web3实战课02：认识L2，链接 L2，感受 L2

标题里的“L2”的正式称谓叫 Layer2，又被称为 “二层扩容”方案。是目前几乎所有区块链主流生态都在重点部署的方向。

📖阅读本文，你将

1. 获取一个 demo 仓库。
2. 比较粗浅草率地理解几种主流 Layer2 方案。
3. 认识 wagmi 里常用的获取链基本信息的方式。

1、主流链几乎都在选择 Layer2 ?

1.1 安全去中心化的代价

几乎所有区块链要面临三个核心问题：

• 如何保证区块链的安全性
• 如何保证区块链的去中心化
• 如何保证区块链的高吞吐量和低延迟

（可能还要加上第四点：交易的低燃料费）

而这三个核心问题，却又是彼此牵制和制约的。

在 比特币 的世界里，人们要发现新的区块，就必须等待全世界海量的显卡算出下一个合法区块，这样账本上的交易才能被确认和记录，这虽然保证了它的去中心化和安全性，但消耗大量的算力和能源，更会导致整个比特币的吞吐量非常低，而且延迟也非常高。

而 以太坊 虽然通过 POW 质押的共识机制，保证了去中心化和安全性，提升了区块链的吞吐量和延迟，但其 EVM 虚拟机中动态 GAS 消耗，使得新交易写入区块的燃料费非常高昂，而且性能也并不能满足日益变多的交易现状。

为了在满足 安全 和 去中心化 的基础上，提升吞吐、降低耗费，Layer2 方案应运而生。

它是当前环境下，提速的最佳选择。

1.2 Layer2 方案

众所周知，区块链是一个巨大的分布式账本，为了保证安全性和去中心化，每个新区块的产生都有着严格的规则。

Layer2 是如何在不破坏现有规则的情况下，实现提速和降费的呢？

目前主要分这三个大的方向：

• 卷叠 Rollups
• 验证所 Validiums
• 状态通道 State Channels
• 侧链 Sidechain

下面，我们来一一认识它们。

2、 二币一哥：打包交易的 Rollups 卷叠

Rollups 是一种打包交易的方案，它可以将多个小笔交易打包成一个大笔交易，然后提交到区块链上。

举个简单的例子：

你需要往家里邮寄一封信，但邮递员效率不高，而且每次只能携带10封信，每封信收10块钱。所以你需要排队，并且花费10块钱巨款。

此时，有个擅长打包的大哥发现了你的问题，他开了一个网点，按每人1块钱一封的价格收集信件，然后塞到一个大包裹里，再扔给之前的邮递员。

邮递员也不傻，说你这包裹变大了，得收20。ok,没问题，但这包裹里塞了40封信，划算到每个人头上现在只需要 0.5 元了。

邮递员当然就是区块链主链，比如以太坊或比特币。

而擅长打包的大哥，就是 Rollups 方案。

目前市面上流行的 Rollups 方案，主要有两个：

• 乐观卷叠 Optimistic rollups

  乐观卷叠先假设所有人都很诚实，然后验证是否有人撒谎，发现有人撒谎了，就回滚到上一个状态。并且惩罚撒谎者。

  因此，乐观卷叠发布到主链后，不会立刻生效，会产生一个【举证期】，允许用户在【举证期】内，提交证据证明该次交易有【欺诈行为】。一旦证实，交易会回滚到上一个状态。

  所以，乐观卷叠的交易不是立即生效的。

  目前以太坊资金池最大的乐观卷叠方案是 Arbitrum One 和 Op Mainnet。

• 零知识卷叠 Zero-knowledge rollups

  零知识卷叠是乐观卷叠的升级版，它不需要在主链上发布任何证明，它通过更为复杂的工程手段和数学手段，将交易打包成零知识证明，然后发布到主链上。

  零知识卷叠的交易，在主链上发布后，立即生效。

  目前以太坊资金池最大的零知识卷叠方案是 Starknet，很眼熟是不是，前段时间给大量 github 排名靠前的用户发巨额空投的，就是 Starknet。

参考文档：
《以太坊 乐观卷叠》
《以太坊 零知识卷叠》

卷叠是目前以太坊最重要的 Layer2 方案，而 乐观卷叠 则是王者中的王者。

以下，是 2024-03-30 的以太坊 Layer2 方案中资金排名前10者：

可以看到，除了乐观卷叠，就是零知识卷叠。

其他方案？完全不够这俩方案打的。

为什么？

很简单，因为卷叠本身是以主链作来实现结算和数据可用性，这是他们最大的优势。

3、二币二哥: 验证所 Validiums

Validiums 几乎可以视为是 零知识卷叠的变种。

但它和零知识卷叠的区别在于：

• 零知识卷叠的数据可用性校验来自于主链，完成零知识打包后，通过零知识证明来验证交易是否合法。
• 而 Validiums 的数据可用性校验，则并不来自于主链，而是通过 主链上的智能合约 来完成。

