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Layer2賽道大爆發！為何被視為重大趨勢？
區塊鏈的「Layer2」（第二層）賽道爆發，被幣圈重要投資機構如a16z、Paradigm，公認為是今年（2023）重大的趨勢之一。
從區塊鏈Polygon、Optimism、Arbitrum，到最近當紅的Base與Shibarium......等Layer 2解決方案，如雨後春筍般冒出。
加上預計今年底，以太坊坎昆升級即將登場，當中被視為最重要的升級提案「EIP - 4844」，更將直接影響Layer2發展，也讓更多人普遍看好Layer2相關項目的發展。
究竟什麼是Layer1、Layer2？以及市場究竟怎麽看Layer2的發展？一起來認識。
Layer1：區塊鏈架構的地基
Layer1指的是區塊鏈架構的基礎層，區塊鏈就如同一本巨大的分散式帳本（DLT，Distributed Ledger Technology），由全世界的電腦節點，一起負責所有區塊鏈上的交易記帳工作，這樣可以確保區塊鏈的「去中心化」，藉由分散式記帳同時，也能確保鏈上的「安全性」。
最著名的Layer1區塊鏈，包含區塊鏈始祖比特幣（Bitcoin）、以太坊（Ethereum），以及後來誕生的Solana、「Meta系」公鏈 Aptos、Sui， 以及最近上線主網的Sei區塊鏈。
認識Layer2前，必須搞懂的區塊鏈「三難困境」
然而，Layer1區塊鏈有著名的「區塊鏈不可能三角問題」（ BlockchainTrilemma ），也被稱為「三難困境」或「三難悖論」。
這個問題在2017年，由以太坊的創辦人維塔利克·布特林（Vitalik Buterin）提出，他表示對多數區塊鏈來說，很難同時滿足「安全性」（Security）、「去中心化」（Decentralization）和「可擴展性」（Scalability）這三項特徵，頂多只能同時滿足兩項。
在區塊鏈中，「安全性」可透過節點數量多寡保障，只要節點越多，駭客要控制51%以上的節點，來達到控制整條區塊鏈的難度就越高，區塊鏈就越「去中心化」（Decentralization）。
一些聯盟區塊鏈則將「安全性」與節點綁定，節點全都是知道身份、且可信賴的驗證者，但這類型的聯盟鏈仍需要信任機制，與主打「去中心化」無需信任機制的區塊鏈背道而馳。
「可擴展性」（Scalability）也可被視為，區塊鏈網路在驗證交易時的「效率」。
區塊鏈網路每個區塊的大小有限，因此交易需要被排列順序，每次可以處理的交易量也有限；此外，區塊鏈也仰賴各個節點間達到共識機制（consensus algorithm），來維持區塊鏈的交易安全性，然而當節點越多，就需要花費越長的時間來達成節點間的共識。
因此要發展「可擴展性」，往往可能需要減少運作節點數量，進而犧牲「去中心化」及「安全性」。
解決「效率」問題！「鏈上擴容」及「鏈下擴容」誕生
在區塊鏈技術發展初期，為保障「去中心化」及「安全性」，「可擴展性」（Scalability）是多數區塊鏈最先取捨的特性。為方便理解，下文將以「效率」代替「可擴展性」進行進一步的討論。
隨著使用區塊鏈的人數越來越多，處理交易速度的「效率」逐漸成為問題。
用以太坊為例，以太坊區塊鏈目前每秒只能處理約15筆交易（15 TPS，Transactions per Second），因此當用戶湧入以太坊時，容易造成以太坊「塞車」，過多的交易需要等待被處理，造成處理速度緩慢。
在以太坊上，所有的交易均須支付相對應的手續費（Gas Fee），Gas Fee的高低取決於交易的複雜程度、以及交易的完成速度，若想快點完成交易，就需要額外加付「過路費」，讓交易提前被處理，也導致尖峰時段的手續費價格飆高，這就像是下大雨時叫計程車，可以透過加價讓讓叫車排序往前，可以更快媒合到車輛。
同樣的問題在比特幣也會發生，像是今年年初，在比特幣上發行NFT的Ordinals協議爆紅，讓比特幣出現手續費高漲、交易儲利速度變緩慢的問題。
為了解決Layer1的「效率」不足，出現了「鏈上擴容」及「鏈下擴容」兩種主要解決方案。
🔥「鏈上擴容」： 又稱「Layer1擴容」，指的是對Layer1本身進行技術升級，提高Layer1處理交易及數據的能力。如：以太坊基金會對以太坊進行的升級，都屬與Layer1擴容。
🔥「鏈下擴容」： 又稱「Layer2擴容」，這類擴容方案主要目的，是在解決Layer1主網（mainnet）的負擔。同樣以以太坊為例，以太坊的Layer2擴容，指的是一套基於以太坊而建立的獨立區塊鏈，依靠以太坊網路來確保安全性。透過將交易移到以太坊外進行處理，再把最後的關鍵結果送回以太坊上進行結算，藉此提高交易速度並降低成本。
