Layer 2方案的比較

市值排名

Arbitrum

• Arbitrum 特別使用 Optimistic Rollups，其中發(fā)布到以太坊的斷言被樂觀地「假設」為真實和正確乐纸，除非受到其他驗證者的質(zhì)疑衬廷。驗證者只將斷言——而不需要隨附的有效性證明——發(fā)布到以太坊網(wǎng)絡。為了激勵誠實驗證汽绢，驗證者還必須在特定時間段內(nèi)向以太坊投入保證金吗跋。在這一窗口期，如果另一個驗證者對原始驗證者的斷言提出異議宁昭，他們可以在以太坊上正式「挑戰(zhàn)」該斷言跌宛，并投入自己的保證金。如果原始驗證者的斷言不正確积仗，原始驗證者將失去其保證金疆拘。如果挑戰(zhàn)者不正確，挑戰(zhàn)者將失去自己的保證金寂曹。 如果一個斷言在沒有受到任何成功挑戰(zhàn)的情況下度過了指定的時間窗口哎迄，它就會被「接受」為真實，將與以太坊區(qū)塊鏈的最終狀態(tài)合并隆圆。
• 對于斷點挑戰(zhàn)漱挚，Arbitrum采用多輪交互式證明方式。

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• 交易有三種確認狀態(tài)：

  • 鏈上確認渺氧，通過以太坊交易確認旨涝，為最終確信，但是延遲時間較長侣背。
  • 由驗證者確認白华，驗證者會質(zhì)押確交易狀態(tài)，可以選擇可信的驗證者確認交易的狀態(tài)秃踩，或者自己成為驗證者衬鱼。
  • 通過序列器模式式確認交易，能夠為用戶提供快速的憔杨，半可信的鏈下確認鸟赫。

  對于一般用戶而言，可通過所連接的節(jié)點快速確信交易消别。

• 對于取款操作抛蚤，需要等待一個較長的挑戰(zhàn)期完全確認，但可以支付一些手續(xù)費采用跨鏈技術快速取款寻狂。

• 數(shù)據(jù)可用性： 對于批量處理的交易岁经，壓縮后以calldata 形式保存在 L1 合約中。

• Arbitrum 跟以太坊完全兼容蛇券，兼容 EVM缀壤，無須重寫程序樊拓。并原生支持 Etherscan、Hardhat 和 Truffle 等第三方工具塘慕。

• Arbitrum 開發(fā)者主網(wǎng)測試版上線一周之內(nèi)筋夏，逾 250 個項目陸續(xù)登陸，其中包括uniswap, chainlink, Graph等图呢。

• 測試顯示条篷，TPS可以達到4500.

• 主網(wǎng)于5月28號上線，稱為：Arbitrum one蛤织。

Matter Labs

zkSync 1.x更新

zkSync 1. x升級已上測試網(wǎng)赴叹，主要支持以下功能：

• Token交易： 支持 ERC20 swap.
• NFT: 支持mint, transfer 和 swap
• 新的事件系統(tǒng)
• permissionless token listing

主網(wǎng)升級需要重新生成創(chuàng)世塊，將更新狀態(tài)樹的結(jié)構(gòu)：

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zkSync 2.0

zkSync2.0 是EVM兼容的程序模型指蚜，zkEVM已于6月上線測試網(wǎng)乞巧，將8月上線主網(wǎng)。

ZincVM

目前是實現(xiàn)圖靈完備的ZincVM, 能編譯成中間語言的表示摊鸡， ZincVM基于LLVM實現(xiàn)摊欠。

支持將Solidity和Zinc直接編譯為zkEVM 字節(jié)碼，目前編譯器尚未開源柱宦。

目前能夠支持大部分opcode, 但下面一些除外：

• ADDMOD, SMOD, MULMOD, EXP, CREATE2目前未支持，未來將支持播瞳。
• 目前不支持KECCAK256指令掸刊，但采用了替代的hash函數(shù)，以后將采用預編譯型式支持KECCAK256.
• 不再支持SELFDESTRUCT指令赢乓，以太坊未來將計劃移除忧侧。
• 不支持XOR/AND/OR指令，采用編譯器其它一些指令實現(xiàn)牌芋。

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zkEVM目前能支持99%的Solidity合約蚓炬。Zinc基于Rust 實現(xiàn)，未來將支持用rust開發(fā)智能合約躺屁。

gas費用將隨著 L1gas費用變化肯夏，因為要發(fā)布 calldata, .

