什麼是 Layer 2 區塊鏈？

在尖峰時段於 Ethereum 上部署智慧合約，你會看到交易費用飆升，或是交易卡在記憶體池中數小時。區塊鏈並非可以無限擴展的網路：區塊空間本質上是有限的，隨著對區塊空間的需求成長，使用者體驗會隨之惡化，這對應用來說可能是致命傷：有哪個開發者會想用一個每次部署程式碼都要花上數百美元的鏈？又有哪個使用者會想在一個光是 gas 費就要花掉 $10 的應用裡，交換 $20 的代幣？

Layer 2 區塊鏈就是為了解決這個問題而生。

什麼是 layer 2 區塊鏈？

Layer 2 區塊鏈把運算與交易執行移到基礎的 layer 1 區塊鏈（如 Ethereum 或 Bitcoin）之外進行，同時仍依靠該 L1 鏈來驗證並確保這些 L2 交易的安全性。換句話說，L1 扮演著 L2 的某種清算所角色，確保所有 L2 交易與使用者餘額都正確無誤；此外 L1 鏈還儲存 L2 的狀態，讓 L2 得以享有 L1 網路額外提供的安全保障。

L2 區塊鏈的運作機制是為了擴展性而設計的。交易在鏈下執行，減輕了 L1 較擁擠的區塊空間負擔。而且 L2 不會把每筆交易的結果逐一提交回 L1，而是先把成百上千筆交易打包在一起——再以單一筆交易的形式，將這些彙整過的資料提交到 L1 鏈上。L1 上的數學證明可以保證這些交易的有效性，而不需要在 L1 鏈上重新執行每一筆交易。

最終結果是：L2 藉由把結算結果回歸該鏈，繼承了 L1 的安全性，同時因為把運算與交易排序移到鏈下，效能提升了 100 倍，成本卻只需一小部分。

主要的 L2 設計方式

L2 區塊鏈的設計有多種不同類型，包括 rollups、state channels 和 sidechains，每一種都在安全性、成本與速度之間做出不同的取捨。讓我們仔細看看這些不同 L2 實作方式之間的差異。

Optimistic rollups

像 Arbitrum 和 Optimism 這類Optimistic rollups預設交易有效——先假設無罪，除非被證明有問題。交易先在 L2 上執行，再提交到 Ethereum。之後交易會進入為期七天的挑戰期，在此期間驗證者可以對無效交易提出異議。如果沒有被質疑，交易即為最終確認。

這個取捨很明確：交易快速又便宜（因為不需要花費運算成本去證明交易正確），但這份便宜是有代價的——提回 Ethereum 的提領要等上長達一週才會最終確認。

Zero-knowledge rollups

像 ZkSync Era、Starknet 和 Polygon zkEVM 這類ZK rollups使用密碼學證明來即時驗證交易。L2 產生一個有效性證明（SNARK 或 STARK），提交到 Ethereum，然後 Ethereum 以數學方式驗證它。不需要挑戰期——交易幾乎立即達到最終確認。

這種即時結算是有代價的：產生有效性證明的運算成本很高，因此使用者要為這份速度上的優勢付出更多費用。ZK rollups 也是較為複雜的技術。Optimistic rollups 比 ZK 技術更早進入市場，市佔率也明顯更高。不過隨著進一步的研究讓 ZK 技術更加可行，這個局面有可能改變。

State channels

State channels 讓點對點交易不需要每次互動都上鏈——就像先開一個酒吧的賒帳，等到晚上結束再結算最終餘額一樣。像 Lightning 和 Raiden 這類網路，就是用這種方式來實作轉帳與支付相關用途。

由於 state channels 沒有全域狀態的概念（使用者在某個 channel 關閉之前，看不到裡面發生的活動），你無法建構會與鏈上狀態互動的智慧合約邏輯，這限制了 state channels 可以應用的使用情境。

Sidechains

像 Polygon PoS 這類 sidechains 與 Ethereum（或其他 L1）並行運作，擁有獨立的共識機制與驗證者網路。sidechain 的設計空間可以相當廣泛，但一般來說 sidechain 都會與 L1 保有某種關聯，例如使用 merge-mining 讓 L1 礦工同時挖 L2、透過原生橋接讓資產能在 L1 與 L2 之間移動，或是利用 L1 做資料可用性或結算之用。

由於 sidechain 設計範圍廣泛，有時並不會被視為像 rollups 那樣真正的「L2」，但對於那些不那麼要求與 L1 綁定的絕對安全性的應用來說，sidechain 可以提供快速且靈活的實作方案。

L2 設計上的取捨很重要

每一種 L2 都會做出不同的取捨，而安全性、最終確認時間、成本與開發體驗之間的取捨，對開發者和使用者的體驗都會造成很大的差異。在為你的業務挑選合適的 L2 時，你需要仔細思考你的使用情境需要哪些條件才能成功：

