以太坊的进化：Layer 2扩展和一键多链的无限潜力

作者：YBB Capital研究员Ac-Core；编译：0xjs@金色财经

TLDR：

• 由于缺乏统一标准，不同区块链的架构和共识机制各异，跨链资产转移过程复杂且成本高昂。现有的第三方桥接面临信任和安全挑战，中心化桥接需要保持流动性，将成本转嫁给用户。一键发链，类似于解决三难困境，是资产桥接的一种折衷方案。

• 市场成熟度以OP Stack和Superchain为先，Base是成功典范。AggLayer原生兼容以太坊，更容易被接受，但需要保证聚合过程的安全可靠。Elastic Chain的成功取决于ZKSync的发展，短期看好OP，长期看好ZK。

• 在行业创新不足的背景下，DeFi 仍是 Rollups 的主要应用场景。目前 DePIN、RWA 和大型 GameFi 项目在 Rollups 上出现的可能性较小，而 SocialFi 和 NFT 市场可能会出现，但市场热度尚不确定。区块链整体呈现马太效应，Rollups 无限增发的趋势值得长期关注头部，短期关注中下层。

1、连接岛屿链：桥的问题

在跨链转移资产时，每条区块链都有独特的架构、共识机制、状态证明和状态转换，缺乏统一的标准和互操作性，导致跨链通信和数据交换复杂。这些验证过程通常过于昂贵，无法在链上执行。这一限制导致多方签名委员会的激增，以验证其他链的状态。因此，没有一个通用的去中心化标准或协议可以实现所有区块链之间的互操作性，限制了资产在不同区块链之间的自由流动。

为了实现跨链资产转移，出现了许多第三方桥接器，但这些桥接器面临着与信任问题相关的重大网络安全挑战。即使中心化桥接器能够确保完全安全，它们仍需要在每条集成链上保持足够的流动性，从而将这些运营成本转嫁给用户。目前，无法满足原生的去中心化资产桥接以及第三方桥接器的信任难度，使得 ZKsync、Polygon 和 Optimism 推出了更原生的解决方案，例如 Elastic Chain、AggLayer 和 Superchain Explainer，以实现本地化的多链扩展。

2、ZKsync3.0：Elastic Chain

图片来源：zksync.mirror

2023 年，ZKsync 背后的主要开发公司 Matter Labs 发布了 ZK Stack，这是一个工具包，允许开发人员基于 ZKsync 技术构建自己的区块链。本质上，这些自定义链将通过 Elastic Chain 互连，将 ZKsync 3.0 从单个以太坊 L2 转变为 Elastic Chain。

ZKsync 3.0 协议核心升级于 2024 年 6 月 7 日发布，是迄今为止 ZKsync 最复杂的升级。它将 ZKsync L1 桥重新配置为共享路由器合约，以支持不断扩展的可互操作 ZK 链网络。ZK Stack 框架实现了链间原生、去信任、低成本的互操作性。

Matter Labs 表示，“Elastic Chain 是由 ZK Chain（rollups、validiums 和 volitions）组成的可无限扩展的网络，通过数学验证方法确保其安全性，并在统一直观的用户体验下实现无缝互操作性。它旨在使 ZKsync 生态系统内的互操作性更加顺畅和高效。”

2.1 Elastic Chain架构

Elastic Chain 并不完全依赖 ZK 技术，也不能简单地为其他非 ZK 多链系统添加 ZK 证明“补丁”。总体上，其网络通过三个组件实现：ZK Router、ZK Gateway 和 ZK Chains。

1. ZK Router：

• 核心路由机制： ZK Router 是 ZKSync 3.0 架构的主要路由组件，负责管理和协调网络中不同链和节点之间的通信和数据传输。

• 跨链通信：使用高效的跨链通信协议，ZK Router 可确保不同链之间快速、安全的数据传输，增强整体网络的互操作性和性能。

2. ZK Gateway：

• 入口和出口节点： ZK Gateway 作为 ZKSync 3.0 网络的入口和出口节点，处理外部区块链（例如以太坊主网）和 ZKSync 网络之间的交互。

• 资产桥接：负责外部区块链与ZKSync网络之间的资产桥接和转移，保证不同链之间的资产安全、高效地流动。

• 交易聚合：将用户交易聚合成批次，然后生成零知识证明，提交给外部区块链进行验证，减少链上数据负载和交易费用。

• 中间件：可以理解为部署在以太坊与ZK Chains之间的中间件，实现ZK Chains之间全面的互操作。

3. ZK Chains：通过生成和验证零知识证明来确保交易的有效性和安全性，并将结果提交给 ZK Router 进行Rollup和协调。它们通过 ZK Gateway 与 L1 智能合约互连，完全独立、可定制，并使用 ZK Stack 构建。

据 ZKsync 介绍，Gateway 是 Elastic Chain 的关键组件，实现了 ZK Chains 到以太坊的无缝结算。通过 Gateway 向以太坊提交证明和数据，可以实现以下优势：