零知識證明采用UltraPLONK方案，即Plonk支持定制門電路和查找表犀暑。采用遞歸聚合證明可以將多個塊生成一個證明驯击。

以太坊錢包支持

zkSync 2.0 能夠直接支持ECDSA簽名（基于PLONK lookup實現(xiàn)）。

可擴展性

將達到20,000+TPS, 采用zkRollup和zkPorter的整體架構(gòu)設計耐亏。

時間線

• 公開測試網(wǎng)：2021年5月
• 文檔：和測試網(wǎng)一塊公開
• 主網(wǎng)：2021年8月

zkPorter

• 目前徊都，Optimistic rollups和EVM兼容的zkRollup并無法滿足用戶增長的需要。

• Rollup能夠提供線性增長的吞吐量广辰，但是目前需要指數(shù)級增長的吞吐量暇矫。

• ZkPorter TPS將達到200, 000+, 比Oprollup更安全主之，將于半年后上線。

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  Optimistic將達到25x倍的可擴展性提升李根，zkRollup達到100x的可擴展性提升槽奕，zkPorter將達到1000x倍的提升，促進大規(guī)模用戶的采用朱巨。

• zkRollup上的合約和賬戶能夠與zkPorter上的合約賬戶無縫交互史翘，在zkPorter上有更低的手續(xù)費。

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• zkRollup可以實現(xiàn)on-chain data availability冀续， zkPorter可以數(shù)據(jù)可得性由Guardians利用pos機制保證琼讽。
• 用戶可自由選擇zkRollup(on-chain data availability)和zkPorter(fee sensitive)， 這種架構(gòu)稱為Volition洪唐。
• 相比Optimistic rollup钻蹬， zkPorter攻擊成本更高， 即使攻擊成功后凭需，也只能停止產(chǎn)塊问欠，無法盜取用戶資金。
• zkSync 1.x 將支持交易和NFT粒蜈。

Zinc 虛擬機

Zinc為Matter Labs開發(fā)的編程語言顺献， 主要為實現(xiàn)EVM兼容的L2方案。Zinc的兩個目標：

• 用于開發(fā)zkSync上的智能合約枯怖；
• 實現(xiàn)通用的零知識證明電路注整。

Zinc類似于Rust語言語法，目前還在開發(fā)中度硝。

Zinc是非圖靈完備的語言肿轨，不允許遞歸和非常量的循環(huán)。

目前Zinc已實現(xiàn) Curve 應用demo蕊程。

采用 zargo 可以對其編譯椒袍，并在Zksync網(wǎng)絡中部署。類似Solidity合約藻茂，并可以對其進行查詢和調(diào)用驹暑。

Zinc目前并不完善，相關依賴庫比較缺乏辨赐，后續(xù)仍需要持續(xù)關注中岗钩。

Starkware

Cairo

Cairo是首個產(chǎn)品級的用于STARK證明的通用計算平臺， Cairo是圖靈完備的肖油，并且非常高效兼吓。

Cairo可以可以通過降低計算和存儲代價來減少gas消耗。

STARK定位于解決通用計算的可擴展問題森枪，復雜的計算在鏈下計算视搏，生成在鏈上容易驗證的證明审孽。

所有的Cairo程序都可以用一個合約驗證。

Cairo支持零知識證明驗證浑娜。

Cairo能將300K個交易打包進一個proof中佑力。

Cairo是一種編寫可證明的程序的語言，它生成trace筋遭， 然后由trustless prover 生成證明打颤，然后證明由鏈上的驗證者（verifier）驗證。

Cairo基于Python開發(fā)漓滔，目前已經(jīng)開源编饺。

Cairo業(yè)務架構(gòu)

Cairo引入了SHARP的概念，它有三個主要的組件：

• 證明者（Prover）
• 驗證合約（on-chain）
• fact registry contract（on-chain）

Cairo編譯運行后生成execution trace，輸入到Prover 生成證明，并把證明發(fā)送給驗證者合約捌臊。在驗證后證明后，把fact寫入FactRegistry秽誊。 用戶Dapp合約即可通過驗證fact是否存在，完成鏈下計算的驗證琳骡。

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因此dApp合約無需執(zhí)行復雜的計算锅论，從而減少gas消耗。

具體使用demo可參考AMM.

StarkEx 2.0

StarkEx 2.0 已于2020年12月上線主網(wǎng)楣号，主要有以下特點：

• 基于Cairo實現(xiàn)棍厌，圖靈完備，生成zk-stark證明竖席，一個證明可以打包300,000個交易。
• 能夠?qū)崿F(xiàn)L1-L2快速連結(jié)敬肚，從L2到L1取款僅需一個區(qū)塊的時間毕荐；
• 提供ERC-721支持；
• 支持DeversiFi, ImmutableX和dYdX defi應用部署艳馒。
• 靈活支持Rollup和Vlidium模式憎亚。
• 交易在進行入交易隊列時即可即時結(jié)算，無需最終確認弄慰。

StarkNet

StarkNet是基于STARK零知識證明方案的L2的ZK-Rollup第美， Alpha版本已于6月上線測試網(wǎng)。

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分四步構(gòu)建：

• Foundation: 已完成陆爽；
• Planets: 單應用的Rollups;
• Constellations: 多應用的Rollups;
• Universe: 去中心化的Rollup

第2步將在幾個月內(nèi)完成什往，第3和4步將在年底完成。

StarkNet基于圖靈完備的Cairo語言慌闭，支持以太坊上通用的計算别威。

在StarkNet上躯舔，開發(fā)者可以構(gòu)建應用并部署；用戶可以發(fā)起交易并在StarkNet上執(zhí)行省古； 節(jié)點可以通過激勵保證網(wǎng)絡良好運轉(zhuǎn)粥庄。

