以太坊扩容的叙事，或将在 Layer 3 终结？可能还需要时间去检验。
（前情提要：科普｜Layer3 是什麽、与 L2 差异？如何改善区块链世界？ ）
（背景补充：Vitalik撰文「以太坊Layer3的愿景」: 怎样的L3才合理？不该重复堆叠Rollups (全文) ）
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TL;DR从 Layer1 到 Layer2
技术上如何实现扩容？以太坊将 Rollup 看作唯一的 Layer2 方案，因为其在不损失去中心化和安全性的前提下实现了对以太坊的拓展。从模组化的角度来看，Layer2 负责执行，而结算、共识、资料可用性都交给 Layer1 去处理。
从 Layer2 到 Layer3
Layer2-Layer3 与 Layer1-Layer2 有什麽区别？虽然 Rollup 技术解决了以太坊的计算瓶颈，但它并没有解决资料可用性的问题。上层需要压缩交易资料以传递给下层，但压缩不能重复进行，Layer2-Layer3 效能并不能带来大幅提升。
有了 Layer2，为什麽还需要 Layer3？Layer2 将维持去中心化，作为通用的计算层，提供可组合性，而 Layer3 应该作为应用特定链，满足不同应用独特的需求，如：相容、效率、隐私等。
同样是应用链生态，Layer3 与 Cosmos 有什麽不同？Layer3 依托以太坊生态，更容易获取使用者与资金，但是由於其与以太坊的高度系结，也失去了部分主权，比如代币的价值捕获。
从 Layer3 到 LayerX？
Layer3 发展现状：Arbitrum 於 6 月 22 日释出 Orbit Chain；zkSync 於 6 月 26 日宣布将在几周内推出 ZK Stack；Starknet 生态的 madara 已经帮助一个专案在骇客松期间 24 小时内，部署了一条 Starknet Layer3 应用链。
Layer3 来了，Layer4、Layer5 还会远吗？LK Venture 认为，从技术原理上看，Layer3 已经无法通过简单的堆叠获得性能上的飞跃。尽管 Layer1-2-3 之间的生态关联紧密（以太坊生态），互操作性比传统的异构链之间强（跨链更便宜），但是彼此之间仍然无法做到生态的完全继承。以太坊扩容的叙事，或将在 Layer3 终结。
从 Layer1 到 Layer2：扩容
区块链中存在着一个不可能三角，即安全、去中心化与可扩充套件性无法同时实现。以太坊选择了前两者，而对後者的支援不足。平日在以太坊中进行一次 swap 需要 $3-$4 的 Gas Fee，而在交易量高涨的牛市一次 swap 甚至需要近 $100 的 Gas Fee，拥堵现象十分强烈。
依托着先发优势建立起的庞大生态，尽管许多主打可扩充套件性的新公链自 2018 年後持续涌现，以太坊仍然占据着市场的绝对主导地位，众人於是将目光投向了在以太坊基础上构建的扩容方案。
其中受到广泛应用的是侧链、Validium 与 Rollup 三种方案，彼此有不同的信任假设。
侧链是独立於 Layer1 执行的独立区块链，通过双向桥梁与以太坊主网连线。侧链可以有单独的区块引数和 共识演算法 ，能够高效处理交易，但是未继承以太坊的安全属性。
Validium 使用链下资料可用性和计算，在链下处理交易来提高吞吐量，并向链上释出 零知识证明 以便在 Layer1 上验证链下交易，获得安全性。
Rollup 在链下进行计算，但是使用 Layer1 作为资料可用性层，通过向链上释出欺诈证明或有效性证明，在 Layer1 智慧合约中进行验证，继承了以太坊的安全性。
以太坊将 Rollup 看作唯一的 Layer2 方案，因为其在不损失去中心化和安全性的前提下实现了对以太坊的拓展。从模组化的角度来看，Layer2 负责执行，而结算、共识、资料可用性都交给 Layer1 去处理。
根据提交证明的不同，Rollup 可以分为 Optimistic Rollup 与 ZK Rollup。
