--- title: "什麼是 Layer 2 區塊鏈？" description: "探索 L2 區塊鏈的世界，以及這項擴容方案如何推動 onchain 創新。" --- # 什麼是 Layer 2 區塊鏈？ 在尖峰時段於 Ethereum 上部署智能合約，你會看到交易手續費飆升，或是交易卡在 mempool 中好幾個小時。區塊鏈並非無限可擴充的網路：blockspace 本質上是有限的，隨著對這個空間的需求增加，使用者體驗會隨之惡化，這對應用程式來說可能是致命傷：有哪個開發者想在一個每次程式碼部署都要花上數百美元的鏈上使用？又有哪個使用者會想在一個 app 裡兌換 20 美元的代幣，結果光是 gas 費就要付 10 美元？ Layer 2 區塊鏈解決了這個問題。 ## 什麼是 layer 2 區塊鏈？ Layer 2 區塊鏈將運算與交易執行從基礎的 layer 1 區塊鏈（例如 Ethereum 或 Bitcoin）移出，同時仍然依靠該 L1 鏈來驗證並確保這些 L2 交易的安全性。換句話說，L1 就像是 L2 的清算所，確保所有 L2 交易與使用者餘額都是正確的；此外，L1 鏈也會儲存 L2 的狀態，讓 L2 得以享有 L1 網路額外的安全性優勢。 L2 區塊鏈的運作機制是為規模化而設計的。交易在鏈下執行，減輕了 L1 較為擁擠的 blockspace 負擔。而且 L2 不會將每筆交易的結果個別提交回 L1，而是先將數百或數千筆交易打包在一起——再以單一交易的形式，將這些彙整後的資料提交到 L1 鏈上。L1 上的數學證明可以保證這些交易的有效性，而不需要在 L1 鏈上重新執行每一筆交易。 最終結果是：L2 藉由結算回該鏈，得以享有 L1 安全性帶來的好處，同時透過將運算與交易排序移到鏈下，以更低的成本獲得快上 100 倍的效能。 ## 主要的 L2 設計 L2 區塊鏈的設計有許多不同種類，包括 rollup、狀態通道（state channel）與側鏈（sidechain），這些設計在安全性、成本與速度之間各有不同的取捨。讓我們來仔細看看這些不同 L2 實作方式之間的差異。 ### Optimistic rollups 像 Arbitrum 和 Optimism 這樣的 [optimistic rollup](https://www.alchemy.com/overviews/optimistic-rollups) 預設交易是有效的——先假設無罪，直到被證明有罪為止。交易先在 L2 上執行，接著提交到 Ethereum。之後交易會進入為期七天的挑戰期，在此期間驗證者可以對無效交易提出異議。若未被挑戰，交易即為最終結果。 這裡的取捨很清楚：交易快速且便宜（因為證明交易正確並不需要運算成本），但這種便宜的代價是延遲——提領回 Ethereum 需要等待長達一週才能完成最終確認。 ### Zero-knowledge rollups 像 [ZkSync](https://www.alchemy.com/overviews/what-is-zksync-era) Era、Starknet 與 Polygon zkEVM 這樣的 [ZK rollup](https://www.alchemy.com/blog/zero-knowledge-rollups) 使用密碼學證明來即時驗證交易。L2 會產生有效性證明（SNARK 或 STARK），提交到 Ethereum，再由 Ethereum 以數學方式驗證。不需要挑戰期——交易幾乎是即時達到最終確認。 這種即時結算是有代價的：產生有效性證明的運算成本很高，因此使用者需要為這種速度上的優勢多付出一些費用。ZK rollup 同時也是一項較為複雜的技術。Optimistic rollup 比 ZK 技術更早進入市場，目前市佔率也大幅領先。不過隨著進一步的研究讓 ZK 技術變得更可行，這樣的態勢可能會改變。 ### 狀態通道（State channels） 狀態通道讓點對點交易得以進行，而不需要每次互動都與區塊鏈互動——就像開一個酒吧的賒帳單，最後再結算最終餘額一樣。Lightning 與 Raiden 等網路就是以此方式來實作轉帳與支付的應用情境。 由於狀態通道沒有全域狀態的概念（使用者無法看到某個通道內部發生的活動，直到該通道關閉為止），你無法建構與鏈上狀態互動的智能合約邏輯，這也限制了狀態通道所能建構的應用情境。 ### 側鏈（Sidechains） 像 Polygon PoS 這樣的側鏈與 Ethereum（或其他 L1）平行運作，擁有獨立的共識機制與驗證者網路。側鏈的設計空間可以相當廣泛，但一般來說側鏈與 L1 之間會存在某種關聯，無論是使用 merge-mining 讓 L1 礦工同時挖掘 L2、透過原生橋接讓資產能在 L1 與 L2 之間移動，或是利用 L1 進行資料可用性或結算。 由於側鏈設計的範圍相當廣泛，側鏈有時不被視為像 rollup 那樣真正的「L2」，但對於不需要與 L1 綁定絕對安全性的應用而言，側鏈可以提供快速且靈活的實作方式。 ## L2 設計的取捨很重要 每一種 L2 都會在不同面向做出取捨，而安全性、最終確認時間、成本與開發體驗（devex）之間的取捨，對開發者與使用者體驗都可能造成很大的差異。在為你的業務挑選合適的 L2 時，你需要仔細思考你的使用情境需要哪些條件才能成功： - **安全性**：不同的 L2 提供不同類型的安全性保證。Optimistic rollup 完整繼承了 Ethereum 的安全性，但需要 fraud proof。ZK rollup 提供數學上的保證，但依賴複雜的密碼學。側鏈則有各自獨立的安全性模型。 - **交易手續費**：某種程度上，所有 L2 相較於直接在 L1 上建構都能降低成本，但具體降低的幅度可能有相當大的差異。ZK rollup 的證明產生成本較高，但可以在 L1 上達成更好的資料壓縮。Optimistic rollup 的經濟模型較簡單，因此交易手續費較低，但需要在 L1 鏈上儲存更多資料，從另一個面向增加了成本。 - **確認速度**：Optimistic rollup 需要 7 天的挑戰期，而 ZK rollup 與狀態通道則可以提供近乎即時的最終確認。你需要多快達成交易的最終確認？如果交易在 7 天挑戰期內偶爾被回滾，對你的使用者會造成多大的影響？ - **開發體驗**：Optimistic rollup 通常提供較佳的 EVM 相容性——你通常可以只做最小幅度的修改，就部署現有的 [Solidity](https://www.alchemy.com/overviews/solidity) 程式碼。對於擁有完善 [Solidity](https://www.alchemy.com/dapps/solidity) 工具與範本程式碼的生態系統來說，這種相容性可以大幅減少開發過程中的摩擦。相較之下，ZK rollup 可能需要學習全新的程式語言與工具。 - **去中心化程度**：目前大多數 L2 都使用中心化的定序器（sequencer），不過這個情況正開始改變，而且不同 L2 的中心化程度也有所不同。相較於前述其他的取捨，你有多重視在去中心化網路上建構？ 你的使用情境，以及你的理念立場，將決定你選擇以哪種 L2 解決方案來建構。如果你對於哪種 rollup 適合你的業務還有其他疑問，我們的 rollup 團隊可以協助你做出決定。你可以在這裡聯繫我們的 rollup 團隊。 ## L2 鏈的未來 L2 的版圖演變得相當快速。就在幾年前，還沒有人在談論 L2，更遑論在其上建構。如今，rollup 已擁有數億使用者，交易價值高達數十億美元。毫無疑問，L2 已經站穩腳步，即便許多企業選擇為自己的使用情境打造全新、量身訂做的 L1（L2 的營運成本較低，這代表企業可以保留更多營收，並專注於為客戶提供價值，而如果你要處理從零開始建構自己 L1 這個更困難的問題，是不可能做到這一點的）。 