LK Venture研報：Layer3能否帶來應用鏈生態的大爆發？
TL;DR
1、從Layer 1 到Layer 2
正文
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2、從Layer 2 到Layer 3
Layer 2-Layer 3 與Layer 1-Layer 2 有什麼區別？雖然Rollup 技術解決了以太坊的計算瓶頸，但它並沒有解決數據可用性的問題。上層需要壓縮交易數據以傳遞給下層，但壓縮不能重複進行，Layer 2-Layer 3 性能並不能帶來大幅提升。
有了Layer 2 ，為什麼還需要Layer 3 ？ Layer 2 將維持去中心化，作為通用的計算層，提供可組合性，而Layer 3 應該作為應用特定鏈，滿足不同應用獨特的需求，如：兼容、效率、隱私等。
同樣是應用鏈生態，Layer 3 與Cosmos 有什麼不同？ Layer 3 依託以太坊生態，更容易獲取用戶與資金，但是由於其與以太坊的高度綁定，也失去了部分主權，比如代幣的價值捕獲。
3、從Layer 3 到LayerX？
Layer 3 發展現狀：Arbitrum 於6 月22 日發布Orbit Chain；zkSync 於6 月26 日宣布將在幾週內推出ZK Stack；Starknet 生態的madara 已經幫助一個項目在黑客松期間24 小時內，部署了一條Starknet Layer 3 應用鏈。
Layer 3 來了，Layer 4、Layer 5 還會遠嗎？ LK Venture 認為，從技術原理上看，Layer 3 已經無法通過簡單的堆疊獲得性能上的飛躍。儘管Layer 1 – 2 – 3 之間的生態關聯緊密（以太坊生態），互操作性比傳統的異構鏈之間強（跨鏈更便宜），但是彼此之間仍然無法做到生態的完全繼承。以太坊擴容的敘事，或將在Layer 3 終結。
從Layer 1 到Layer 2 ：擴容
區塊鏈中存在著一個不可能三角，即安全、去中心化與可擴展性無法同時實現。以太坊選擇了前兩者，而對後者的支持不足。平日在以太坊中進行一次swap 需要$ 3-$ 4 的Gas Fee，而在交易量高漲的牛市一次swap 甚至需要近$ 100 的Gas Fee，擁堵現象十分強烈。
依托著先發優勢建立起的龐大生態，儘管許多主打可擴展性的新公鏈自2018 年後持續湧現，以太坊仍然佔據著市場的絕對主導地位，眾人於是將目光投向了在以太坊基礎上構建的擴容方案。其中受到廣泛應用的是側鏈、Validium 與Rollup 三種方案，彼此有不同的信任假設。側鍊是獨立於Layer 1 運行的獨立區塊鏈，通過雙向橋樑與以太坊主網連接。側鏈可以有單獨的區塊參數和
共識算法，能夠高效處理交易，但是未繼承以太坊的安全屬性。零知識證明
零知識證明
以便在Layer 1 上驗證鏈下交易，獲得安全性。
Rollup 在鏈下進行計算，但是使用Layer 1 作為數據可用性層，通過向鏈上發布欺詐證明或有效性證明，在Layer 1 智能合約中進行驗證，繼承了以太坊的安全性。
以太坊將Rollup 看作唯一的Layer 2 方案，因為其在不損失去中心化和安全性的前提下實現了對以太坊的拓展。從模塊化的角度來看，Layer 2 負責執行，而結算、共識、數據可用性都交給Layer 1 去處理。
根據提交證明的不同，Rollup 可以分為Optimistic Rollup 與ZK Rollup。
對於Optimistic Rollup 而言，Rollup 批量執行交易，將批量的交易、執行前狀態與執行後狀態發給部署在Layer 1 的Rollup 合約。 Layer 1 不驗證狀態轉移過程，只要Rollup 提交的初始狀態與保存在Layer 1 合約中的相同，就樂觀地將狀態轉移至Rollup 提交的新狀態。對於欺詐行為的防止是通過欺詐證明來保證的，在一段時間的爭議期內，其他驗證者可以對該狀態根發出挑戰，向Layer 1 的Rollup 合約發送欺詐證明。這會使Rollup 狀態退回爭議前的確定狀態，並重新計算合法的狀態，根據結果對驗證者做出懲罰。實際上，欺詐情況很少發生，所以樂觀的狀態轉移實際節省了很大的驗證資源。
ZK Rollup 與Optimistic Rollup 的區別在於，狀態的轉移需要進行驗證，不是由Layer 1 的Rollup 合約，而是在合約中驗證有效性證明Validity Proof，驗證完成後狀態的轉移立即獲得最終性，不需要等待長達一周的爭議期。
使用Optimistic Rollup 技術的項目中，最成熟的是Arbitrum 與Optimism，都已上線主網運行。其中，Arbitrum 已實現了欺詐證明，但是僅限白名單提交，而Optimism 的欺詐證明還在開發中。兩家都在積極推進去中心化進程，包括排序器與驗證器的去中心化。根據L 2B eat 的數據顯示，截至2023 年6 月26 日，Arbitrum One 與Optimism 的TVL 分別為$ 5.81 B 與$ 2.25 B。其他使用Optimistic Rollup 技術的項目包括Boba Network, Zora Network, Layer 2.finance, Fuel, BNBOP, Coinbase 等，其中部分是使用Optimism 團隊開源的OP Stack 進行開發的。
Layer 2: 10 0x, Layer 3: 10 0x²= 1000 0x?