对於 Optimistic Rollup 而言，Rollup 批量执行交易，将批量的交易、执行前状态与执行後状态发给部署在 Layer1 的 Rollup 合约。Layer1 不验证状态转移过程，只要 Rollup 提交的初始状态与储存在 Layer1 合约中的相同，就乐观地将状态转移至 Rollup 提交的新状态。对於欺诈行为的防止是通过欺诈证明来保证的，在一段时间的争议期内，其他验证者可以对该状态根发出挑战，向 Layer1 的 Rollup 合约传送欺诈证明。这会使 Rollup 状态退回争议前的确定状态，并重新计算合法的状态，根据结果对验证者做出惩罚。实际上，欺诈情况很少发生，所以乐观的状态转移实际节省了很大的验证资源。
ZK Rollup 与 Optimistic Rollup 的区别在於，状态的转移需要进行验证，不是由 Layer1 的 Rollup 合约，而是在合约中验证有效性证明 Validity Proof，验证完成後状态的转移立即获得最终性，不需要等待长达一周的争议期。
使用 Optimistic Rollup 技术的专案中，最成熟的是 Arbitrum 与 Optimism，都已上线主网执行。其中，Arbitrum 已实现了欺诈证明，但是仅限白名单提交，而 Optimism 的欺诈证明还在开发中。两家都在积极推进去中心化程式，包括排序器与验证器的去中心化。
延伸阅读：科普｜Rollup分类有几种？除了Validity、Optimistic之外还有..
根据 L2Beat 的资料显示，截至 2023 年 6 月 26 日，Arbitrum One 与 Optimism 的 TVL 分别为 $5.81B 与 $2.25B。其他使用 Optimistic Rollup 技术的专案包括 Boba Network, Zora Network, Layer2.finance, Fuel, BNBOP, Coinbase 等，其中部分是使用 Optimism 团队开源的 OP Stack 进行开发的。
使用 ZK Rollup 技术的专案中，支援虚拟机器的主要是 zkSync Era, StarkWare, Polygon zkEVM 等，当前已上主网，TVL 为 $618M, $68.11M, $42.65M。只支援特定型别交易的有 dydx, Loopring, zkSync Lite 等，TVL 为 $350M, $98.47M, $97.69M。目前 ZK Rollup 的发展方向是更好的以太坊相容性，正在开发的 zkEVM 专案有 Taiko, Scroll, Linea 等。
从 Layer2 到 Layer3：订制Layer2: 100x, Layer3: 100x^2=10000x?
从 Layer1 到 Layer2，成本降低为 1/100。所以很自然会想到，在 Layer2 上进行相同的操作构建 Layer3，Layer3 的成本将降为 1/10000。很可惜答案是否定的。
Rollup 通过将执行转到了链下，确实解决了以太坊的计算问题：L1 节点不再需要执行批量中的每个交易以验证状态转移的正确性，感谢密码学中的递回证明技术，计算能够不断递回以获取无上限的效能，然而资料可用性是无法堆叠的。Layer2 需要将打包的交易资料以 calldata 形式传入以太坊中的智慧合约，尽管对打包的交易资料进行了压缩处理，但是资料无法被相同的办法压缩两次。Layer3 的交易资料最终也要提交至 Layer1（否则无法继承安全性），然而对交易的压缩程度无法再低，因此资料可用性层面无法通过堆叠获得成本的降低。
因此，Layer3 无法走简单堆叠这条路，StarkWare 团队提出的方案是订制化，让 Layer3 和 Layer2 承担不同的功能。
有了 Layer2，为何还需要 Layer3？
以太坊提供了安全性和去中心化，Layer2 提供了可拓展性，可以说解决了区块链的三难困境，为什麽还需要 Layer3？
