漫谈 Layer123

作者：JasonJiao

背景

为何这个世界需要多一个区块链？

朱利安 阿桑奇付出了整个人生，究竟想要唤醒我们什么（弱者要隐私，强者要透明）？中本聪创造并放弃了万亿美元的比特币控制权，究竟他想要的是什么（Without trust of third party）？CyperPunk邮件列表的这些极度聪明的密码学家、数学家等等科学家，究竟在一起讨论什么？他们担忧什么？又想创造什么（Decentralized Money）？难道仅仅是一个庞氏游戏么？

涌现

人们需要一个更美好的数字未来。

不去赘述区块链生态的发展历史了，毫无争议，比特币是最具开创意义的区块链模式，而以太坊是最具备创新的区块链社区，抛开TOP1和TOP2的市值和币价，这两者也确实无愧于这个历史地位。而这些公链、基础设施，依然距离我们开头提及的数字未来，还有很大的距离。这也是我们今日探讨的话题：我们需要更多的Layer来承担不同层面的诉求和功能，这奇妙的区块链世界，会具备复杂系统的发展特性：自组织、非线性和涌现。

在区块链的发展过程中，尽管人们会对未来不断憧憬，不断设计和规划，但类似于复杂系统的发展过程，是一个自组织的协作过程，从密码朋克的邮件列表，到比特黄金和比特币涌现，到自发加入Bitcore的开发人员，以及以太坊的8位创始人聚集和分散，和更多的关键事件，并没有一个中心来计划、组织和指挥协调这一切。

这个发展过程，如同我们看到的加密市场币价，不是一个线性过程，真是跌宕起伏，神话和崩盘持续不断，惊喜和意外连篇，这也是真实的世界，一个非线性的发展过程。

同样，在这个过程中，我们确实积累了涌现了许多我们确信会作为区块链的基石，一些来支撑我们建设和到达人类数字未来的一个个组件，例如数字签名和椭圆曲线的区块链应用、PoW到PoS共识机制迭代、智能合约从概念到EVM的实践、Defi和DEX等第一个DApp的落地，零知识证明对隐私的保护和数据的加速，等等等等，这些是我们在经历无数迷惑双眼的盘子过后，所积累沉淀下来的价值涌现。

以太坊生态

首先什么是Layer1、Layer2、Layer3？

我们讨论的Layer1、Layer2、Layer3，大概率是在以太坊生态的上下文中，而其他生态例如Cosmos、Polkdot，是采用SDK+跨链协议以及插槽的方式连接生态。作者尝试用简单易懂的语言来讲解一二。

以太坊社区在建设过程中，逐渐形成了一个共识：当下以太坊主网需要扩容，才能满足建设人类数字未来的诉求，进而产生了分片、侧链、状态通道、Plasma、Rollup、Validium几个技术方案，目前分片进展不多，侧链可以理解为类似Polygon的方式，状态通道和Plasma方案被停止，当然一些技术积累可能被重新使用；而Rollup就是我们谈论到的Layer2方案，下面会展开描述。对于Validium则是采用ZK和链下交易，链上ZK proof证明的方式，在安全性上并未依赖以太坊太多，也是一个待验证的发展中的扩容方案，这个方案在StarkWare愿景中，是作为Layer3的一个核心弱安全扩展的思路之一，个人认为是可行的（基础底层实现上）。

因此，在后续的扩容升级方案中，更多的Rollup解决方案出现了，例如Optimism、Arbitrum、ZK Rollup等等，这些成为主流扩容方案的链，成为了人们口中的Layer2，很自然，以太坊主链就是人们说的Layer1。在此过程中，曾经出现过ETH2等概念，是为扩容升级PoW到PoS的共识层的扩容和合并，即人们熟知的上海升级，但此概念基本后来就沉寂了。

为何需要这么多的Layer？

简单说以太坊不是一个成熟系统的设计方案，这么多Layer是一个迭代涌现的自然过程。

不会具备像我们设计一个复杂的在线电商交易系统，他的模式已经稳定且成熟，面临的调整也多是在Perfamence等技术难点或者业务复杂度的分解落地上；以太坊更像是一个演进过程，自我迭代，抛弃不适合当下的特征，继承优秀基因进化的过程。

并非其他方案不可行，而是经过验证，Layer2综合在扩容性能和成本、安全继承和社区繁荣几个角度看，是最终的胜出者，而其他几个方案，各种原因，并未能如预期。

Layer1

从当前生态格局来看，以太坊主网或者Layer1，承担的核心职能是共识和安全：共识是通过稳定的PoS机制来让出块proposal被投票完成和验证成功，然后完成出块的共识过程，是共识的核心价值。而安全是保障整个出块过程和构造块的所有交易数据，在签名和验证算法的加持下，不会被攻击和篡改。

从愿景未来看当下，这个基础保障类似于提供了Https基础通信服务，保障通信请求数据安全送达，安全可靠不被破解和篡改；而未来需要的不仅仅是有Https这样的共识和安全保障，更需要强大的计算和流量承载能力。

