化和更好的用户体验。

开始在 L2 链上构建

Layer 2 并不是权宜之计式的扩展方案——它们已经在生产环境中运行，支撑着数百万笔交易，并在各种不同类型的设计中推动着主流采用。

好消息是，最流行的几种 L2 方案都是 EVM 兼容的，你现有的 Ethereum 工具在这些不同的 L2 环境中都能正常使用，包括 Hardhat、Foundry，当然还有 Alchemy。

我们的基础设施和开发者工具套件支持所有主要的 L2，可用于构建任何链上应用。获取你的免费 API key，向一条领先的 L2 区块链发起你的第一次 API 调用，亲自体验一下在这个发展最快的链上领域中构建应用是什么感觉。

常见问题

layer 1 和 layer 2 有什么区别？

Layer 1 指的是像 Ethereum 或 Bitcoin 这样负责共识、安全和数据可用性的基础区块链，它是完全独立的。Layer 2 是构建在 L1 之上的二级网络，负责将计算和交易排序、打包从 L1 链上移出，以降低成本。之后 L2 会将这些交易提交回 L1，并依赖 L1 链来获得网络安全性。

layer 2 和 Ethereum 一样安全吗？

大多数 L2 通过密码学证明或欺诈检测机制继承了 Ethereum 的安全性。虽然不同方案的安全模型各不相同，但设计得当的 L2 能够维持与基础链相同的安全保证。

layer 2 交易便宜多少？

L2 上的交易成本通常比 Ethereum 主网便宜 10 到 100 倍。在高度拥堵时期，节省的幅度还会更大。在主网上花费 50 美元的交易，在 L2 上可能只需 0.50 美元甚至更少。

我可以在不同的 layer 2 之间转移资产吗？

L2 与 L2 之间的直接互操作性仍在完善中，但你可以先将资产桥接回 Ethereum，再转移到另一个 L2，或者使用第三方桥直接在链间转移资产。

进行 layer 2 开发需要学习新的编程语言吗？

大多数 L2 都支持 Solidity 和标准的 Ethereum 开发工具。像 StarkNet 这样的一些方案最初需要使用 Cairo，但如今就连它们也在加入对 Solidity 的支持。

如果某个 layer 2 掉线了会怎样？

大多数 L2 都设有“逃生舱口”机制，即使该 L2 停止运行，用户也可以直接通过 Ethereum 提取资金。这一功能有时被称为“强制提现”（forced withdrawals），无论 L2 处于何种状态，都能让用户将自己在 L2 上的资产取回到 L1。