• 跨批次和跨链证明合成：降低 L1 验证成本。

• 状态增量压缩：压缩发送到网关的小批量数据，并有效地将其大批量转发到 L1。

• 更快的最终性：验证链证明并防止低延迟跨链桥接的冲突，并通过大量验证者的质押来增强。Z K 链不需要信任其他链。

• 活跃度：每个 ZK 链的活跃度由其验证者独立管理；网关不会影响其活跃度。链可以自由离开网关。

• 抗审查：跨链强制交易将比常规的 L1 抗审查交易更便宜，从而使所有用户都更容易使用。

ZK Chains无需使用 ZK 网关，可以直接结算到以太坊，自由选择离开 ZK 网关网络，而不会影响其链的安全性。它们可以在使用 ZK 网关和直接结算到以太坊之间切换。ZK 网关将由去中心化、无需信任的验证者集群运营，以确保网络弹性和可靠性。参与此去中心化验证过程需要 ERC20 代币。ZKSync 网络治理将为此目的指定一个代币（可能是 ZK 代币）。

验证者将收取桥接费和发布到 ZK 网关的状态增量数据的每个字节的费用。这激励了验证者加入 ZK 网关，因为他们的收入可以随着链上交易的价值增加而成倍增加。此外，由于验证者提供的重新压缩服务，通过 ZK 网关结算数据将比直接在以太坊网络上结算更便宜，这可能是大多数 ZK 链可能选择加入的原因。

3、Polygon 2.0：Agglayer

图片来源：Polygon Agglayer

3.1 Agglayer设计的起源

与OP Stack和ZK Stack类似，使用Polygon CDK创建的区块链可以直接集成到Agglayer中，利用其统一的桥接和安全服务实现与其他区块链的互操作性。这构成了Polygon 2.0的核心架构。

Agglayer 的核心思想源自 Umbra Research 提出的共享有效性排序 (Shared Validity Sequencing) 设计。该设计旨在实现多个 Optimistic Rollup 之间的原子跨链互操作性。通过使用共享排序器，系统可以统一处理多个 Rollup 的交易排序和状态根发布，确保原子性和条件执行。

为了实现这一点，需要以下三个要素：

• 共享排序器：接收并处理跨链交易请求。

• 区块构建算法：共享排序器负责构建包含跨链操作的区块，并保证其原子性。

• 共享欺诈证明：在相关 Rollup 之间实现共享欺诈证明机制，以执行跨链操作。

由于现有的Rollups已经具备了Layer 1和Layer 2之间双向消息传递的能力，因此Umbra仅仅添加了一个MintBurnSystemContract（Burn和Mint）来对这三个组件进行补充。

工作流程：

• 链 A 上的 Burn 操作：可由任何合约或外部账户调用，成功后记录在 burnTree 中。

• 链B上的Mint操作：由sequencer成功执行后，记录在mintTree中。

不变量和一致性：

• Merkle Roots 一致性：链 A 上的 burnTree 和链 B 上的 mintTree 的 Merkle Roots 必须完全相同，以保证跨链操作的一致性和原子性。

系统操作：

• 共享排序器负责将两个 Rollup 的交易批次和声明的状态根发布到以太坊。它可以是中心化的，也可以是去中心化的（比如 Metis）。排序器接收交易并为 Rollup A 和 B 构建区块。如果 A 上的交易与 MintBurnSystemContract 交互成功，它会尝试在 B 上执行相应的 Mint 交易。如果 Mint 交易成功，则它同时包括 A 上的 Burn 交易和 B 上的 Mint 交易；如果失败，它会排除这两笔交易。

3.2 Agglayer 核心组件：

在Polygon 2.0的Agglayer中，Unified Bridge和Pessimistic Proofs是其核心组件。

1. Unified Bridge

技术框架：

• 跨链通信： Unified Bridge的核心是实现不同链之间的无缝通信，通过跨链通信协议实现不同Layer2解决方案与以太坊主网之间的数据和资产转移。

• 流动性聚合：该桥聚合了来自不同 Layer2 解决方案的流动性，允许用户在链之间自由转移资产，而不必担心流动性碎片化。

实现逻辑：

• 消息传递： Unified Bridge通过消息传递机制实现跨链通信，消息包含相关交易信息，通过桥接协议在链间传递。

• 资产锁定与释放：当用户在某条链上锁定资产时，Unified Bridge 会在目标链上释放等值的资产。此过程使用智能合约来确保安全性和透明性。

• 互操作性协议：为了确保不同链之间的互操作性，Unified Bridge 使用标准化的互操作性协议。这些协议定义了如何处理跨链交易、验证交易有效性以及解决潜在冲突。

