Layer2及Optimistic赛道公链研究

开篇

在上一篇中，我们初步介绍了以太坊的发展历史和以太坊2.0升级的基本信息,延伸出了Layer2的两个主要细分赛道:Optimistic Rollup和ZK Rollup。如果将以太坊比作一家公司,可以理解为以太坊2.0升级是对公司内部管理结构的重构,从原始的链状结构变为信标链-分片的总分结构,而Layer2则是在此基础上进一步将任务外包,减轻公司负担,提高效率,提升整体任务处理能力。

本文将进一步探讨Layer2方案,深入分析Optimistic Rollup赛道。

Layer2方案总览

Layer 2指基于底层区块链(即Layer 1)的链下网络、系统或技术,用于扩展底层区块链网络。目前有两种Layer2分类方法:

• 狭义Layer2:需继承以太坊链安全性,并在Layer2以太坊进行交易捆绑,Layer2仅负责计算,如ZK和Optimistic rollup
• 广义Layer2:包含所有以太坊扩容方案,主要有5种:

1. 侧链:独立区块链,与以太坊平行运营,通过锁定主链资产在侧链铸造相同数额资产,实现"原子交换"。安全性较弱但独立性和灵活性好,如Polygon。

2. 状态通道:建立交易者间专属支付通道和多签地址,完成脱链交易,只在结算时将结果记录在链上。速度快、费用低,如闪电网络和雷电网络。

3. Rollups:将数据执行工作交给Layer2,批量提交到主链。分为Optimistic Rollup和ZK Rollup两种。

4. Validium:使用零知识证明,只上传状态根和证明到主网,交易数据保存在Layer2,吞吐量高但牺牲部分安全性。如ImmutableX。

5. Plasma:通过锁定主链资产,将交易转移到子链,子链定期向主链提交状态更新。结算快速,大幅降低手续费。

本文将重点阐述侧链方案Polygon PoS,Optimistic Rollup项目Arbitrum和Optimism,以及BNB生态项目opBNB和COMBO,分析其技术原理、生态和游戏支持情况。

Polygon PoS分析

Polygon介绍

Polygon原名Matic,最初是一个区块链可扩展性平台,称为"以太坊的区块链互联网"。随着生态发展,从单一Layer2解决方案扩展为"网络的网络",旨在解决以太坊主网交易速度和可扩展性问题,主要布局区块链游戏和NFT等领域。

Polygon PoS是Polygon的基本盘,而由Polygon zkEVM、Polygon Miden、Polygon Zero和Polygon Nightfall等组成的ZK Rollup矩阵是潜在增长点。Polygon2.0升级方案计划将Polygon PoS整体升级为zkEVM Validium。本文主要分析Polygon PoS,ZK部分将在下一篇详述。

技术

Polygon PoS虽基于以太坊,但交易速度更快、扩展性更高,交易量稳定在以太坊主网2倍以上(约200万日交易量),gas费仅为以太坊0.1%。

Polygon PoS是EVM兼容的侧链,于2020年6月1日上线,是目前最成熟的以太坊侧链解决方案。架构分为三层:

1. 以太坊层:由以太坊智能合约组成,负责处理流程,利用以太坊安全性,Matic代币抵押在此层。

2. PoS的Checkpoint节点层:核心层,生产并验证Matic侧链区块,监听以太坊链事件并传递给Matic侧链,定期发布区块到以太坊链,实现信息同步。

3. Matic侧链层:负责交易、洗牌、成块,定期向节点层发布检查点。

Polygon混合结构支持Plasma框架,继承以太坊安全性;PoS Bridge通过验证者和质押MATIC进一步保证链安全。

生态

Polygon自2020年上线,2021年Q2进入爆发期,成为继以太坊、BNB后第三条完整生态链的公链。2023年Q1项目数量超5.3万个。

DeFi方面,平台发展初期正值DeFi蓬勃阶段,项目拓展迅猛,如Uniswap、Aave、Curve等进行多链部署时首选Polygon。2021年4月推出1.5亿美元DeFi发展基金,提供Matic奖励。但Polygon生态DeFi项目创新不足,链上TVL总体排名第五,已被Arbitrum超越。

NFT方面,2021年6月Opensea首先支持Polygon链,分走NFT低端市场。多个国际大品牌在Polygon推出NFT,如星巴克、万事达卡、Adidas等,带动更多品牌入驻。热门项目包括Lama Kings、Doodle Changs、y00ts、Bungo Beanz和Super Pengs等。

游戏和元宇宙方面,Polygon链上活跃游戏项目468个,仅次于BNB和以太坊。元宇宙龙头项目Decentraland和The Sandbox分别于2021年4月和6月部署在Polygon。其他热门游戏包括Pixels、Arc8、Benji Bananas、Sunflower Land、Skyweaver等。

2021年7月成立Polygon Studios,专注NFT、Gaming和Metaverse领域投资。线下推广方面,基于低廉快速的交易体验,Polygon成为Web2及传统企业试水区块链或web3的最佳选择之一。

优缺点总结

优点:

