以太坊一层与二层，扩展之路上的协同与分工

以太坊作为全球第二大公链，以其智能合约功能和强大的生态系统闻名，随着用户数量的激增和应用的复杂化，其网络拥堵、交易费用高昂（Gas费高企）等问题日益凸显，为了解决这些“扩展性”瓶颈，以太坊社区提出了“二层网络”（Layer 2，简称L2）的解决方案，以太坊的一层（Layer 1，简称L1）和二层究竟有何区别？它们又是如何协同工作的呢？

以太坊一层（L1）：信任的基石与最终执行者

以太坊一层（L1）指的是以太坊主网本身，它是整个以太坊生态的基础层和信任根，可以把它比作一条城市的“主干道”,负责处理所有交易和智能合约的最终结算与确认。

L1的核心特点与功能：

1. 安全性最高：L1拥有以太坊网络最强的安全性，由全球成千上万个全节点通过共识机制（目前是权益证明PoS）共同维护，任何对L1的篡改都需要攻击者控制超过网络总量的51%算力（在PoS中是质押份额）,这在经济上几乎不可行。
2. 最终性与去中心化：L1上的交易一旦被足够多的区块确认，就具有最终性，不可逆转，其去中心化程度最高,没有单一实体可以控制网络。
3. 处理能力有限：L1的扩展性是其主要瓶颈，其每秒可处理的交易数（TPS）相对较低（目前PoS下大约15-45 TPS，取决于交易复杂度）,导致网络拥堵时交易费用急剧上涨。
4. 负责数据可用性：L1承担了所有交易数据的存储和可用性保障责任，确保历史数据可以被任何人查询,这是维护网络透明和安全的基础。

以太坊二层（L2）：构建于L1之上的扩展高速公路

二层网络（L2）是构建在以太坊L1之上的协议或架构，它们旨在通过将大部分计算和交易处理移至链下，从而将L1从繁重的交易负担中解放出来，提升整个以太坊网络的交易处理能力和效率，L2就像是连接到主干道的“高速公路支线”或“本地公交系统”。

L2的核心目标与特点：

1. 提升交易速度与降低成本：L2通过批量处理交易、使用更高效的共识算法或状态通道等技术，能够实现远高于L1的TPS,并将交易费用降低几个数量级。
2. 继承L1的安全性：L2并非独立于L1存在，其安全性最终依赖于L1，L2会将必要的交易数据（如交易证明、状态根等）提交到L1，L1对这些数据进行验证和最终确认，如果L2作恶，用户可以通过欺诈证明或挑战机制在L1上申诉,挽回损失。
3. 多样性技术方案：L2并非单一技术，而是包含了多种不同的实现方式，主要分为：
   • 状态通道（State Channels）：如雷电网络（Raiden Network）、Counterfactual，参与者先在L1上开启一个通道，之后大部分交易在链下进行，只在通道开启和关闭时与L1交互,适用于高频小额支付。
   • 侧链（Sidechains）：如Polygon PoS（虽然Polygon也支持其他L2技术），侧链是独立的区块链，有自己的共识机制，与L1通过双向锚定（peg）连接，安全性相对独立于L1,依赖于侧链自身的节点网络。
   • Rollups（汇总/rollup技术）：目前被认为是最具前景的L2方案，它将大量交易在链下执行计算，然后将交易数据和状态根（state root）批量“rollup”提交到L1进行验证和存储，Rollups又分为：
     • Optimistic Rollups（乐观汇总）：假设提交的交易是有效的，如果在挑战期内无人提出欺诈证明，则交易最终确认，如Arbitrum、Optimism。
     • ZK-Rollups（零知识汇总）：使用零知识证明（ZKP）技术，在L1上直接验证链下计算的正确性，无需挑战期，如zkSync、StarkWare、Polygon zkEVM。
4. 专注于特定应用场景：一些L2针对特定应用场景进行了优化，如DeFi、NFT、游戏等,以提供更优的用户体验。

L1与L2的核心区别总结

协同与未来：L1与L2的共生关系

L1和L2并非替代关系，而是协同共生的关系，L1如同稳固的地基，提供最根本的安全性和最终性保障；L2则是在此基础上建造的高楼大厦，通过不同的架构设计，为用户提供更快速、更便宜、更丰富的服务。

以太坊的路线图也清晰地体现了这一点：L1通过分片（Sharding）等技术进一步提升自身的基础性能（如数据分片将进一步提升L1的TPS和数据可用性），而L2则作为当前和未来扩展的主力,承担起大规模应用落地的重任。