网络由节点和连接构成，而节点程度的是存储和计算，连接承担的是通信和协作。

我们来看一下眼Roadmap：

分析可知，Layer1的主要提升方向，在共识基本确定后，是自身的存储和安全

自身提升

以太坊的最新2023年的Roadmap可以看到：SSF(最终单时隙)，是提升安全和稳定的以太坊出块机制，是属于共识机制的核心；DA是保障未来应用数据的基础保障，属于Layer1必须考虑的问题；EVM本身持续的迭代就不用说了；EIP4844是sharding的一个简单尝试，未来不一定是最高优先级；MEV和sequencer依然是共识出块机制的改进；其他例如EVM指令改进，EIP4444: Light Client历史数据设限等等，都是自身改进。

统一性加强

统一性是指预先设计的一些全局机制，例如4337 Account，Name System，Storage，EVM standard。需要Layer1和其他Layer都针对性的兼容和遵守协议，支持接口。

例如各个Layer的客户端，需要遵守特点的服务，来支持Light Client的数据轻同步，一些安全校验的接口，数据格式的一致，算法兼容性的支持等等。

这些统一性，是从整个生态出发不断通过EIP/RIP方式来改进和提升。

适配

适配更多的是对应用层面的迭代和改进，可以理解为ERC层面，例如，为了更多兼容性和扩展性，Ethereum Account体系需要暴露更多接口，来支持mass adoption下的多种account机制的绑定和链接，不同安全级别偏好的支持和适配。

Layer2

上文判断，以太坊为实现人类数字未来，在主网基础上需要扩容，目标是扩展计算和流量（TPS）能力，以及伴随的相应能力。分析所有的Layer2生态，可以发现，在主要任务之外，都有各自的使命定位的分担：例如ZK系列链，通过ZK来提升Layer2的隐私保护和类似Validium的数据效率提升。

增强（分担）安全和其他使命，提供依赖于Layer1安全机制下的四个安全特性（按我认为的重要性）：逃生仓（链方作恶）、数据一致（DA可独立校验）、状态一致（可校验）、独立Propose（sequencer、proposer作恶后）。

Vitalik给的Layer2关键定义：

1. Their purpose is to increase scalability 它们的目的是提高可扩展性
2. They follow the "blockchain within a blockchain" pattern: they have their own mechanism for processing transactions and their own internal state 它们遵循“区块链中的区块链”模式：它们有自己的处理交易的机制和自己的内部状态
3. They inherit the full security of the Ethereum chain 他们继承了以太坊链的全部安全性

从愿景未来看当下，还需要

统一：

Layer1和Layer2需要相互通信和统一性，例如跨越Layer1、Layer2的统一账户（例如AA）、统一标识（例如ENS），以及定期的数据双向同步机制（目前是单向提交），跨合约的相互调用保障等等。

统一的更高效的数据安全存储（Merkle到Verkle）来提升出块效率（验证速度），更小的聚合签名数据结构等等等等。

底层集成

类比Web1时代的一些底层，例如TCP/IP的七层协议，实际上每一层都是出于不同目标构建的协议标准，例如基础通信、广播、纠错、路由、应用识别等等等等，当下这些底层能力尚未完善，我们需要沿着Roadmap建设，也需要反向定义，由应用层面给出一些反馈和信号。

Layer3

Vitalik的畅想并未深入展开一些用来做哪些的分析，更多是技术层面的，给出了一些Layer3的描述或者定义：

我们可以将文章压缩为 “‘L3s’的三个愿景”：

• L2 用于扩容，L3 用于定制功能，例如隐私。在这个愿景中，没有尝试提供“可扩展性二次方增长”；相反，堆栈中有一层可以帮助应用程序扩展，然后有独立的层来满足不同用例的定制功能需求。

• L2 用于通用扩容，L3 用于可定制化扩容。可定制化扩容可能有不同的形式：使用除 EVM 之外的其他东西进行计算的专用应用程序，数据压缩针对特定应用程序的数据格式进行优化的rollups（包括每个块中将“数据”与“证明”分开，并用单个SNARK替换证明）等。

• L2 用于无信任扩展（rollups），L3 用于弱信任扩展（validiums）。 Validium 是使用 SNARK 来验证计算的系统，但将数据可用性留给受信任的第三方或委员会。在我看来，Validium 被严重低估了：特别是，许多“企业区块链”应用程序实际上可能最好由运行 validium 的证明者提供服务，并定期将哈希提交到链的集中式服务器来提供最佳服务。 Validium 的安全等级低于rollups，但可以便宜得多。

业务能力：

从愿景未来看当下，仍然需要大量的DApp应用构建和承载的能力，不仅仅是当下Ethereum主要的工作：Scale，还包括许多构建未来应用的能力，从而有可能实现无缝支撑现实世界业务的转移能力（这个观点估计就会引起很多的battle，未来趋势是这样么？我认为一定是），这也是通过未来愿景，反向定义当下的思路，即便有了Layer2，依然不够，因为这些Layer2，距离现实应用依然太远，依然在构建基础能力。

