Layer2 101

Created
Mar 2, 2021
作者
Ashu Chan

目录

  • Layer2 不过是一种记账方式。
  • 为什么我们要在 Layer2 上记账?
  • 如何在 Layer2 上记账?
  • 感受一位普通人的记账体验。
  • 🏆 imToken 的圣杯 ,寻找记账范式!

故事

  • 古希腊神庙
  • 不可能三角
  • 小谢尔顿与姐姐
  • 用户工单

Layer2 不过是一种记账方式

Layer2 经过四五年的发展演变,已有一套成体系的技术脉络,但我们往往会陷入到 Layer2 概念和技术细节的圈套当中,难以关心 Layer2 实质的意义与用途。为此我们想寻找一种叙述方式,讲明白 Layer2 从何而来,解决了什么问题,以及未来的图景。

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选择叙述方式的启发。

黄仁宇选择从「账本」的角度叙述明代的原始模样。

  • 能量不敷:财政税收变为盘剥百姓 —— 缺乏会计制度 / 技术导致政策导向偏差。
  • 故障积累:残缺的货币制度和借贷制度 —— 缺乏信誉支撑的钞票和保障私人财富的法律。
  • 齿轮磨损:商业由于 1、2 基本不发展,社会缺乏流动活力。
  • 检修无力:行政问题因为缺乏「交通通讯、统计调研、法律标准、问责制度」而苟且低能。

区块链解决的是记账问题,

而记账方式的演进,则改变人类的商业范围。

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如果我们认为区块链是「世界账本」,在此之上的 Layer2 不过是另外一份账本,那么我们应该寻找什么样的角度叙述 Layer2,才能触及原始的模样呢?

答案是记账,我们需要借助记账的心智帮助我们看待 Layer2。

古希腊神庙

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古希腊的神庙使用麦子为公民记账,假设「主神庙」忙不过来记账,就会让其他小神庙帮忙记,这些小神庙会定期将账本汇报给主神庙记录,所以当公民的麦子通过不同神庙记录,亦或者这些小神庙的账本发生问题,最终都可以从主神庙取回麦子。

Layer1 与 Layer2 的关系就像主神庙和小神庙。主神庙拥有更多资源来保障账本的安全,而大家相信的是小神庙会定期汇报给主神庙,且主神庙是安全的。

为什么我们要在 Layer2 上记账?

主神庙忙不过来。

那我们可以给主神庙投入更多人力和资源,让主神庙记下更多账目吗?

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如果这是一个中心化的主神庙,答案是当然可以。然而,我们想实现的账本样子:「人人都可以参与记账的世界账本」。

我们从一个问题开始,为什么在一个数据库里面存一个数据这么便宜,而在一个区块里面存一个数据这么贵?因为你在区块链上的数据是全球共识的,经过全球共识的数据本来就是非常昂贵的。不管时间怎么推移,它的绝对成本会下降,但是它相对成本一定是比较高的。

—— Nervos

不可能三角

Vitalik 在《On sharding blockchains FAQs》曾提到世界账本遭遇的不可能三角问题,这就很像经典的电车难题,我们无法从功利和道德之间做出合理选择,达到一个平衡的状态。

Note:当然我们这里说的不可能三角,实际说的是很难取得平衡,这并非是不可能的,比如 Ethereum 2.0 Sharding 就是尝试解决不可能三角的技术方案。

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世界账本的不可能三角问题的定义是非常重要的,当我们理解其中的实际含义,将有助于我们认识当下的 Layer2 方案为何如此设计。

  • Decentralization:每个参与方只需要付出有限的资源就能运行系统中的有一个节点;
  • Scalability: 随着系统节点的增加能够处理的交易数量也随之增加;
  • Security: 攻击者即使拥有相当一部分的节点资源,系统仍能保持安全性。

沿着不可能三角问题,我们继续追问

Q:为什么我们无法简单增加计算资源或增加区块容量达到更大的吞吐量?

A:无法满足 Decentralization 要求,当成为一个节点需要超强的计算和带宽能力,那么这将成为少数人的记账游戏,世界账本将会由少数人掌控。

为什么马斯克先生的想法不切实际?
为什么马斯克先生的想法不切实际?
让用户参与记账是一种抵抗攻击的文化
让用户参与记账是一种抵抗攻击的文化

Q:那我们该如何满足普通人可以参与记账,同时账本能记录更多的世界状态?

A:改变普通人的记账方式。记录更少的信息,则记得更多的账,多一点验证,少一点计算,则记得更高效,最终自然就可以承载更多的世界状态,这就是 Layer2 和 Sharding 的设计哲学。

记录更少的信息

多一点验证,少一点计算

如何在 Layer2 上记账?

