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查看食谱 什么是第二层区块链?L2 扩容简明解析 |Quicknode通过 SOC 2 II 类认证 · ISO 27001
答案>了解第二层网络与Rollup>什么是第二层区块链? 简而言之:第二层(L2)区块链是一个独立的网络,运行在Ethereum 等第一层(L1)链之上,既继承了L1的安全性,又显著提升了可扩展性。由于L1网络的容量有限(Ethereum 每秒处理约30笔交易),因此L2在主链之外执行交易,并定期将压缩后的结果结算回L1。这种架构可提供高出10至100倍的吞吐量,并大幅降低手续费。 最常见的 L2 类型是 Rollup,包括乐观 Rollup(Arbitrum 、Optimism 、Base )和零知识 Rollup(zkSync 、StarkNet )。Layer 2 扩容已成为在不牺牲底层安全性和去中心化前提下扩展区块链容量的主要策略。
简明解释
不妨将第一层区块链想象成一座法院。所有的官方记录都会存放在那里,而法院则保证这些记录的真实性和永久性。但法院的处理能力是有限的。它每天只能处理一定数量的案件,而在业务繁忙时期,等待时间和立案费会变得不合理。
第二层就像一家在法院大楼外运营、但将最终记录提交至法院的律师事务所。该律师事务所每天处理数百起案件(速度远快于法院),准备所有文书材料,并定期将已完成工作的简要摘要提交给法院进行正式登记。法院会核实摘要是否正确,并加盖公章予以认证。律师事务所负责处理大量案件;法院则提供权威性。
从区块链的角度来看,L2在其自身网络上快速且低成本地处理交易。它会定期将数百或数千笔交易压缩成一个批次,并将其提交至L1,在那里进行验证并永久存储。用户在L2上可以享受快速、低成本的交易服务,而他们的数据最终由L1的完整验证者集提供安全保障。
第二层协议的工作原理
第二层(Layer 2)的核心机制是执行分离。 L2在自己的链上执行交易,并使用自己的区块生成基础设施。用户与L2的交互就像在与一个独立的区块链交互一样:他们发送交易、与智能合约交互,并在几秒钟内看到确认。关键区别在于,L2并不维护自己的独立安全性。相反,它会定期将证明或压缩数据回传至L1,从而将其状态锚定在L1的安全保障之上。
此发布机制建立了一项关键的安全特性:即使 L2 运营商停止运作、行为失控或彻底消失,用户仍可通过参考发布到 L1 上的数据来取回资金。L1 充当最终的真相仲裁者。这正是真正的 L2 与侧链的区别所在——侧链拥有独立的安全模型,并不从 L1 继承安全性。
最常见的 L2 架构是 Rollup,它分为两种类型。乐观型 Rollup(Arbitrum 、Optimism 、Base )默认认为交易是有效的,只有在争议窗口期间有人对结果提出异议时才会进行验证。ZK Rollup(zkSync 、StarkNet 、Scroll )会生成加密证明,通过数学方法验证正确性,而 L1 会立即对此进行验证。
为什么第二层如此重要
第二层(L2)解决方案无需修改第一层(L1)即可解决可扩展性问题。如果直接提高Ethereum 的第一层(L1)吞吐量(增大区块大小、缩短区块生成时间),将提高对节点硬件的要求,从而削弱去中心化程度。第二层(L2)提供了一种替代方案:保持第一层(L1)的去中心化和安全性,并在其之上构建可扩展的执行层。
其经济影响十分显著。在Ethereum 的L1层上,一次简单的代币转账在网络拥堵时通常需要花费5至20美元,而在L2层上,同样的操作费用通常不到0.01美元。在L1层上需要花费50至100美元的复杂DeFi交互,在L2层上仅需几美分。这种手续费的降低使得区块链能够应用于日常交易、微支付、游戏以及社交应用等领域——这些应用在L1层上因成本过高而难以实现。
目前,领先的L2网络每天处理的交易量已超过Ethereum 的L1网络,且锁定的总价值达数十亿美元。仅Arbitrum 、Base 和Optimism 这三个平台,其交易总量就已超过Ethereum mainnet 。
第1层和第2层有什么区别?
第1层是基础区块链,提供安全性和最终结算;而第2层则是构建在其之上的、执行速度更快的网络。下表从对开发者和用户而言最重要的几个维度,对这两层进行了对比。
方面 | 第1层 | 第2层 |
|---|
角色 | Base 沉积层 | 构建在L1之上的执行层 |
安全 | 其自身的验证器集 | 从 L1 继承而来 |
吞吐量 | 受限,约30 TPSEthereum | 高出10到100倍 |
费用 | 更高 | 低得多 |
示例 | Ethereum,Bitcoin | Arbitrum,Optimism,Base |
简而言之,第一层(Layer 1)的区块链充当信任锚点,而第二层(Layer 2)在承担繁重的执行工作时,借用了这种信任。正是这种分工,使得网络能够在不削弱其基础层的情况下实现扩展。
第二层扩展方案主要有哪些类型?