使用ZK Rollup 技術的項目中，支持虛擬機的主要是zkSync Era, StarkWare, Polygon zkEVM 等，當前已上主網，TVL 為$ 618 M, $ 68.11 M, $ 42.65 M。只支持特定類型交易的有dydx, Loopring, zkSync Lite 等，TVL 為$ 350 M, $ 98.47 M, $ 97.69 M。目前ZK Rollup 的發展方向是更好的以太坊兼容性，正在開發的zkEVM 項目有Taiko, Scroll, Linea 等。
從Layer 2 到Layer 3 ：定制
從Layer 1 到Layer 2 ，成本降低為1/100 。所以很自然會想到，在Layer 2 上進行相同的操作構建Layer 3 ，Layer 3 的成本將降為1/10000 。很可惜答案是否定的。
Rollup 通過將執行轉到了鏈下，確實解決了以太坊的計算問題：L1 節點不再需要執行批量中的每個交易以驗證狀態轉移的正確性，感謝密碼學中的遞歸證明技術，計算能夠不斷遞歸以獲取無上限的性能，然而數據可用性是無法堆疊的。 Layer 2 需要將打包的交易數據以calldata 形式傳入以太坊中的智能合約，儘管對打包的交易數據進行了壓縮處理，但是數據無法被相同的辦法壓縮兩次。 Layer 3 的交易數據最終也要提交至Layer 1 （否則無法繼承安全性），然而對交易的壓縮程度無法再低，因此數據可用性層面無法通過堆疊獲得成本的降低。
因此，Layer 3 無法走簡單堆疊這條路，StarkWare 團隊提出的方案是定制化，讓Layer 3 和Layer 2 承擔不同的功能。
有了Layer 2 ，為何還需要Layer 3 ？Fractal Scaling: From L2 to L3以太坊提供了安全性和去中心化，Layer 2 提供了可拓展性，可以說解決了區塊鏈的三難困境，為什麼還需要Layer 3 ？
Layer 3 的概念最早是由StarkWare 團隊在文章《
》中提出。 StarkWare 團隊認為，這種層級化的結構，封裝的思想，也正是計算機科學維持活力的核心要義。此外，Layer 2 虛擬機的Layer 2 將維持去中心化，作為通用的計算層，提供可組合性，而Layer 3 應該作為應用特定鏈，滿足不同應用獨特的需求。圖靈完備性為層級化打下了良好基礎，一旦具備圖靈完備性，則理論上可以在其上創建任何可能的應用。
實際上，Layer 2 為了維持其通用性，必定會進行部分取捨，無法滿足所有應用的需求。最直接的體現，是StarkWare 為了更高效地生成證明，開發了Cairo 語言與CairoVM，對以太坊並不兼容，這時就可以由一條Layer 3 鏈來解決其安全性。
可能的Layer 3 用例包括：
兼容：通過在Layer 2 的虛擬機上實現一個其他語言的解釋器，以兼容其他虛擬機
效率：如果應用追求超高的TPS（例如游戲、社交），可以考慮讓渡一部分安全性，使用Validum 方案，在Layer 2 上結算；應用也可以根據自己的需求定制交易格式，以實現更高的壓縮率。
隱私：專門搭建一條隱私鏈，在Layer 2 上結算，但是無法被公開觀測到。
此外，由於應用鍊是專用的，不會收到其他應用的直接影響，鏈的性能與成本較為確定。同時，橋接交易不用直接在Layer 1 上發送，成本更低，L2-L3 與L3-L3 的橋接更便宜。在批量提交交易上，Layer 3 還有一個明顯的優勢，提交一個批次交易所需的固定Gas 更低，不需要長時間等待更多的交易一起提交以降低平均Gas，能夠顯著緩解Layer 2 中存在的確認時間與成本之間的兩難困境。
同是應用鏈生態，Layer 3 與Cosmos 有什麼不同？
Cosmos 可以說是最早提出應用鏈概念的項目，通過Cosmos SDK，用戶可以方便地定制化發行自己的應用鏈。 Cosmos IBC 更是對標互聯網中的TCP/IP 協議，為使用Cosmos SDK 構建的應用鏈提供原生的互操作性。簡單來說，Cosmos 的願景是構建一個萬鏈互聯的區塊鏈宇宙。
Layer 3 在互操作性上也下足了工夫。由於相同的技術架構，低廉的交易成本，Layer 3 之間的跨鏈將具備無信任、快速且便宜的特點，於是可以認為，Layer 3 之間的流動性是共享的。從互操作性的角度來看，Layer 3 和Cosmos 帶來的功能幾乎相同。
LK Venture 投研團隊認為，Layer 3 與Cosmos 最大的不同，在於其與以太坊生態的綁定，這既是優勢，也是劣勢。
提到優勢，主要在於以太坊生態龐大的流動性與用戶量。