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Layer2 的方案有许多,方案之上的变体更是千百种,随着社区的选择,我们可以将 Layer2 的记账方式分为三类:有效性证明(zkRollup)、欺诈性证明(Optimistic Rollup)、其他。

其他,一般指智能链(DPoS 公链,一般指交易所公链)、侧链(半中心化托管)、Plasma(去中心化托管,但缺少数据可用性),这些记账方案一般不会将账本同步给 Layer1,缺少 Layer1 的安全性保障。

ethhole.link
ethhole.link

短期残酷的事实,Layer2 TVL(不拘泥技术细节)排名前十的方案中,仅有 2 名属于 Rollup 方案,同时在 The Block 数据图表中却被归类为「其他」。

技术社区所认可的方案,在用户 / 财富选择下却成为「其他」,这是一件值得思考的问题。

L1 Bridge TVL
L1 Bridge TVL

在此,我们主要对比有效性证明与欺诈性证明方案的差异,这两个方案就像喜剧《小谢尔顿》中的主人公谢尔顿与姐姐米希的差别,前者追崇理性的数学解决生活问题,而后者则更喜欢通过情感和情报解决问题。

至于这些方案的变体,诸如 zkSync、Starkware、Arbitrum、Optimism 等,我们就不一一赘述,一方面这些变体还未真正经过市场实践,另一方面方案之外的事情,就更多是商业和生态问题。

理性的小谢尔顿代表「有效性证明」
理性的小谢尔顿代表「有效性证明」
感性的姐姐米西代表「欺诈性证明」
感性的姐姐米西代表「欺诈性证明」

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Name有效性证明欺诈性证明
设计理念
相信数学
相信人、奖励与惩罚机制
记录更少的信息
约定,减少记账的数据
约定,减少记账的数据
多一点验证,少一点计算
Layer2 执行记账的计算工作。 Layer1 通过神奇的魔法「零知识证明」来验收 Layer2 的账本有效性。
Layer2 执行记账的计算工作。 Layer1 不验收账本的有效性,假设大家都是好人,当发现有人做假账欺诈时,我们再来抓坏人惩罚吧。
优点
优雅
有效性证明的缺点,即欺诈性证明的优点。
缺点
神奇的魔法「零知识证明」有一套晦涩的机制,不好实现常见的通用合约,所以很难获得现有记账系统(即 EVM)的基础设施,不便于发展生态。
有点繁琐。 要留点时间抓坏人,所以记账的时间会比较久,导致资金效率低。

感受一位普通人的记账体验

从 Helpscout 挑选一些用户常见问题,我们观察这些问题的时候,可以思考这是由于什么记账机制导致的,我们应该从何下手解决这些问题?

日常工单的摘选
日常工单的摘选

然后,我们尝试描绘一幅用户记账的图景,进一步感受问题和解决的路径。

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记账痛点

问题现象原因
概念多
用户要认识不同的记账方式
公链机制不一致
时间长
用户要等待漫长和不确定的时间才能记账
等待交易太多 → 区块容量有限 → 排队等待打包
成本高
用户要付出指定资产和高价才能获得记账机会
等待交易太多 → 区块容量有限 → 竞价排序
易丢失
用户的记账请求经常被遗忘
等待交易太多 → 等待交易池有限 → 丢弃 节点之间传播出现问题,没有获得充足的同步
易失败
用户经常遭遇不被允许记账的情况
- 不满足交易执行要求,比如不满足智能合约验证要求。 - 交易手续费不足,比如起初设定的手续费,不满足实际所需。 - 链上状态已变化,比如 Uniswap 交易失败,常常由于滑点不足。

当我们逐步分析这背后记账的问题现象和原因后,我们再描绘一幅理想的图景。

此时我们就能感受采用 Layer2 解决记账问题后,将会产生链式反应,获得一个更丰富的生态。

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🏆 imToken 的圣杯 ,寻找记账范式!

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圣杯的故事暂且不表,我们通过「记账」的角度叙述 Layer2 从何而来,解决什么问题,以及未来的图景后,将会发现我们需要的不是 Layer2 那么简单,而是一套记账范式,帮助我们解决当下混乱的场景,减缓用户的使用时的痛点,这就是我们的圣杯。

我们从 imToken 开展的工作,一一叙述

  • v2.8.4 支持自定义网络
    • 过往公链没有建立起来,缺少基础设施
    • 吸引 Layer1 迁移、智能链兴起
    • 跨链交互:Cosmos、Polkadot
    • EVM 将会成为一种范式
    • 我们目前可以支持 xDai、Polygon、BSC、Heco、Fantom
    • 优点:利用以太坊基础设施,马太效应
    • EVM vs Metamask
  • v2.9.0 支持 zkSync
    • Vitalik / Making Decision
    • zkEVM
    • zkSync vs DAppBrowser
  • imToken Chain?
    • 统一规则,减少差异性所带来的摩擦
    • Payment 业务需求:KYC、风控

现有用户 / 潜在用户?

Why is important to these use

寻找 Layer2 的叙述方式

古老的记账方式

记账的中心化与去中心化

记账的不可能三角

记账方式的对比

感受一位普通人的记账体验