而隨著 L2 區塊鏈持續擴大市佔率，這個領域也正發生許多令人振奮的創新，進一步推動 L2 向前發展。 ZK 研究持續推動 ZK 設計在主流應用上的可行性。像 ZKSync Era、Scroll、Polygon zkEVM 這些組織，已經讓 ZK rollup 具備 EVM 相容性，消除了這些生態系採用上的主要障礙；與此同時，新的突破也不斷降低產生 zk 證明所需的運算成本。 在 optimistic 這方，各團隊正在推動將 ZK 證明整合進其技術堆疊的工作，讓交易能根據需求動態路由到不同的證明系統。各組織也在推動不同 L2 鏈之間更好的互操作性，有助於帶來更深的流動性與更統一的生態系統。 最後，我們甚至看到 L3 與 appchain 的崛起，這些鏈完全專屬於個別應用，針對特定使用情境量身打造，得以實現在與其他實體共享鏈上空間時無法達成的優化與更佳的使用者體驗。 ## 開始使用 L2 鏈 Layer 2 並不是擴容問題的權宜之計——它們已經在正式環境中運作，支撐著數百萬筆交易，並在各種不同的設計中推動主流採用。 好消息是，最熱門的 L2 選項都相容於 EVM，而你現有的 Ethereum 工具，包括 Hardhat、Foundry，當然還有 Alchemy，都能在這些不同的 L2 環境中運作。 我們透過自家的基礎設施與一整套開發工具，支援所有主要的 L2，滿足你在鏈上打造任何東西的需求。[取得你的免費 API key](http://dashboard.alchemy.com/)，向領先的 L2 區塊鏈發出你的第一次 API 呼叫，開始探索在這些成長最快的鏈上領域之一進行開發是什麼樣的感覺。 ## 常見問題 ### Layer 1 與 layer 2 之間有什麼差別？ Layer 1 指的是負責處理共識、安全性與資料可用性、且完全獨立運作的基礎區塊鏈（例如 Ethereum 或 Bitcoin）。Layer 2 則是建構在 L1 之上的次級網路，負責在 L1 鏈之外處理運算、交易排序與打包，藉此壓低成本。之後 L2 會將這些交易提交回 L1，並且依賴 L1 鏈來確保網路安全性。 ### Layer 2 和 Ethereum 一樣安全嗎？ 大多數 L2 都透過密碼學證明或詐欺偵測機制，繼承了 Ethereum 的安全性。雖然不同解決方案的安全性模型有所不同，但設計得當的 L2 能維持與基礎鏈相同的安全性保證。 ### Layer 2 交易便宜多少？ L2 上的交易成本通常比 [Ethereum mainnet](https://www.alchemy.com/rpc/ethereum) 便宜 10 到 100 倍。在網路壅塞嚴重時，省下的成本甚至可能更高。一筆在主網上要花 50 美元的交易，在 L2 上可能只要 0.50 美元甚至更少。 ### 我可以在不同的 layer 2 之間移動資產嗎？ L2 之間直接的互操作性仍在持續改善中，但你可以先把資產橋接回 Ethereum，或是使用第三方橋接服務，將資產從一條鏈移到另一條鏈，藉此在不同 L2 之間移動資產。 ### Layer 2 開發需要學習新的程式語言嗎？ 大多數 L2 都支援 Solidity 與標準的 Ethereum 開發工具。像 StarkNet 這類方案原本需要使用 Cairo，但即便如此，它們現在也在加入對 Solidity 的支援。 ### 如果 layer 2 離線了會怎麼樣？ 大多數 L2 都設有逃生機制（escape hatch），讓使用者即使在 L2 停止運作的情況下，也能直接透過 Ethereum 提領資金。這項功能有時被稱為「強制提領」（forced withdrawals），讓使用者無論 L2 目前的狀態如何，都能將其 L2 資產取回到 L1。