• 安全性：不同的 L2 提供不同類型的安全保證。Optimistic rollups 繼承了 Ethereum 完整的安全性，但需要仰賴 fraud proof。ZK rollups 提供數學上的保證，但依賴複雜的密碼學。Sidechains 則有各自獨立的安全模型。
• 交易費用：某種程度上，所有 L2 相較於在 L1 上建構都能降低成本，但具體降低的幅度可能差異不小。ZK rollups 的證明生成成本較高，但能在 L1 上達到更好的資料壓縮效果。Optimistic rollups 的經濟模型較為簡單，因此交易費用較低，但需要在 L1 上儲存更多資料，從另一個角度增加了成本。
• 確認速度：Optimistic rollups 需要 7 天的挑戰期，而 ZK rollups 和 state channels 則可以提供近乎即時的最終確認。你的業務需要多快達到交易最終確認？如果交易在 7 天挑戰期間偶爾被回滾，對你的使用者影響有多大？
• 開發體驗：Optimistic rollups 通常提供更好的 EVM 相容性——你通常可以只做極小的改動，就部署既有的 Solidity 程式碼。對於擁有完善 Solidity 工具與範本程式碼的生態系來說，這種相容性可以大幅減少開發過程中的阻力。相較之下，ZK rollups 可能需要學習全新的程式語言與工具。
• 去中心化程度：現今大多數 L2 都使用集中化的定序器（sequencer），不過這個情況正開始改變，而且有些 L2 比其他 L2 更集中化。相較於上述其他取捨，你有多重視建構在去中心化網路上這件事？

你的使用情境與你的理念立場，將決定你選擇建構在哪個 L2 解決方案上。如果你對於哪種 rollup 適合你的業務還有疑問，我們的 rollups 團隊可以協助你做出決定。你可以在這裡聯繫我們的 rollups 團隊。

L2 鏈的未來

L2 的版圖演進得非常快。就在幾年前，還沒有人在談論 L2，更別說在上面建構應用了。如今，rollups 已經有數億使用者，交易總值達數十億美元。毫無疑問，L2 會持續存在下去，即使有許多企業選擇為自己的用途打造全新的客製化 L1（L2 的營運成本較低，代表企業可以保留更多營收，把心力放在為客戶交付價值上，這是當你要面對從零開始建構自己 L1 這種更困難的問題時，根本無法做到的）。

隨著 L2 區塊鏈持續擴大市佔率，這個領域也正發生許多令人興奮的創新，進一步推動 L2 向前發展。

ZK 研究持續推進 ZK 設計在主流應用上的可行性。像 ZKSync Era、Scroll 和 Polygon zkEVM 這類組織，已經讓 ZK rollups 具備 EVM 相容性，消除了這些生態系採用上的主要障礙；與此同時，新的技術突破也持續在降低產生 zk 證明的運算成本。

在 optimistic 這一方，各團隊正在推出將 ZK 證明整合進其技術堆疊的成果，實現能依需求把交易導向不同證明系統的動態解決方案。各組織也在推出更好的跨 L2 鏈互通性，有助於帶來更深的流動性與更統一的生態系。

最後，我們甚至看到了 L3 和 appchain 的興起，這些鏈專門服務單一應用，針對特定使用情境進行客製化，解鎖了在與其他實體共用鏈空間時不可能達到的最佳化與更好的使用者體驗。

開始在 L2 鏈上開發

Layer 2 並不是擴展性問題的權宜之計——它們已經在正式環境中運作，支撐著數百萬筆交易，並在各種不同設計類型中推動主流採用。

好消息是，最受歡迎的 L2 選項都具備 EVM 相容性，你既有的 Ethereum 工具在這些不同的 L2 環境中都能正常運作，包括 Hardhat、Foundry，當然還有 Alchemy。

我們透過自家的基礎設施與一整套開發工具，支援所有主流 L2，讓你可以建構任何鏈上應用。取得你的免費 API key，向主流的 L2 區塊鏈發出你的第一次 API 呼叫，開始體驗在這個成長最快的鏈上領域之一進行開發的感覺。

常見問題

Layer 1 與 layer 2 有什麼不同？

Layer 1 指的是負責共識、安全性與資料可用性、且完全獨立運作的基礎區塊鏈（如 Ethereum 或 Bitcoin）。Layer 2 則是建構在 L1 之上的次級網路，負責在 L1 鏈之外處理運算、交易排序與打包，以維持較低的成本。L2 接著會把這些交易提交回 L1，並依賴 L1 鏈來獲得網路安全性。

Layer 2 和 Ethereum 一樣安全嗎？

大多數 L2 透過密碼學證明或 fraud detection 機制，繼承了 Ethereum 的安全性。雖然不同解決方案的安全模型有所不同，但設計得當的 L2 能維持與基礎鏈相同的安全保證。

Layer 2 的交易便宜多少？

L2 上的交易成本通常比 Ethereum mainnet 便宜 10 到 100 倍。在高度壅塞期間，省下的成本可能更多。在主鏈上要花 $50 的交易，在 L2 上可能只要 $0.50 或更少。

我可以在不同的 layer 2 之間移動資產嗎？

直接的 L2 對 L2 互通性目前仍在持續改善中，但你可以先把資產橋接回 Ethereum，再移到另一個 L2，或是使用第三方橋接工具，將資產從一條鏈移到另一條鏈。

開發 layer 2 需要學習新的程式語言嗎？

大多數 L2 都支援 Solidity 以及標準的 Ethereum 開發工具。像 StarkNet 這類方案原本需要使用 Cairo，但現在就連它們也開始加入對 Solidity 的支援。

如果 layer 2 離線了會發生什麼事？

大多數 L2 都設有逃生機制，即使 L2 停止運作，使用者仍可直接透過 Ethereum 提領資金。這項功能有時被稱為「強制提領（forced withdrawals）」，讓使用者無論 L2 目前處於何種狀態，都能把自己在 L2 上的資產取回 L1。