Layer3 的概念最早是由 StarkWare 团队在文章《 Fractal Scaling: From L2 to L3 》中提出。StarkWare 团队认为，这种层级化的结构，封装的思想，也正是电脑科学维持活力的核心要义。此外，Layer2 虚拟机器的 Layer2 将维持去中心化，作为通用的计算层，提供可组合性，而 Layer3 应该作为应用特定链，满足不同应用独特的需求。图灵完备性为层级化打下了良好基础，一旦具备图灵完备性，则理论上可以在其上建立任何可能的应用。
实际上，Layer2 为了维持其通用性，必定会进行部分取舍，无法满足所有应用的需求。最直接的体现，是 StarkWare 为了更高效地生成证明，开发了 Cairo 语言与 CairoVM，对以太坊并不相容，这时就可以由一条 Layer3 链来解决其安全性。
可能的 Layer3 用例包括：
此外，由於应用链是专用的，不会收到其他应用的直接影响，链的效能与成本较为确定。同时，桥接交易不用直接在 Layer1 上传送，成本更低，L2-L3 与 L3-L3 的桥接更便宜。在批量提交交易上，Layer3 还有一个明显的优势，提交一个批次交易所需的固定 Gas 更低，不需要长时间等待更多的交易一起提交以降低平均 Gas，能够显着缓解 Layer2 中存在的确认时间与成本之间的两难困境。
同是应用链生态，Layer3 与 Cosmos 有什麽不同？
Cosmos 可以说是最早提出应用链概念的专案，通过 Cosmos SDK，使用者可以方便地订制化发行自己的应用链。Cosmos IBC 更是对标网际网路中的 TCP/IP 协议，为使用 Cosmos SDK 构建的应用链提供原生的互操作性。简单来说，Cosmos 的愿景是构建一个万链互联的区块链宇宙。
Layer3 在互操作性上也下足了工夫。由於相同的技术架构，低廉的交易成本，Layer3 之间的跨链将具备无信任、快速且便宜的特点，於是可以认为，Layer3 之间的流动性是共享的。从互操作性的角度来看，Layer3 和 Cosmos 带来的功能几乎相同。
延伸阅读：Bankless﹕Cosmos 会是区块链的终极形态吗？
LK Venture 投研团队认为，Layer3 与 Cosmos 最大的不同，在於其与以太坊生态的系结，这既是优势，也是劣势。
提到优势，主要在於以太坊生态庞大的流动性与使用者量。
Cosmos 尽管技术强大，是很多巨头的发链首选，但是仍然无法逃脱市场占有率低的宿命。根据 DeifLlma 的资料，截止到 2023 年 6 月 26 日，以太坊的 TVL 为 $26.2B，而整个 Cosmos 生态加起来仅为近 $1B。Layer3 要想成功，以太坊生态是其中的关键要素。
提及劣势，主要在於与以太坊的高度系结，丧失了部分主权。
对於使用 Cosmos 链而言，代币模型完全由专案方根据需求自主设计，代币赋能强。然而，Layer3 链的原生代币会受到以太坊的限制。尽管专案方可以将原生代币作为 Gas 代币赋能，但是无法否认的是，最终交易资料提交至以太坊所消耗的是 $ETH。因此，如果 Gas 代币用的不是 $ETH 而是自己发行的原生代币，专案方需要不断地将原生代币兑换成 $ETH 以提交，最终赋能还是转移至 $ETH。
Layer3 的另一个特点在於，任何在 Layer3 上做的事，实际上都可以迁移到 Layer2，本身只取决於 DA 层的选择。
如果 Layer3 所依赖结算的 Layer2 发生安全漏洞或者活跃度下降，Layer3 可以低成本地迁移至其他 Layer2，甚至直接依赖 Layer1 进行 DA 和结算，变成 Layer2。由於其与以太坊生态的高度系结，Layer3 上可能诞生众多创新玩法。
从 Layer3 到 LayerX 的展望Layer3 发展现状
