以太坊Layer2解决方案三强大比拼你更Pick哪一个？

在过去的几个月中，ETH 的价格飙升，以太坊网络的使用量显著增加。导致这一趋势的主要原因是对 NFT 的重新兴趣和 DeFi 应用程序的整合，以及加密货币市场的显著增长。这给以太坊生态系统中的 DApp 开发者带来了一些“不太愉快”的后果：主要是网络无法适应使用量的增加，导致高昂的 gas 费成本(如果您希望在接下来的几个区块中验证您的交易，成本甚至会更高)。截至撰写本文时，以太坊主网的平均 gas 费约为 15 美元。

我们在以太坊生态系统中面临的这一新场景将 Layer 2 的改进在一夜之间从一个“很不错”的功能转变为“Dapps 能够在性能和成本上可持续运行的”最高要求。

幸运的是，我们已经有了几个一致的 Layer 2 平台和协议来帮助我们完成此任务。Optimistic rollup?是构建 Layer 2 解决方案最有希望的基础结构之一。许多项目都是在它们之上构建的，但是我们如何基于最能满足我们需求的 optimistic rollup 选择 Layer 2 解决方案？本文对基于 optimistic rollup 的三种有前途的 Layer 2 解决方案进行了比较。让我们马上开始吧 !

optimistic rollup 的优势所在：

为了能够比较基于 rollup 的不同的 Layer 2 解决方案，我们首先需要快速绕过来理解什么是 optimisticrollup。Rollup 是将侧链或链下交易捆绑 (或“汇总”) 为单个交易，然后将该交易提交给 L1 的解决方案。为了保护所有这些捆绑的交易，并使它们可以单独验证，将从捆绑中生成加密证明。

rollup 工作的要求是拥有某种与以太坊兼容的独立区块链，具有减少节点数量或高性能的附加功能，负责处理签名验证、合约执行等。这使得独立的区块链能够验证随后在以太坊主链中捆绑交易的合法性。

L2 Rollup 侧链负责验证和合约执行，而 L1 专门存储不可变的交易数据。在 optimistic rollup 中，参与者对于在侧链中执行的交易的有效性“持乐观态度”。聚合器无需进行额外的计算即可将侧链交易提交到主链中。

如何确定侧链交易实际上是有效？

optimistic rollup 使用欺诈手段来确保所有交易都是合法的。如果有人注意到聚合器的欺诈性交易，则可以通过发送防欺诈证明来运行交易的计算并验证其有效性来挑战 rollup。这意味着，我们不像其他 rollup 解决方案 (如 zk -rollup) 中那样对每笔交易进行验证，仅在怀疑交易是在欺诈的情况下才执行证明计算。

与 zk -rollup 相比，这显著降低了 gas 成本，并为实现交易处理吞吐量的 x10-x100 改进打开了大门。在提交了无效区块并最终确定了欺诈证明之后，可以回滚 Layer 2 中的区块链，并从之前的非欺诈区块中恢复。

竞争者的对比：

在对 rollup 进行简要介绍之后，我们便拥有了解决 Layer 2 比较所需的所有基础。为了进行比较，我选择了 Layer 2 解决方案中的三个，这些解决方案对 DApp 开发者来说具有更有趣的功能集合 (即我个人会考虑用来部署自己的应用程序的那些功能)。

所有这些构建 (或多或少) 共享相同的构建模块 :

一个与以太坊兼容的 EVM，以在 L2 中运行用户的 Solidity 合约；

排序器 / 聚合器负责从 L2 批量处理来自捆绑的交易，然后提交给 L1；

一组 L1 智能合约，用于协调交互并提交来自 L2 的数据；

使用不同的欺诈证明使对端能够反驳聚合器进行的无效或伪造的交易；

利用权益来协调 L2 系统的激励机制和经济性。

尽管具有共同的构建模块，但是这三种解决方案在实现 rollup 协议的方式上存在显著差异。让我们详细地研究它们中的每一个，以加快我们的比较速度。

1. optimistic

optimistic 利用以太坊生态系统中的所有现有工具，并对其进行了修改，以实现他们的 optimistic protocol 和 Layer 2 解决方案。

VM：他们的 L2 VM 是 optimistic VM (OVM)，它是对以太坊 VM (EVM) 的修改，用适合 L2 合约执行的新操作码取代了上下文相关的 EVM 操作码。VM 表现为沙盒环境，可确保确定性的智能合约执行以及 L1 和 L2 之间的状态转换。

客户端：optimistic 还修改了广泛传播的以太坊客户端 Geth，因此它可以用作 L2 区块链的客户端。该客户端修改消息，以便其他 L2 客户端能够理解它们，并且它包括交易的排序和批量处理以构建 rollup 所需的所有过程。

Rollup 构建：对于它们的 rollup 构建，optimistic 使用 Geth 客户端作为单个排序器。在 optimistic 中，交易数据被压缩，然后发送到 L2 上的序列入口点合约。排序器负责将这些交易“批量汇总”，并在以太坊上发布数据，以提供数据可用性，以便即使排序器消失，也可以启动新的排序器从中断的地方继续进行。任何人都可以向 L1 发送新交易，这些交易被添加到 L1 合约中，该合约对于每个 L2 交易都表现为“仅附加日志”。

验证 :对于由排序器发布的每笔交易，验证者负责下载该交易并将其应用于其本地状态。如果一切都匹配，它们什么都不用做，但如果存在不匹配，验证者需要在链上提交所有之前的有效交易，并重新执行任何已发布的状态，以表明已发布的状态实际上是错误的。如果欺诈验证成功，则从 L1 中删除错误的状态和批次。

经济模型 :每个 epoch 的批次序列器需要被称为债券管理器的智能合约来标记为抵押品。为了成为抵押排序器，需要在合约中加入固定数量的 ETH。

每次检测到排序器欺诈时，都会削减此抵押。排序器可以在存入 7 天后收回此股份，从那时起，排序器的批次处理可以被认为是最终的订单，因为不再可能进行验证。如果成功地证明了欺诈，则将提议者的保证金中一定比例 (X%) 销毁，其余比例 (1-X)%按比例分配给提供欺诈证明数据的每个用户。

这种经济模型可以防止排序器变得不正常，但没有解决验证者在尝试向区块链发送大量不同批次的欺诈证明的潜在情况 (强制进行大量的 L1 计算)。

2. Arbitrium

VM 和客户端 :Arbitrium 实现 Arbitrium 虚拟机。AVM 负责运行 L2 合约和保持其状态。VM 的状态被组织为 Merkle 树，并在该 Merkle 树上的生成状态转换中执行。Arbitrium 还实现了自己的自定义 L2 客户端。

rollup 构建：Arbitrium 使用单个链上合约来协调其 rollup 协议。在协议的任何时候，VM 的某些状态都可以得到完全确认和最终确定，即其哈希存储在链上。L2 中的新交易触发此 Merkle 树的状态更新，该状态存储链中的每个状态。为了验证存储的状态，协议的参与者可以将 Arbitrium 中所谓的“有争议的断言（DA）”来证明从某种状态的哈希开始，VM 能够执行指定数量的计算步骤，从而导致指定的新哈希状态（及其相应的合约执行，支付和事件发出）。DA 可能最终有效（即计算成功）或无效。如果 DA 有效，则系统将进入新状态，树中具有新的状态哈希，并在 DA 中指定其相应的副作用（支付和日志）。如果 DA 无效，则拒绝分叉并且状态不变。每个状态最多可以跟随一个 DA。如果 DA 没有跟随状态，那么任何人都可以创建跟随它的 DA，从而创建新的分叉点。结果将是一棵可能的期货树。因此，我们可以看到，Optimism 使用多个 L1 智能合约来提交状态并在 L2 执行。

经济模型：抵押在 Arbitrium 的 rollup 中起着关键作用。任何人都可以在树的一种状态下抵押。_通过锁定一个状态（图中所示）您断言该状态最终将被协议来确定。换句话说，您断言您已经在每个 DA 沿着从当前状态到您所抵押的方块的路径进行了正确的分支。如果您错了，您的抵押将被削减。您可以将抵押向右移动，选择分支的上方或下方，但不能向左移动，因为那样做就等于撤销了您先前做出的抵押承诺；或同时在两个平行的分支上下抵押。在错误分支上抵押的参与者的利益分配在接受分支上的参与者之间的利益。该协议的构建可确保最终所有独立的历史（分支机构）都将共同组成一个 DA，最终解决争端。

验证：一旦 DA 的抵押截止时间过去，并且所有剩余的及时（在抵押截止时间之前抵押）的股份都与该 DA 在同一分支上，则系统可以确认该 DA 的结果。DA 被接受或拒绝，并且当前状态移至 DA 右侧的适当方框。如果 DA 被确认为有效，则其副作用（如支付）将在链上实现。这就是 VM 的状态向前移动的方式。该协议是完全无需信任，因为任何参与者都有权通过在分支机构上认为正确的方式来验证 VM 的状态。

3.Metis

VM 和客户端：Metis 使用与 EVM 兼容的虚拟机 Metis VM （MVM）。与上述项目中的所有 VM 相比，MVM 在功能和特性上都存在显着差异。在 MVM 中，L2 的计算和存储完全分离。Metis 引入了去中心化自主公司（DAC）的概念。DAC 是系统中的独立实体，可以代表例如在平台上执行其许多日常操作的大型企业。DAC 是 Metis 操作的关键。在系统中实例化新的 DAC 时，将专门为 DAC 创建一个新的存储层。因此，从区块链交互的角度来看，DAC 具有自己的存储空间。