Cosmos 儘管技術強大，是很多巨頭的發鏈首選，但是仍然無法逃脫市場佔有率低的宿命。根據DeifLlma 的數據，截止到2023 年6 月26 日，以太坊的TVL 為$ 26.2B，而整個Cosmos 生態加起來僅為近$ 1 B。 Layer 3 要想成功，以太坊生態是其中的關鍵要素。
提及劣勢，主要在於與以太坊的高度綁定，喪失了部分主權。
對於使用Cosmos 鏈而言，代幣模型完全由項目方根據需求自主設計，代幣賦能強。然而，Layer 3 鏈的原生代幣會受到以太坊的限制。儘管項目方可以將原生代幣作為Gas 代幣賦能，但是無法否認的是，最終交易數據提交至以太坊所消耗的是$ETH。因此，如果Gas 代幣用的不是$ETH 而是自己發行的原生代幣，項目方需要不斷地將原生代幣兌換成$ETH 以提交，最終賦能還是轉移至$ETH。
Layer 3 的另一個特點在於，任何在Layer 3 上做的事，實際上都可以遷移到Layer 2 ，本身只取決於DA 層的選擇。
如果Layer 3 所依賴結算的Layer 2 發生安全漏洞或者活躍度下降，Layer 3 可以低成本地遷移至其他Layer 2 ，甚至直接依賴Layer 1 進行DA 和結算，變成Layer 2 。由於其與以太坊生態的高度綁定，Layer 3 上可能誕生眾多創新玩法。
從Layer 3 到LayerX 的展望
Layer 3 發展現狀
6 月22 日，Offchain Labs 發布了用於發行Arbitrum Orbit Chain 的工具。 Orbit Chain 是在Arbitrum Layer 2 之上的Layer 3 ，可以選擇利用Arbitrum One, Arbitrum Nova, Arbitrum Goerli 在內的三條Layer 2 之一進行結算。用戶可以自己選擇使用Rollup 或Anytrust 技術，其區別在於Anytrust 使用DAC 而不用將交易數據提交至鏈上，價格更低廉，但是安全性稍弱。 Orbit Chain 的優勢在於其簡單的發鏈流程、與Arbitrum 生態的互操作性、Nitro 的即時更新以及Stylus 提供的EVM+ 兼容性（支持Rust, C, C++ 編寫，運行在WASM 虛擬機）。用戶可以無需可地定制化發行任何Orbit Chain，但是必須在Arbitrum Layer 2 上結算，否則需要聯繫Offchain Labs 或者Arbitrum DAO 獲得授權。
6 月26 日，zkSync 發布文章，宣稱將在未來幾週內對現有的開源代碼進行修改，推出ZK Stack，讓用戶能夠使用其定制化構建自己的ZK 超級鏈。與Arbitrum 的Orbit Chain 不同， ZK Stack 強調主權與互操作性，用戶根據需求進行完全的定制化，使用ZK Stack 構建的鏈可以實現無橋的互操作性。 ZK Stack 既能夠用於構建Layer 2 也能夠構建Layer 3 ，官方並未對其進行限制，沒有要求必須在zkSync 上結算。從這點來看，ZK Stack 提供的主權似乎更強。
作為最早提出Layer 3 概念的StarkWare 團隊，在其Starknet 生態中也正在大力培植Layer 3 的發展，Madara 正在為面向公眾的Stack 進行測試。在@PragmaOracle hackathon 中，有團隊利用Madara 在24 小時內完成了應用鏈的發行。不過，由於Starknet 採用獨特的zk-STARK 證明技術，技術成熟度相對較低，可能還需要更長時間的開發來完善產品，之後再面向公眾發布Starknet Stack。
當前Layer 3 生態仍在早期階段，但是隨著各Layer 2 便捷發鏈工具的推出，相信很快就會有Layer 3 正式運行。當基礎設施逐漸完善，如何吸引用戶已經成為所有鏈最關注的問題。
Layer 3 來了，LayerX 還會遠嗎？
從技術原理上看，Layer 3 已經無法通過簡單的堆疊獲得性能上的飛躍。當然，Layer 3 可以通過定制化來獲得特定的優勢，但是通用性的損失會使得進一步的疊加變得困難。當然，只要願意，這種層級化的疊加是可以無限進行的，但是，LK Venture 投研團隊認為，目前而言這種疊加無法滿足任何的需求，同時會導致系統複雜度的幾何級升高。
最為重要的一點，儘管Layer 1-Layer 2-Layer 3 之間的生態關聯緊密（以太坊生態），互操作性比傳統的異構鏈之間強（跨鏈更便宜），但是彼此之間仍然無法做到生態的完全繼承。在Arbitrum One 上部署的合約，無法直接在Orbit Chain 上調用；在zkSync 上部署的DEX 的流動性，無法直接匯聚到ZK Stack 上。
現在的情況是，商場已經蓋起來了，而且越來越高，但是沒有多少商販和顧客。儘管一層底商人滿為患（以太坊），但是人們仍然不願意前往高層商場消費，因為高層的商販數量不如低層多。