6 月 22 日，Offchain Labs 释出了用於发行 Arbitrum Orbit Chain 的工具。Orbit Chain 是在 Arbitrum Layer2 之上的 Layer3，可以选择利用 Arbitrum One, Arbitrum Nova, Arbitrum Goerli 在内的三条 Layer2 之一进行结算。使用者可以自己选择使用 Rollup 或 Anytrust 技术，其区别在於 Anytrust 使用 DAC 而不用将交易资料提交至链上，价格更低廉，但是安全性稍弱。Orbit Chain 的优势在於其简单的发链流程、与 Arbitrum 生态的互操作性、Nitro 的即时更新以及 Stylus 提供的 EVM + 相容性（支援 Rust, C, C++ 编写，执行在 WASM 虚拟机器）。使用者可以无需可地订制化发行任何 Orbit Chain，但是必须在 Arbitrum Layer2 上结算，否则需要联络 Offchain Labs 或者 Arbitrum DAO 获得授权。
6 月 26 日，zkSync 释出文章，宣称将在未来几周内对现有的开原始码进行修改，推出 ZK Stack，让使用者能够使用其订制化构建自己的 ZK 超级链。与 Arbitrum 的 Orbit Chain 不同，ZK Stack 强调主权与互操作性，使用者根据需求进行完全的订制化，使用 ZK Stack 构建的链可以实现无桥的互操作性。ZK Stack 既能够用於构建 Layer2 也能够构建 Layer3，官方并未对其进行限制，没有要求必须在 zkSync 上结算。从这点来看，ZK Stack 提供的主权似乎更强。
延伸阅读：Matter Labs再释出ZK Stack，模组化野心锁定「L2+L3」
作为最早提出 Layer3 概念的 StarkWare 团队，在其 Starknet 生态中也正在大力培植 Layer3 的发展，Madara 正在为面向公众的 Stack 进行测试。在 @PragmaOracle hackathon 中，有团队利用 Madara 在 24 小时内完成了应用链的发行。不过，由於 Starknet 采用独特的 zk-STARK 证明技术，技术成熟度相对较低，可能还需要更长时间的开发来完善产品，之後再面向公众释出 Starknet Stack。
当前 Layer3 生态仍在早期阶段，但是随着各 Layer2 便捷发链工具的推出，相信很快就会有 Layer3 正式执行。当基础设施逐渐完善，如何吸引使用者已经成为所有链最关注的问题。
Layer3 来了，LayerX 还会远吗？
从技术原理上看，Layer3 已经无法通过简单的堆叠获得性能上的飞跃。当然，Layer3 可以通过订制化来获得特定的优势，但是通用性的损失会使得进一步的叠加变得困难。当然，只要愿意，这种层级化的叠加是可以无限进行的，但是，LK Venture 投研团队认为，目前而言这种叠加无法满足任何的需求，同时会导致系统复杂度的几何级升高。
最为重要的一点，尽管 Layer1-Layer2-Layer3 之间的生态关联紧密（以太坊生态），互操作性比传统的异构链之间强（跨链更便宜），但是彼此之间仍然无法做到生态的完全继承。在 Arbitrum One 上部署的合约，无法直接在 Orbit Chain 上呼叫；在 zkSync 上部署的 DEX 的流动性，无法直接汇聚到 ZK Stack 上。
现在的情况是，商场已经盖起来了，而且越来越高，但是没有多少商贩和顾客。尽管一层底商人满为患（以太坊），但是人们仍然不愿意前往高层商场消费，因为高层的商贩数量不如低层多。
因此，LK Venture 投研团队认为，在区块链技术获得超大规模应用前，Layer3 恐怕都很难获得较高的使用者量。至於 Layer4、Layer5……LayerN，即使有各别应用有特定需求，相信也不会打着 LayerN 的旗号进行宣传了。
古语云：道生一，一生二，二生三，三生万物。以太坊扩容的叙事，或将在 Layer3 终结？可能还需要时间去检验。
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