LAYER:對Layer2的理解與思考：是否去中心化，是否安全？

特別鳴謝本文原作者TrapdoorTech創始人Star.LI的支持！

本文摘自:IOSG

原標題：《L2的理解與思考》

Layer2是個大的話題。是否去中心化，是否安全，資金狀態確認時間是Layer2的主要的討論話題。最近有點時間，總結一下Layer2的理解和思考。

Layer2交互模型

Layer2，相對于Layer1，在Layer1的基礎上提供更豐富功能，更好的用戶體驗。抽象一下Layer2的邏輯以及交互模型如下：

除了Layer1的交易外，其他Layer2的交易都在Layer2執行。為了Layer2在必要時恢復交易狀態，所有Layer2的交易數據需要安全存儲。簡單起見，也為了和Layer1保持一樣的安全性，所有Layer2的交易數據一般存儲在Layer1。這種交易數據的隨時可訪問，稱為"DataAvailability"。所有的Layer2交易都在Layer2執行，并同步到Layer1。如何證明Layer2同步的狀態正確，不同的layer2方案有不同的實現方法。

邁阿密國際證券交易所完成對LedgerX的收購:金色財經報道，邁阿密國際控股旗下的邁阿密國際證券交易所（MIAX）已經完成對LedgerX的收購，該交易所是1月份法院批準出售的FTX資產之一。LedgerX是一家受美國商品期貨交易委員會（CFTC）監管的交易所和清算所。

邁阿密國際控股公司（MIH）首席執行官Thomas Gallagher在一份聲明中說，收購LedgerX是 \"我們增長戰略的一個重要部分，擴大了我們向掉期和期貨行業提供新的和創新產品的能力\"。

雙方在4月簽訂了MIAX收購LedgerX的購買協議，有待法院批準。FTX當時表示，出售的收益應達到5000萬美元左右。美國特拉華州地區破產法院法官John Dorsey于5月4日批準了這項交易。[2023/5/20 15:14:35]

Layer2實現分類

從Layer2狀態同步方式，Layer2分為兩類：一類是側鏈實現，一類是Rollup。側鏈，就是通過不同于Layer1的共識進行Layer2狀態向Layer1的同步。僅從這一點，整個側鏈的安全性，就降低到Layer2的共識的安全性。Rollup又分為兩種：一種是zkRollup，一種是OptimisticRollup。所謂OptimisticRollup，樂觀性Rollup，期望絕大多數情況下Rollup正確向Layer1同步狀態。同時，為了防止同步錯誤的狀態，提供了挑戰機制。樂觀預計挑戰的機率比較小。在需要挑戰的情況下，Layer1可以判斷正確狀態。zkRollup是最直接的狀態同步方式，通過零知識證明技術，在向Layer1提交狀態的同時提供狀態變化的證明。Layer實現分類如下：

聲音 | 湯姆·李：美聯儲主席對Libra的批評言論是導致昨日比特幣大幅回調的部分原因:據zycrypto消息，比特幣投資者湯姆·李（Tom Lee）對昨日比特幣大幅回調進行分析，他表示，本輪比特幣下跌的部分原因是美聯儲主席Jerome Powell對Facebook數字貨幣Libra采取了批評立場，但從長期來看，比特幣仍然看漲。[2019/7/12]

zkRollup，按照采用的零知識證明協議又分為三類：1/Groth162/PLONK3/STARK。Groth16協議需要針對每一個電路進行初始設置(TrustedSetup)。PLONK協議在一定規模下的電路只需要一次初始設置。STARK協議不需要初始設置。但是，相對另外兩種算法，STARK協議，證明數據量大，驗證時間長。相對來說，在Layer2的場景下，PLONK是目前廣泛使用的算法。

STARK協議和SNARK(Groth16/PLONK)協議比較：

金色晨訊 | 歐洲央行執行委員會：金融機構需快速采取行動以應對Libra項目:1.歐洲央行執行委員會：金融機構需快速采取行動以應對Libra項目

2.澳本聰試圖以比特幣創造者身份出席拉斯維加斯企業家會議

3.浙江省金融科技協會副秘書長：中國目前對虛擬貨幣政策尚不明確，但承認其作為資產的屬性

4.人民銀行金融研究所前所長：數字貨幣是必然趨勢、法幣的有效補充

5.華爾街金融分析師、比特幣支持者Max Keiser：比特幣相對于黃金的主要優勢在于“個人主權”

6.全國社會保障基金理事會原副理事長：市場經濟的過程中一定會去中心化

7.韓國Trebit交易所貿然宣布破產

8.中國銀行原行長：中國應當加強數字貨幣領域的研究，占據該領域新技術的主導權

9.螞蟻金服俞勝法談Libra：目前沒有這方面的計劃[2019/7/8]

https://github.com/matter-labs/awesome-zero-knowledge-proofs

聲音 | 日本央行副行長：各國央行應對Libra對銀行和結算系統的影響保持警惕:據CCN報道，根據日本央行副行長Masayoshi Amamiya的說法，Facebook的加密貨幣Libra未來可能擁有很高的用戶群，并警告Facebook遵守洗錢和風險管理法規。Facebook必須采取負責任的行動，遵守法規，以提供安全可靠的支付服務。Amamiya敦促各國央行對Libra對銀行和結算系統的影響保持警惕。[2019/7/6]