资料来源：Aggregated Blockchains: A New Thesis

2. 悲观证明（Pessimistic Proofs）

技术框架：

• 安全性：悲观证明是一种旨在防止欺诈交易的安全措施。它在交易验证期间引入了额外的验证步骤，以确保所有交易均有效。

• 延迟验证：与乐观证明不同，悲观证明假设交易可能是恶意的，并在确认之前进行全面验证。

实现逻辑：

• 初步验证：交易提交后，系统立即进行初步验证，包括检查交易基本信息、签名有效性等。

• 深度验证：通过初步验证后，交易进入深度验证阶段，系统调用一系列智能合约来检查交易的复杂度和潜在风险。

• 争议解决：如果在验证过程中发现任何问题，系统将触发争议解决机制。这允许用户和验证者提交额外的证明来解决争议并确保交易的最终有效性。

Agglayer 通过整合 Unified Bridge 和 Pessimistic Proofs，提供了高度安全、可扩展且可互操作的区块链环境。这些组件不仅增强了系统的安全性，还简化了跨链交易，让用户更轻松地跨链交互。更多详情可参考 YBB Capital 此前文章《从模块化到聚合：探索 Polygon 2.0 的 Agglayer 核心》。

4、Optimism：Superchain解释者

2023 年，Optimism 率先开辟了一键布链之路，其初始项目为 OP Stack，为统一网络建立了标准。OP Stack 是以太坊扩容解决方案 Optimism Superchain 的启动平台，也是使用 OP Stack 构建的所有 L2 之间交互和交易的枢纽。

Optimism Superchain 共享通用的 OP Stack 开发堆栈、桥接、通信层和安全性，确保各个链可以协调并作为一个单元运行。此结构可以分为五个不同的层，每个层都有其特定的目的和功能：

• 数据可用性层：基于 OP 堆栈确定链的原始输入的主要来源，主要通过以太坊 DA。

• 排序层：控制如何收集和转发用户交易，通常由单个排序器管理。

• 派生层：将原始数据处理成执行层的输入，主要使用Rollup技术。

• 执行层：定义系统状态结构和转换功能，以以太坊虚拟机（EVM）为中心模块。

• 结算层：允许外部区块链通过基于证明的故障验证来查看 OP Stack 链的有效状态。

与 Elastic Chain 和 Agglayer 相比，Optimism Superchain 是最早进入市场的，占据了相当大的份额。值得注意的是，基于它推出的Base，占了每日 gas 支出的很大一部分，反映了其较高的链上活跃度。

来源：Dune Optimism — Superchain链上数据

5、关于一键发链的主观想法

5.1 AggLayer、Superchain、Elastic Chain竞争分析

（本部分内容仅代表作者个人观点。）

以上三个扩容方案延续了各自 Rollup 扩容的叙事，从市场成熟度来看，OP Stack 和 Superchain 率先占领市场，Base 则是其中最成功的代表。

AggLayer 在原生兼容性方面具有优势，可以直接在现有的以太坊网络上运行，而无需对底层协议进行重大修改。这使得它更容易被现有的以太坊用户和开发者接受。挑战在于确保聚合过程的安全性和可靠性。

对 Elastic Chain 的初步判断，是看 ZKsync 生态的发展和社区建设，如果 ZKsync 自身发展不起来，Elastic Chain 可能在吸引开发者和维持社区热情方面面临挑战，从市场和技术两个角度看，短期看好 OP，长期看好 ZK。

然而，这三种解决方案的固有问题是 Rollup 相对中心化的特性。最近，基于 Rollup 的扩展解决方案已成为潜在的竞争对手。它将排序器直接转移到 L1，即以太坊本身，从而消除了对 L2 的额外排序器或复杂验证步骤的需求。尽管存在一些潜在的 MEV 问题，但这种更原生的扩展方法值得关注，以备将来的发展。

来源：ZKsync — Elastic Chain简介

5.2 Rollup的未来趋势和应用创新

总体而言，随着“一键发链”的推广，Rollup 作为以太坊主要扩容方案的数量将不断增加。即便 2023 年比特币生态繁荣，其非原生扩容也借用了许多以太坊扩容理念。在市场创新有限的情况下，Rollup 应用创新和影响可能会受到限制。

对于每条 VM 链来说，无论市场如何变化，TVL 都是一个关键指标，因此最早的应用可能是各种 DeFi 协议。此外，还可能出现 SocialFi 协议和 NFT 交易市场。

其他领域，DePIN 在 Rollup 和 L1 上可能发展得比较吃力，Solana 上可能会出现领头羊。RWA 概念在 L1 上发展的可能性较大，在 Rollup 上信心不足。GameFi 也会兴起，但大型游戏只有在以 GameFi 为核心的 Rollup 上才有机会。因此，目前最确定的应用还是 DeFi 相关的。

然而，区块链行业马太效应明显，随着多链时代的到来，资源将向头部项目集中，强者恒强，弱者淘汰。

YBB Capital研报原文链接