例如构建DApp，需要提供多样性选择和偏好支持，信任机构的用户，就要有MPC模块支持的多签业务，更信任去中心的，就需要有社区化的基于EAS证据和验证签名模式的支持，而这些，是构建于技术能力上的业务能力。

能力集成：

应用层级的接口，屏蔽技术复杂度和细节，提供业务能力的标准接口，例如基础FIDO协议下的不同WebAuthn的实现，以及不同Account（EOA or AA）的链接和安全保障，这些需要是被封装和集成为最基础的用户注册和安全校验等等基础业务接口，而非让每一个DApp自己去开发，如果有Layer3能够构建这样的一个个模块，并提供基于业务级别的接口封装，那如同Gold Rush一样，在以太坊扩容达到一定量级后，会引发一个海量用户涌入的局面，并非遥远的可能，而是已经在做的项目。

DApp

之所以加一个DApp章节，因为Application是最终服务用户的应用，而Application是定义Layer3的直接上游用户，从未来定义当下的逻辑，建设人类数字未来，服务十亿用户来看，真实改善和提升他们的生活，是DApp的使命，也是Layer3要承载的核心定位，因此加一些对DApp的理解。

当下

当下的DApp（Decentralized Application）应用状态，作为大家期待的链上新应用模式，如同Web1和Web2的时代，类似于Web1时代的静态页面网站和动态数据库加载网站，包括已经扩展了的例如Defi（Swap、DEX）、Chain game等应用，站在最终的普通用户角度看，还是一群爱好者和小圈子在探索的路上，专业度太高，对现实世界影响较少，用户数量级太少（百万级别的真实用户应该尚未出现，Swap的独立合约地址尚需分析）。

期望

而DApp，个人认为的DApp，不仅仅是从区块链行业视角下的技术和应用创新，更需要对从结果角度，从未来愿景的角度来看，必须能够对社会和生活的巨大改善和提升，称之为变革或者颠覆，并不为过。类比我们自身经历过的Web2，要出现Google、Youtube、Facebook、Alibaba、Taobao、TicTok等等级别的应用；从对社会生活的影响范围和用户数量级来看，要有深刻改变你获取信息的习惯方式、视频内容创作和分享的模式、社交和协作的方式、商业批发和零售的模式、普适的短视频创作和互动模式等等影响，而不仅仅是我们一小群人在追逐的空投和币价，仅仅停留于此，不是最初构建比特币（区块链）的Satoshi和后续建设以太坊的Vitalik，以及更多的生态建设者的最终愿景。

假设

个人一直有一个假设，或者说愿景：区块链生态扩容成功，不仅仅以太坊生态，也包括众多的其他生态，都是有价值的多样性的探索和尝试，事实上也确实在互相借鉴和提升。Layer1完成Roadmap，具备了系统的共识和安全的保障，并升级了账户、链上数据存储、应用数据DA、ZK隐私保护等，也提供了链接Layer2的统一性。Layer2完善了自身生态，并持续提供扩容和准备更多场景的基础建设，保障应用的共识安全基于Layer1，提供自身偏好的能力，例如OP的公共物品捐赠，ZK的隐私和安全，Arbi的持续生态建设等等；并且涌现了多个个适配未来DApp大发展的Layer3，能够支撑基于扩容后的以太坊生态，提供不仅仅性能角度的海量用户承载能力，以及普适简单的UX这些，更重要的是有一个集成的定位，集成所有能力组件，完成Business层面的链上落地，帮助真实世界的所有应用的范式转移（这句话很套路，哈哈）。

畅想

曾经在伊斯坦布尔和朋友畅谈对未来Layer3的一些想象，也是自己认为的区块链未来，不是空谈Tokenomics，而是切实的帮助步入人类数字未来的每一位用户，提供他们的福祉。就像Web1让普通人信息平权，不再信息垄断；Web2帮助了普通人参与了内容创作，打破权威，成为了KOL，移动互联网更是扩展了生活工作的便利性；Web3让社会协作的方式有更多选择，改造当下每个商业模式，提供D-Commerce类似的模式，也希望有这方面思考的同学，加入普朗克社区，参与从ZK（LongLand）到AA（AAStar，ETHpaymaster）到Layer3（DappLink）的实际项目讨论和建设。

小结

Layer123是以太坊生态扩容模式下对于不同能力分层的一个定义，Layer1，Layer2有较为清晰的定义和实际在运行的项目，是主要聚焦于共识、安全、性能、隐私、生态等的技术扩展，而对于Layer3，尚未有明确的说法，个人倾向于Layer3定义：基于Layer2来提供更多偏向于业务能力扩展，不同层承载不同的目标，而非纯粹的堆叠（Rollup）层数；期待Layer3扩展生态整体能力，以迎接未来数字未来，影响和改善每个人的生活福祉。

参考

Vitalik：What kind of layer 3s make sense?

John Parkel：The State of Ethereum Scaling - Modern Consensus.

关于StarkWare的Layer3生态:Fractal Scaling: From L2 to L3

GenesiSee：以太坊扩展技术演变