總結一下，從安全性角度看，各種Layer2的排序如下：zkRollup，optimisticRollup，側鏈。從提現的時間也印證了安全性，zkRollup的提現是分鐘級別，其他兩種方案，小時甚至是天級別。zkSync是比較完善的zkRollup開源項目，感興趣的小伙伴可以查看之前的分析文章：

zkRollup，雖好，目前存在很大的缺陷：可編程性差。

細看zkRollup

相對其他Rollup方案，zkRollup方案多了zk證明系統。也就是說，在Layer2每個交易除了“執行”外，還需要生成證明，證明執行過程的正確性。熟悉零知識證明技術的小伙伴都知道，零知識證明的安全性在于”電路“的安全性。對于Layer2，每種交易的處理”固化“為電路，電路邏輯完全公開。對應于每種電路，存在唯一的驗證秘鑰。驗證秘鑰用在Layer1驗證狀態證明。通過驗證的狀態證明，符合固化電路的邏輯。

聲音 | 肖磊：美聯儲會爭取對Libra等數字貨幣的話語權和影響力 中國應有所行動:財經專欄作家肖磊今日在公眾號上發文表示，在Facebook發布Libra白皮書的第二天，美聯儲主席鮑威爾向媒體發表了一系列觀點。鮑威爾認為，“像Libra這種數字貨幣已經引起了很多關注，它很可能會取代更傳統的貨幣，但目前仍處于嬰兒期。”美聯儲不會去強制監管Libra，也沒有權限這么做，但美聯儲有能力在這一領域施加影響。說白了，就是美聯儲會借助自身資源，爭取到對Libra等數字貨幣的話語權和影響力。他認為，那些一直被視為問題的東西，終究會找到解決辦法，無論以什么形式，人們總會追逐更加公平的貨幣，但如果中國不去爭取，這種公平（Libra），依然將是屬于美國人的，而不是世界的。[2019/6/20]

關鍵就在于Layer2交易的執行和固化電路語義是否一致。公開電路就是一種共識方式，供所有人查閱電路邏輯。簡單的說，為了實現zkRollup，需要實現Layer2執行對應的電路。事實上，電路的實現相對復雜，沒有高級語言，很多情況下都是手寫R1CS。進一步，為了利用zk證明系統，為了優化電路的實現，整個Layer2的狀態經常優化為電路友好結構。所以，zkRollup的系統需要考慮電路的結構，從而約束了Layer2交易以及賬戶模型。細心的小伙伴可以發現，不管是zksync/zkswap/loopring，都只實現了特定交易場景。

反過來說，如果需要通過zkRollup支持EVM的交易執行，需要將EVM的交易抽象成電路友好的賬戶模型。這種抽象并不容易，再者，EVM的描述電路可以預見比較大。從零知識證明的性能看，這方面會限制整個zkRollup的性能。

再看看zkRollup方案在Layer1的gas消耗。整個zkRollup方案的主要gas消耗為三部分：

TransactionRawData：在zksync中稱為pubdata。為了保證dataavailability，所有的Layer2的交易都會以裸數據的形式提交到Layer1。Layer2Block管理：在Layer2提交區塊狀態時，Layer1維護著Layer2的區塊結構和狀態。驗證Layer2Block狀態：在Layer2提交證明時，Layer1需要驗證狀態證明。以一個區塊350筆交易，每個交易的TransactionRawData的大小為20字節為例，一個區塊處理的gas消耗：

雖然上述的數據不是精確值，但是足以說明交易原始數據在整個zkRollup方案中的gas消耗占比是非常高的。從這個角度看，Layer2的有些項目選擇通過其他鏈下的方式存儲交易數據。

Optimismvs.Arbitrum

OptimisticRollup兼容EVM。也就是說，Layer2支持可編程性，并且在以太坊上的程序幾乎無縫遷移。為了保證鏈上的狀態正確，這兩種方案都提供一段時間內的挑戰機制。挑戰者提供挑戰的證據，Layer1抉擇正確與否。深入理解Optimism和Arbitrum可以查看之前的文章。

Optimism采用OVM執行Layer2交易。取名OVM是為了區分Layer1的EVM。因為提交到Layer1的狀態需要檢驗正確性，Layer1需要“重放”Layer2的交易，也就是說，Layer1在有些情況下需要執行OVM交易的執行。OptimisticRollup最復雜的地方也在于此，用EVM模擬OVM，并執行Layer2的交易。可想而知，在Layer1的EVM模擬OVM的執行是比較繁瑣，消耗較大的操作。

Arbitrum也是采用挑戰機制。為了避免挑戰的gas費用低，Arbitrum引入了AVM：

相對于EVM，AVM是一個相對簡單的虛擬機。Arbitrum在AVM虛擬機上模擬EVM執行環境。也就是說，所有的Layer2交易都是在AVM執行，交易的執行狀態可以用AVM狀態表示。在提交到Layer1的狀態有分歧時，挑戰雙方先將狀態分割，找出“分歧點”。明確分歧點后，挑戰雙方都可提供執行環境，Layer1執行相關操作確定之前提交的狀態是否正確。在Layer1挑戰的是AVM的狀態，分歧點的AVM的指令執行。

簡單的說，為了省挑戰的gas費用，Arbitrum采用了精簡的AVM，通過快速分割，在鏈上只需要執行一個指令，判斷狀態是否執行正確。Arbitrum介紹文檔中提到，整個挑戰需要大概500字節的數據和9w左右的gas。在AVM的基礎上，Arbitrum設計了mini語言和編譯器，模擬了EVM的執行環境，從而兼容EVM。

總結

Layer2，相對于Layer1，在Layer1的基礎上提供更豐富功能，更好的用戶體驗。資金狀態確定性時長，安全性，可編程性是目前討論的焦點。zkRollup是資金狀態確定性最快的方案。optimisticRollup/側鏈具有可編程性。zkRollup支持EVM的證明是個期待的方向。

Tags：LAYERROLROLLKROlayer幣是哪個團隊發行的ROL價格RollerSwapKROM價格

ETH