由於Layer1擴容通常技術難度高，要對主網進行更動也需要社群共識，因此較為曠日費時，要進行升級的時間較長。
Layer2：區塊鏈主網的擴容方案
理論上而言，所有的Layer1均可以發展自己的Layer2擴容方案，像是「閃電網路」即為比特幣的Layer2協議。
但目前除了比特幣外，以太坊主網在「效率」上的問題比起其他Layer1區塊鏈更多、使用量也更大， 因此主流敘事所說的Layer2，多指以太坊的擴容方案。
先前的以太坊Layer2技術發展，大致可分為五個階段。
- 狀態通道（State Channels）
- 側鏈（Sidechains）
- Plasma
- Rollup（打包）
- Validium
其中，最早期發展的技術分別為狀態通道（State Channels）、側鏈（Sidechains）、Plasma，三者目前均已沒落，取而代之的是Layer2最被看好的新興技術「Rollup」。
「Rollup」指的是將區塊鏈上的數千筆交易數據打包壓縮，再將壓縮後的數據同步到以太坊上，因此有時也被翻譯成「打包」，Rollup 技術主要有兩大特點：
特點一：鏈下執行
和其他Layer2解決方案一樣，Rollup同樣代替以太坊，在另一個區塊鏈上先處理完智慧合約後，再將數據回傳到以太坊區塊鏈上儲存。
由於以太坊只需要做更少的工作，加上Rollup技術讓以太坊最後需要儲存的數據容量更小，因此可以加快交易的處理速度、並讓交易的成本更低。
特點二：批量交易
Rollup還會把處理完的交易，批量打包壓縮成「一筆」數據，再回傳到以太坊上。因此對以太坊而言，在鏈上僅需要處理從Rollup區塊鏈回傳的「一筆」交易。
對使用者而言，每筆交易的成本被一起打包處理的其他交易分攤掉。
假設Rollup每次可以將100筆交易打包成一筆，而原來透過以太坊達成的每筆交易費用（Gas fee）是100元，使用Rollup後100元被平均分攤，所有的使用者只需支付1元的交易費用，藉由與其他交易一同攤銷，來降低交易成本。
今年年底預計發生的以太坊坎昆升級的多個項目中，提案EIP - 4844（Ethereum Improvement Proposal）也同被視為該次升級最重要的項目，升級過後也將直接利好Layer 2 Rollup賽道。
如何驗證交易正確性？認識兩種Rollup技術
目前市面上的主流Rollups技術有兩種，分別是「Optimistic Rollups」與「Zk-Rollups」，兩種的差異在於使用不同方法來驗證「交易的正確性」。
技術一：Optimistic Rollups
和技術名稱一樣，Optimistic Rollups使用「樂觀執行」機制，亦即先行假設所有交易結果是正確的，遇到錯誤時再向源頭尋找錯誤交易。
藉由此種方式，可以減少區塊鏈所需要驗證的交易數量，節省大量的計算成本及時間。
Optimistic Rollups的機制，只負責把交易數據壓縮打包到以太坊上，直到有人對交易產生質疑，才會從以太坊提出數據，從頭回溯是否有交易不誠實的問題，這種驗證方式也被稱為「欺詐證明」（Fraud Proofs）。
目前的項目代表有今年發幣的Arbitrum、OP Mainnet（前Optimism），以及Coinbase使用 OP技術搭建的最新熱門Layer2區塊鏈Base。
技術二：ZK-Rollups
全名為「Zero Knowledge Rollups」，該項技術和Optimistic Rollups相同，會將交易打包處理後，再將結果回傳到以太坊上儲存。
不同的於Optimistic Rollups採用的樂觀機制，並透過「欺詐證明」（Fraud Proofs）來驗證交易的正確性。
ZK-Rollups 採用的則是「有效性證明」（Validity Proof），在ZK-Rollups的機制中，總是假設所有的交易結果都是錯誤的，所以會需要先進行驗證，驗證結果無誤後，ZK-Rollups 才會先將打包後交易結果，發布到以太坊鏈上。
但ZK-Rollups最不同的是，因為所有的交易都會經過驗證才被發布，因此ZK-Rollups發布在以太坊上的並不是交易數據本身，而是透過ZK-Rollup利用密碼學打造的「零知識證明」（Zero Knowledge Proof）驗證機制——「SNARKs」或「STARKs」產出證明文件後，再將該證明發布在以太坊上。
目前的項目代表有zkSync、StarkNet。不過，可以在證明資訊真實性的同時，維護用戶隱私的 ZK-Rollup雖然被認為是最完整、安全的機制，在技術上要實踐卻十分困難，目前仍在技術開發階段，較少有實際應用。
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核稿編輯：高敬原