另一方面，Metis 的 L2 计算层（即区块挖矿、共识、跨层通信等）由网络中的所有 DAC 共享，但它包含一个有趣的功能：所有计算流程作为单个服务实现（遵循微服务方法），从而可以根据整个网络的需求和吞吐量来按比例放大和缩小计算层。

此外，MVM 引入了提供者的角色，这些提供者可以注册并贡献计算能力以使 Layer 2 结构真正地去中心化（这些提供者可以看作是来自 Optimism 平台的排序器）。将根据产生的区块来激励提供者。最后，MVM 和 Metis 客户端中包含的一个真正强大的特性是其他 L2 平台所缺乏的，不仅支持合约执行，而且还支持与智能合约计算相关的去中心化存储。

因此，Metis 通过 MVM 中的 IPFS 解析器与 IPFS 网络集成，该解析器允许合约指向存储在 IPFS 中的不变数据。例如，这可以用于指向 IPFS 网络中存储的机密数据。

rollup 构建：在 Metis 中，L2 交易的排序和批量处理不是由单个排序器完成的，而是由一个资金池完成。__随机选择一个排序器池以汇总状态并将交易提交给 L1。在 L1，Metis 部署了一组合约来协调 L2 到 L1 的批次承诺。

经济模型：每个排序器需要投入多个 Metis 代币才能获得资格。Metis 生态系统具有牢固的实际经济联系，交易价值可能达到数十亿美元，这一事实要求使用动态债券阈值（DBT），以便将恶意行为的风险和报酬与所管理的实际经济价值联系起来由参与交易的 DAC。使用分配给排序器的 DAC 的最大经济容量作为基准来计算 DBT。DAC 的经济能力是根据其总余额计算的。因此，如果特定排序器的抵押 Metis 代币（MT）的数量低于分配给它的 DAC 的 DBT，则它将无法批量处理该 DAC 的交易。DAC 的排序将被阻止，直到在排序器池中找到合格的排序器为止。从 DAC 的余额中新存入或提取的资金会触发其 DBT 的自动更新。因此，DAC 余额的新提现将减少排序器的 DBT，反之亦然。这样可确保所需的排序抵押品始终遵循 DAC 的实际经济价值。

验证：为了进行验证，Metis 平台在其 MVM 中引入了 L2 Rangers 的概念。L2 Ranger 是特殊 DAC 的成员，负责对一定范围的块进行抵押，并根据从随机 DAC 定期分配的交易来验证状态。Rangers 不仅可以验证其他 DAC 的顺序转换，还可以为自己的 DAC （它们自己监视）进行验证。Rangers 每次完成验证都会奖励一些 Metis 代币（MT）。对链条状态的成功挑战（即欺诈证明）将向验证者授予部分“恶意”排序器保证金。另一方面，失败的质询将导致 Ranger 验证程序失去联系，并最终失去对 MVM RANGERS 的访问权限。

这种验证方法需要对排序器和验证者进行抵押，这解决了我们在 Optimism 平台的验证过程中发现的关键问题之一，即验证者在生成伪造欺诈证明时缺乏利益关系。抵押排序器和验证者（即 L2 Rangers）协调良好的协作还缩短了证明窗口，从而提高了网络效率。

像 Optimism 提出的协议，在验证窗口之前，交易不能被认为是最终的，验证者有足够的时间发送所有的证明。这是验证者没有抵押的直接后果。

Layer 2 解决方案的比较

因此，事不宜迟，让我们将所有竞争者并排放置，以最后了解一下情况：

如图中所示（以及我们以上的解释中所述），这三个平台非常适合将 DApp 部署在以太坊主网作为 L1 支持的高性能 L2 解决方案中。

具体决定可能取决于您的性能、可扩展性、灵活性和功能需求。Metis 是我们所描述的三种功能中功能最丰富的平台：默认情况下，它支持去中心化存储，并包括其他性能和安全性方案。

存储的解耦，DAC 的使用以及动态 DBT 方案使其非常适合公司（无论大小）。对于以太坊极简主义者来说，optimistic 是一个很好的选择，因为它使用了以太坊生态系统中的所有工具（不需要新概念）。最后，Arbitrium 对状态历史记录验证的无条件投入使它成为一个真正有效且有趣的提议，与防止延迟攻击的标准 rollup 架构相比，它提供了更快的验证时间（尽管由于其使用的扁平体系结构，仍然比 Metis 慢一些）。

总之，没有唯一的正确答案，而是始终如一的 optimistic 的 L2 平台可供选择。我希望这种比较可以帮助您对 L2 做出更明智的决定，以选择计划部署新的 DApp 还是从 L1 迁移到 L2。

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编译者/作者：领众资本

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