虽然最后结算时，交易结果还是需要主链来结算，但 Validiums 方案的数据可用性校验，则完全不需要主链参与。

这意味着它提交了更少的细节，也减少了主链的负担，需要支付的交易费用也更低。

但缺点是：它在安全性上需要面对更多风险。

虽然前10名没有它的影子，但 10 - 20 范围内它却是常客：

目前在以太坊上，Validiums 方案中，最受关注的，就是 ImmutableX，它是一款专注于游戏资产去中心化的产品。

4、状态通道 State Channels

状态通道 State Channels 是一种闪电网络，它允许两个用户之间直接进行支付，而无需第三方中介。

举个例子：

你和N名陌生人进行一场德州扑克游戏，每一节胜负，你们都需要互相进行筹码支付。

如果这种场景下，你们走主链交易，那么你们需要花费 N 笔交易费用，并且受限于主链的吞吐量和延迟，体验极差。

此时，主链给你们一人一个临时账本，每当支付产生，你们把每笔交易记录在临时账本上，

当每个临时账本的拥有者都认可游戏结束时，主链再一次性打包交易，把所有交易计算后进行资金分配，并记录在主链上。

这样一来，实际的主链交易只有 1 笔，并且主链的吞吐量和延迟也得到了提升。

当然，这样也引入了一些安全问题，比如：

• 如何解决交易里的争议
• 如何保证所有参与者一直在线

等等，就不在本文讨论范围内（过于细节）。

5、侧链 Sidechain

侧链 是指与主链隔离的另一条链，通常它的共识算法和区块参数与主链不同（比主链更高效），但必须满足一个条件：能够通过链桥和主链之间进行资产转移。

那么问题来了，在已经有主链的情况下，还需要这样一条和其完全独立的 侧链 呢？

答案是，相比于主链，侧链往往在 共识机制 或 区块参数 上更加大胆，通过舍弃一定的安全性，来换取更高的效率和吞吐量。

而 链桥 的存在，让侧链实际具备了帮主链分担负载的能力。

6、【实战】链接与对比

照例，所有代码可以参考这个 demo 项目：github.com/zhangshichu…

demo 在线访问地址：wagmi-demos.vercel.app/02-reading-…

6.1 接入相关链

我们在主流方案中各挑选一个有代表性的链进行接入。

在 @/configs/wallet.ts 里写如下代码：

import { 
  mainnet, // 以太坊主网
  arbitrum,  // Arbitrum 
  optimism,  // OP Mainnet
  immutableZkEvm // immutableX
  } from 'wagmi/chains'

// 配置链接入
export const config = createConfig({
  chains: [mainnet, optimism, arbitrum, immutableZkEvm],
  transports: {
    [mainnet.id]: http(),
    [optimism.id]: http(),
    [arbitrum.id]: http(),
    [immutableZkEvm.id]: http(),
  },
  // ... 无关代码
})

只需要进行如上配置之后，就可以通过 useChains 获取到对应的链对象。

import { useChains } from "wagmi"
// 四条链都在这里了
const chains = useChains()

再配合一个 Antd Select 组件，就可以实现链的选择。

像这样 ↓

6.2 获取具体链的信息

wagmi 的核心是 viem，而 viem 在客户端的支持上，主要提供了这两类端的能力：

• 公共端：public-client
• 钱包端：wallet-client

我们今天要使用的其实和钱包关系不大，主要是 public-client 相关以下两个能力：

• useBlockNumber: 获取当前链的区块高度（也就是产生了多少个区块了）
• useEstimateFeesPerGas：获取预估的每次 Gas 行为产生的费用。这个解释起来很费劲，后面开单章解释，但可以简单理解它和链上交易的费用正相关。

import { useBlockNumber, useEstimateFeesPerGas } from 'wagmi';
// 获取当前链的区块高度（也就是产生了多少个区块了）
const { data: blockNumber, isLoading: isBlockNumberLoading} = useBlockNumber({ chainId: chain.id, watch: true })
// 获取预估的每次 Gas 行为产生的费用。这个解释起来很费劲，后面开单章解释，但可以简单理解它和交易费用正相关。
const { data: gasPriceInfo, isLoading: isGasPriceLoading } = useEstimateFeesPerGas({ chainId: chain.id })

打开 demo，直观地感受一下 主链 和各 Layer2 在区块产生速度、交易费用方面的差异。
【主链】：

【零知识卷叠的头部链】：

【乐观卷叠的头部链】：

【验证所的头部链】：

7、总结

Layer2 方案，是区块链技术发展到今天，最核心的升级方向。

目前，Layer2 方案中，卷叠 是王者，而 验证所 则是它的升级版。

阅读完本文，你可能无法了解太多细节，但至少看到一些奇奇怪怪的 Layer2 时，能有一个大体的了解，知道他们是什么，要解决什么问题。

demo 仓库：github.com/zhangshichu…

demo 在线访问地址：wagmi-demos.vercel.app/02-reading-…

关于我

我是春哥，一个前端工程师。
目前正在学习 web3 领域。
如果你有任何问题，欢迎留言。

原文链接：https://juejin.cn/post/7352079419132100649 作者：摸鱼的春哥