并非所有第二层解决方案的工作原理都相同。它们在如何证明链下活动的有效性以及交易数据的存储位置方面存在差异。下表总结了最常见的设计方案。
类型 | 它是如何筹集资金的 | 示例 | 主要权衡 |
|---|
乐观汇总 | 带有挑战窗口的防欺诈证明 | Arbitrum,Optimism,Base | 向 L1 的提现速度变慢了 |
ZK Rollup | 在 L1 上验证的有效性证明 | zkSync,StarkNet,Scroll | 证明生成需要大量计算 |
瓦利迪姆 | 有效性证明、链下数据 | 基于 StarkEx 的应用程序 | 数据可用性较低 |
国家频道 | 链下签名的更新 | 支付渠道 | 仅限固定参与者 |
第二层交易手续费是如何运作的?
L2手续费由两部分组成:在L2层上支付的一笔小额执行费,以及将批量数据发回L1所产生的部分成本。由于数百笔交易共享一个L1批次,因此每笔交易的成本大幅降低。 当基础层繁忙时,L2费用也会随之上涨,因为数据提交需要争夺L1区块空间。这就是为什么L1层上的区块链拥堵仍然会影响L2定价,以及为什么吞吐量和延迟都会影响用户体验。
第二层(Layer 2)的安全性是否与第一层(Layer 1)一样高?
一个设计良好的 Rollup 能够继承 L1 数据完整性的安全性,因为任何人都可以根据发布到 L1 的数据重建 L2 状态。主要区别在于活跃性和时序方面。 大多数 L2 层依赖单一排序器来对交易进行排序,这构成了一个中心化节点,且向 L1 层的提现可能需要等待挑战窗口期结束或证明确认后才能完成结算。理解排序器的作用以及 L2层的最终性,有助于您判断一笔 L2 交易实际上已达到何种结算状态。
常见问题解答
第二层(Layer 2)是一个独立的区块链吗?
既对也不对。L2 运行自己的执行环境并生成自己的区块,因此其行为类似于一条独立的链,但它并非独立存在。它通过向第一层发布数据或证明来锚定其状态,这正是它能够借用底层安全性的原因。
为什么第二层交易成本更低?
L2层会将大量交易打包,并向L1层提交一份压缩后的汇总记录,因此昂贵的L1层结算成本由数百笔交易分摊。交易执行在成本更低的L2层基础设施上进行,这就是为什么在L1层需要花费几美元的转账,在L2层只需几分之一美分。
第二层(Layer 2)和侧链是一回事吗?
不。侧链拥有独立的安全模型和验证者集,因此资金的安全性取决于侧链自身的安全性。真正的第二层(L2)通过将数据发布到第一层(L1)来继承其安全性,这意味着即使用户第二层(L2)运营商消失,用户仍可从第一层(L1)取回资金。
哪些是人气最高的第二层网络?
按交易量和价值计算,Ethereum 中规模最大的L2网络包括:在乐观型Rollup中,有Arbitrum 、Base 和Optimism ;在ZK Rollup中,有zkSync 、StarkNet 和Scroll 。这些网络每天处理的交易量总和超过Ethereum 和mainnet 。
我可以在第二层网络上使用同一个钱包吗?
通常是的。像Arbitrum 、Base 和Optimism 这样的 EVM 兼容 L2 网络,其地址格式与Ethereum 相同,因此只要添加该 L2 网络,并将标准钱包指向该链的 RPC 接口endpoint ,钱包即可正常使用。
Quicknode 如何支持第 2 层
Quicknode 为所有主流第二层网络提供原生RPC支持,包括Arbitrum 、Base 、Optimism 、zkSync 、StarkNet 、Scroll 、Polygon zkEVM等。 开发者可通过与访问 L1 时相同的平台和 API 模式访问 L2,并享有相同的 99.99% 正常运行时间 SLA 以及全球分布式基础设施。Quicknode Streams 支持从 L2 网络进行实时数据流传输,提供与 L1 相同的索引和数据管道功能。对于正在构建横跨 L1 和多个 L2 的跨链应用程序的团队,Quicknode 的多链平台消除了为每个网络管理独立基础设施提供商的必要性。
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