StarkNet的所有交易周期性地批量打包到一個proof中，在以太坊上驗證豺妓。

所有構(gòu)建StarkNet的數(shù)據(jù)在鏈上（on-chain）發(fā)布惜互。

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Cairo 是用來生成通用計算STARK 證明的圖靈完備的語言框架。

Cairo GPS(Generic proof service) 允許開發(fā)者利用Cairo構(gòu)建自己的應用琳拭，可以實現(xiàn)任意的邏輯训堆。GPS可以生成證明，在鏈上驗證臀栈。

GPS可以將多個應用的證明生成一個proof, 以此來分攤gas開銷蔫慧；

StarkEx: StarkWare的規(guī)模化引擎权薯，已在以太坊主網(wǎng)上部署姑躲；Stark可以處理復雜的交易邏輯，包括現(xiàn)貨交易盟蚣， 衍生品黍析，NFTs，支付等屎开；

ethStark: 開源的prover, 以其它的快20倍阐枣；

StarkNet可以在一個proof中處理300K個交易，TPS達到3K, 315 gas/tx.

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Polygon

Polygon 從前叫做 Matic Network奄抽，所采用的 側(cè)鏈本質(zhì)上是一個完全獨立的區(qū)塊鏈蔼两，它通過將區(qū)塊頭發(fā)布到以太坊來定期與以太坊「同步狀態(tài)」。

Matic 網(wǎng)絡架構(gòu)

<img src="https://docs.matic.network/img/matic/Architecture.png" alt="img" style="zoom: 50%;" />

主要為三層網(wǎng)絡架構(gòu)：

• 以太坊上的合約逞度，處理質(zhì)押额划，實現(xiàn)Plasm功能等；
• Heimdall (Proof of Stake 驗證層)档泽，在每一個span周期內(nèi)俊戳，通過共識生成checkpoint;
• Bor, 區(qū)塊生成層，主要進行產(chǎn)塊馆匿。

Plasma matic安全性

<img src="https://docs.matic.network/assets/images/Merkle-539224092a8c524e49506d82a912ec0a.png" alt="Screenshot" style="zoom:50%;" />

安全主要有兩方面保證：

• 通過類似DPOS的機制的POA節(jié)點抑胎，只要不超過2/3的節(jié)點串通作弊，可以保證安全性渐北；

• 若所有的節(jié)點共同作弊阿逃，可通過了checkpoint 的欺詐證明機制保證安全，任可人都可以發(fā)起挑戰(zhàn)。

Matic側(cè)鏈TPS可達到： 65000+盆昙。

polygon目前致力成為擴容聚合器羽历。

<img src="https://polygon.technology/wp-content/uploads/2021/02/Foundation-of-the-Internet-Diagram.png" alt="img" style="zoom:50%;" />

隨著近幾個月的生態(tài)爆發(fā)，Aave淡喜、Curve秕磷、Sushiswap、1inch炼团、Opensea澎嚣、Zapper 等諸多以太坊生態(tài)內(nèi)的知名項目均已部署了自己的 Polygon 版本

Polygon 網(wǎng)絡的獨立地址數(shù)量基本保持著增長趨勢，但在 5 月 21 日之后瘟芝，該指標的增長速度出現(xiàn)了一定放緩易桃，直到 6 月 7 日后，增速才再次抬頭锌俱。4 月 9 日晤郑，Polygon 網(wǎng)絡的獨立地址數(shù)量為 227265 個，6 月 9 日數(shù)據(jù)為 3319869 個贸宏，區(qū)間增幅高達 1360.8%造寝。

4 月 9 日，Polygon 網(wǎng)絡的每日交易筆數(shù)為 246909 筆吭练，6 月 9 日數(shù)據(jù)為 5966384 筆诫龙，區(qū)間整體的增幅高達 2316.4%；

Polygon 作為 Layer2 賽道的代表鲫咽，從鏈上指標活躍度表現(xiàn)要明顯優(yōu)于 BSC签赃、Fantom 這兩大公鏈代表。

參考

https://docs.ethhub.io/ethereum-roadmap/layer-2-scaling/zk-rollups/
https://medium.com/matter-labs/evaluating-ethereum-l2-scaling-solutions-a-comparison-framework-b6b2f410f955
https://developer.offchainlabs.com/docs/developer_quickstart

https://medium.com/matter-labs/zksync-2-0-hello-ethereum-ca48588de179

https://medium.com/matter-labs/zkporter-a-breakthrough-in-l2-scaling-ed5e48842fbf

https://zinc.zksync.io/index.html

https://github.com/matter-labs/zinc

https://www.cairo-lang.org/cairo-for-blockchain-developers/

https://medium.com/starkware/on-the-road-to-starknet-a-permissionless-stark-powered-l2-zk-rollup-83be53640880

https://www.cairo-lang.org/

https://docs.matic.network/