• 速度:高效的桥接、存款和取款,7000 tps交易速度远高于以太坊升级前(15 tps)
• 安全性:依靠以太坊并共享其安全性
• 兼容性:完全EVM兼容,可直接部署以太坊dApp
• 低成本:约为以太坊0.1%

低廉交易费和可观速度使Polygon成为以太坊生态内高频交易项目(DeFi、GameFi等)的最佳选择。虽然Arbitrum、Optimism、zkSync等Layer2项目崛起会影响市场格局,但Polygon也在不断进化,全方位拥抱ZK赛道,推出一系列基于ZK技术的产品。

Polygon PoS入市时机恰当,2020年正值以太坊网络阻塞和扩展性问题突出,市场急需以太坊生态的现象级产品提升性能。而Rollup赛道和以太坊2.0升级尚在开发,Layer2市场主要竞争对手未形成威胁。加上市场推广策略得当,发展早期借助DeFi起势,采用补贴龙头策略扩展Aave、Curve、Uniswap及Quickswap等巨头;游戏和元宇宙赛道采取投资+孵化策略进行广泛布局;与ImmutableX等平台公链深度合作,共享流量红利。随着Polygon生态完善和ZK生态成熟,Polygon有望迎来新一波增长,巩固公链第一梯队地位。

Arbitrum项目分析

Arbitrum介绍

Arbitrum作为Layer2龙头项目一直备受关注。2023年上半年发币期间成为链圈热点,生态备受追捧。Defillama数据显示,Arbitrum总锁仓量已超越多个公链,排名第四,超过老牌Layer2侧链Polygon,展现Layer2老大地位。

Arbitrum发展历程:

• 2021年5月:Arbitrum One正式上线以太坊主网
• 2021年10月:Arbitrum Nova公共测试网推出
• 2022年:Arbitrum Orbit计划稳步推进,专门用于NFT和VR应用的Layer2解决方案

当前数据:

• TVL:59.3亿美元
• 流通市值:14.5亿美元
• FDV:113亿美元,未来6个月无新解锁
• 日活地址:约15万
• 日转账数量:约62万,仅次于Polygon

技术

Arbitrum是二层扩展解决方案,采用Optimistic Rollup技术路线。假设所有交易验证诚实,但设置挑战期允许提出挑战。系统引入验证者和聚合者两种角色:

• 验证者:处理交易并获得奖励
• 聚合者:监控验证者是否正确执行交易

交易返回以太坊主网前有7天挑战期,期间聚合者可提出挑战。确认交易有问题则作恶者失去质押代币。只要挑战期内至少有一名诚实聚合者,即可确保Arbitrum安全。

主要产品线:

1. Arbitrum One:基于Optimistic Rollup,在以太坊链上验证交易,实现高性能低成本智能合约执行。大部分DeFi和NFT应用部署于此。

2. Arbitrum Nova:采用zk-Rollup技术,通过零知识证明验证交易,提高安全性和效率。主要用于高吞吐量应用如游戏社交。

3. Arbitrum Orbit:生态系统发展计划,提供工具、库和支持,促进开发者构建Arbitrum应用。

生态

Arbitrum生态项目已达600个,拥有众多优质项目如GMX、Radiant、TreasureDAO、Camelot等,提供大量使用场景。其中Treasure DAO、Pirate Nation等游戏项目数据呈爆炸性增长,为Arbitrum带来巨大活跃度。

优缺点总结

优点:

• 高性能:优化智能合约执行,提高交易吞吐量,降低成本,缓解以太坊网络拥塞
• 低成本:Layer 2执行交易大幅降低Gas费用
• 兼容性:与以太坊智能合约兼容,支持现有dApp和智能合约迁移
• 安全性:采用Layer 2扩展安全措施如Rollup技术
• 生态支持:吸引以太坊生态知名项目,为用户提供更多选择

缺点:

• 中心化:Layer 2解决方案通常较主链中心化程度高,可能引发安全和信任问题
• 新学习曲线:新用户需学习新工作流程和使用方法,如通过桥接转移资产等
• 网络效应低:需时间建立足够网络效应,吸引更多用户和开发者

总体而言,Arbitrum在高性能、低成本和兼容性方面优势显著,但仍需应对中心化和网络效应挑战。随Layer 2技术发展和采用,Arbitrum有望提高以太坊生态可扩展性和用户体验。

Optimism项目分析

Optimism介绍

Optimism是以太坊Layer 2解决方案,将转账、智能合约等移至Optimism链处理,只将最终结果记录在以太坊上,大幅降低交易手续费。

发展历程:

• 2020年初:启动并发布白皮书
• 2020年底:推出测试网验证技术可行性和安全性
• 2021年:积极与以太坊社区合作推动Layer 2发展
• 2021年底:主网正式上线,标志以太坊首个正统Layer 2扩容解决方案推出
• 此后:获广泛采用,吸引众多项目部署应用,包括DeFi、NFT市场等

Optimism在解决以太坊网络拥堵和高交易费用方面发挥重要作用,代表Layer 2扩容技术重要进展。

技术

OP Stack是Optimism核心技术,可理解为一组开源软件组件,允许任何人使用Optimistic Rollup在以太坊构建L2区块链。OP Stack由四个主要组件构成: