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什么是 Layer 2（L2）区块链

注意：本文档是英文原版的自动翻译。

什么是 Layer 2（L2）区块链

Layer 2（L2）区块链是构建在 Layer 1（L1）区块链之上的网络，它与 L1 分开处理交易，但使用 L1 进行最终结算和安全保障。L2 的存在是为了解决一个根本性问题：像 Ethereum 这样的热门 L1 区块链既安全又去中心化，但对于高交易量的使用而言也缓慢且昂贵。L2 增添了一个扩容层，它在继承 L1 安全保证的同时，提供更高的吞吐量和更低的交易成本。

Base、Arbitrum One、Optimism 和 zkSync 都是构建在 Ethereum 上的 L2 网络示例。它们在自己的执行层上处理交易，将这些交易批量打包在一起，并定期将压缩后的证明或数据发布回 Ethereum。从用户的角度看，与 L2 交互就像在使用一个更快、更便宜版本的 Ethereum——因为在架构上，它正是如此。

**简而言之：**L2 区块链通过将执行移出基础层、同时将安全性锚定于其上，来扩展 L1。在 DecAIHub 项目卡片中，L2 状态体现在 Main chain 字段（L2 网络的名称——Base、Arbitrum One 等）和 Consensus 字段（一个公式，例如 L2 (Optimistic Rollup, Base on Ethereum)）中。

L2 区块链如何运作

每个 L2 背后的核心思想都是相同的：将交易执行移出拥堵的 L1，在更快、更便宜的地方处理它，然后将足够的数据发布回 L1，以证明链下执行是正确的。

可扩展性问题

L1 区块链面临一个众所周知的权衡，称为区块链三难困境（blockchain trilemma）：很难同时最大化去中心化、安全性和可扩展性。例如，Ethereum 优先考虑去中心化和安全性——其庞大、分布式的验证者集合使网络高度抵抗攻击和审查。但这是以吞吐量为代价的：Ethereum 主网每秒处理大约 15–30 笔交易，而复杂的智能合约调用在高峰需求期间可能花费数十美元的 gas 费用。

对于涉及频繁链上操作——推理调用、计算任务分配、微支付、代理动作——的人工智能工作负载而言，这些约束使 Ethereum 主网对高频交互不切实际。L2 网络通过在链下处理交易量、同时为最关键的部分（最终结算和争议解决）使用 Ethereum 的安全性，来解决这一问题。

L2 如何继承 L1 安全性

区分 L2 与侧链或独立链的关键属性是安全继承（security inheritance）。L2 并不创建自己独立的安全性——它从底层的 L1 借用安全性。

这种继承通过一个简单的原则运作：L2 定期向 L1 智能合约发布数据或证明。如果 L2 运营者试图作弊（提交无效的状态转换），任何人都可以使用 L1 上可得的数据来挑战该主张。L1 智能合约充当最终的仲裁者，确保只有有效的状态转换被接受。

这意味着 L2 的安全性最终受其所结算到的 L1 的安全性所限。Ethereum 上的 L2（对于已结算的交易而言）与 Ethereum 一样安全——无论 L2 本身如何构建。

Rollup：占主导地位的 L2 架构

大多数现代 L2 网络都是 rollup。rollup 将许多交易“卷起（roll up）”成一批，在链下执行它们，然后将压缩后的摘要发布回 L1。rollup 主要有两种类型，以它们如何证明正确性来区分：

Optimistic rollup（乐观 rollup）默认假定链下交易是有效的（“乐观”），并仅在有人提交挑战时才验证它们。在一批交易被发布到 L1 之后，存在一个挑战期（challenge period）（通常为 7 天），在此期间任何观察者如果认为该批次包含无效交易，都可以提交一份欺诈证明（fraud proof）。如果欺诈证明成功，无效的批次会被回滚，恶意运营者会受到惩罚。

  • 示例：Arbitrum One、Optimism、Base
  • 权衡：实现起来更快、更简单，但挑战期引入了提取延迟（将资产从 L2 转移到 L1 的用户必须等待挑战期过去）

ZK（zero-knowledge，零知识）rollup 使用密码学证明——具体来说是有效性证明（validity proofs）——来证明链下执行是正确的。ZK rollup 不假定有效性并等待挑战，而是在将批次发布到 L1 之前生成一个数学证明，表明该批次是有效的。L1 智能合约验证该证明（这在计算上很廉价），并在证明有效时立即接受该批次。

  • 示例：zkSync、StarkNet、Scroll、Linea
  • 权衡：无需挑战期（提取更快），但生成有效性证明在计算上很昂贵，且技术更复杂

两种类型都达成了同一个目标：将执行移出 L1，同时将 L1 作为安全后盾。在 optimistic 和 ZK rollup 之间的选择涉及在证明生成成本、提取速度、EVM 兼容性和实现成熟度方面的权衡。

sequencer

大多数 L2 网络使用一个 sequencer——一个专门的节点，它从用户那里接收交易、对它们排序、执行它们，并生成批次以发布到 L1。在许多当前的 L2 实现中，sequencer 由单一实体（L2 团队）运营，这引发了关于中心化的疑问。

中心化的 sequencer 可以对交易排序、可能抢先交易（front-run）用户，并临时审查交易。然而，L1 安全保证提供了一个后盾：如果 sequencer 审查某笔交易，用户可以将其直接提交给 L1（一种称为“强制包含（force inclusion）”的机制）。L2 无法窃取资金或最终确定无效状态，因为 L1 智能合约执行正确性。

去中心化 sequencer 是整个 L2 生态系统中一个活跃的研究和开发领域。一些 L2 正朝着共享排序（shared sequencing）、去中心化 sequencer 集合，或基于 L1 的排序（based sequencing，由 L1 验证者执行排序）的方向努力。

与加密人工智能相关的 L2 示例

若干 L2 网络在 DecAIHub 项目卡片中频繁出现。理解它们的具体特征有助于为 Main chain 字段提供语境。

Base

Base 是一个构建在 Ethereum 上的 optimistic rollup，由 Coinbase 开发。它使用 OP Stack（与 Optimism 相同的技术）并结算到 Ethereum 主网。Base 吸引了相当数量的 AI 代理项目和 DeFi 应用，部分原因在于 Coinbase 的分发覆盖面，部分原因在于低交易成本。Base 没有自己的原生代币——gas 以 ETH 支付。

Arbitrum One

Arbitrum One 是一个构建在 Ethereum 上的 optimistic rollup，由 Offchain Labs 开发。它是最早推出的主要 L2 之一，在 Ethereum L2 中拥有最大的总锁仓价值。Arbitrum One 使用一种欺诈证明机制，并拥有自己的治理代币（ARB）。其成熟的生态系统包括 DeFi 协议、基础设施项目和越来越多的人工智能相关应用。

与 L1 的关键区别

属性 L1（例如 Ethereum） L2（例如 Base、Arbitrum One）
共识 自有验证者，独立共识 依赖 L1 实现最终共识
安全来源 自有质押价值 / 算力 从底层 L1 继承
交易成本 较高（主网 gas） 较低（批处理、压缩）
吞吐量 受区块大小和时间限制 较高（链下执行）
最终性 L1 最终性（数秒到数分钟） 近乎即时的软确认；结算时的 L1 最终性
提取到 L1 不适用 各不相同：约 7 天（optimistic）或数分钟至数小时（ZK）

为什么这对加密人工智能项目很重要

L2 网络已成为那些需要 Ethereum 级别安全性而又不想承担 Ethereum 级别成本的人工智能项目的实际解决方案。

**成本高效的链上人工智能操作。**区块链上的人工智能工作负载往往涉及许多小额、频繁的交易：按每次推理调用付费、记录计算任务的完成、向数据贡献者分配奖励、记录代理动作。在 Ethereum 主网上，每笔交易的 gas 成本可能超过操作本身的价值。在 L2 上，同样的交易只花费几分之一美分，使单位经济学变得可行。

**面向实时应用的速度。**与 DeFi 协议交互的 AI 代理、响应用户查询的推理服务，以及将任务与提供者匹配的算力市场——全都需要快速的确认时间。L2 通常提供近乎即时的软确认（sequencer 确认交易），随后最终在 L1 结算以实现最终性。

**接入 Ethereum 生态系统。**Ethereum L2 上的人工智能项目可以与 Ethereum 的 DeFi 协议、预言机网络、身份系统和治理框架交互。Base 上的一个 AI 代理可以在 DEX 上兑换代币、从预言机获取价格数据，并参与 DAO 治理——全都在 Ethereum 生态系统内，以 L2 的成本进行。

**混合架构模式。**许多人工智能项目采用分层方法：在 Ethereum 主网上部署治理、代币合约和高价值结算，并在 L2 上运行高频人工智能操作。这种模式很常见，因为它让项目能够分别针对安全性（主网）和性能（L2）进行优化。

**需要评估的权衡。**选择一个 L2 引入了影响项目评估的考量因素：

  • sequencer 中心化 —— 如果 sequencer 是单一实体，那么 L2 就有一个中心化点，即便 L1 安全性为防范欺诈提供了后盾。
  • 桥风险 —— 在 L1 和 L2 之间转移资产涉及桥合约，它们是漏洞利用的高价值目标。桥的安全性至关重要。
  • 提取延迟 —— optimistic rollup 对 L1 提取施加了挑战期。这影响流动性和用户体验。
  • L2 成熟度 —— 一些 L2 处于早期阶段，带有“辅助轮（training wheels）”（可以覆盖系统的管理员密钥）。L2 去中心化并移除这些安全机制的程度，对安全评估很重要。

它出现在 DecAIHub 项目卡片的何处

在 DecAIHub 项目卡片中，L2 概念出现在若干字段中：

  • Main chain —— 像 Base、Arbitrum One 或 Optimism 这样的值表示项目部署在某个 L2 上。这告诉你该项目享有 L2 的成本和速度优势，同时从底层 L1（在这些情况下是 Ethereum）继承安全性。

  • Consensus —— 对于 L2 项目，此字段记录一个架构公式，例如 L2 (Optimistic Rollup, Base on Ethereum) 或 L2 (ZK Rollup, zkSync Era on Ethereum)，明确说明 L2 类型（Optimistic / ZK Rollup）和底层 L1。这一区别很重要：L2 的 sequencer 对交易排序，但底层 L1 的共识提供最终性。

当你在项目卡片中看到 Main chain: Base 或 Main chain: Arbitrum One 时，你就知道该项目在 L2 环境中运营。这意味着比 Ethereum 主网更低的成本和更高的速度，但也意味着该项目依赖于 L2 的桥、sequencer 和结算基础设施。Main chain 字段应与 Onchain necessity 评估一并阅读：一个在 L2 上却几乎不使用链上特性的项目，从 L2 的优势中获益甚微。

仅有 L2 标签本身无法证明什么

作为 L2 运营或部署在 L2 上是一项架构选择，而非质量信号。L2 分类并不能证明：

  • AI reality —— L2 区块链提供的是扩容环境，而非人工智能能力。一个 L2 上的项目是否拥有真正的人工智能，完全取决于其自身的技术实现，而非它选择部署的 L2。DecAIHub 通过基于证据的标准评估 AI reality，而非链的选择。

  • 完全去中心化 —— 许多当前的 L2 都有中心化组件：单一运营者的 sequencer、可以升级合约的管理员密钥，以及由创始团队控制的治理结构。L2 继承 L1 安全性以防范欺诈，但排序和可升级性方面的运营中心化是常见的。L2Beat 追踪主要 L2 的成熟度和去中心化状态。

  • 对所有操作的 L1 级别安全性 —— 安全继承适用于已在 L1 上结算的状态。发生在 L2 内但尚未结算（或对 optimistic rollup 而言处于挑战期）的操作具有不同的安全属性。结算前与结算后安全性的区别，对高价值操作很重要。

  • 无上限的可扩展性 —— 与其 L1 相比，L2 显著提高了吞吐量，但它们并非无限可扩展。每个 L2 都有自己的容量约束，极高的需求仍可能导致拥堵和费用上涨——不过通常处于比 L1 高得多的阈值。

  • 生态系统深度 —— 部署在 L2 上并不自动让一个项目接入成熟的生态系统。与 Arbitrum One 或 Base 这样成熟的 L2 相比，较新的 L2 可能拥有有限的 DeFi 流动性、更少的开发者工具和更小的用户基础。

请勿混淆

  • Layer 1（L1） —— L1 是一条拥有自身独立共识和安全性的基础层区块链。L2 依赖 L1 实现安全性；L1 不依赖任何其他链。Ethereum 是 L1；Base 是构建在 Ethereum 上的 L2。

  • Sidechain（侧链） —— 侧链是一条与 L1 并行运行、但拥有自身共识和安全模型的独立区块链。与 L2 不同，侧链不从 L1 继承安全性。如果侧链的验证者合谋，没有 L1 后盾。Polygon PoS（其最初形态）常被描述为侧链，而非真正的 L2。

  • Rollup —— rollup 是一种特定类型的 L2 架构（optimistic 或 ZK）。所有 rollup 都是 L2，但并非所有 L2 设计都是 rollup（还存在状态通道和 plasma 等其他方法，尽管 rollup 已占主导）。在 DecAIHub 项目卡片中，具体的 rollup 类型（Optimistic / ZK）通常记录在 Consensus 字段中，例如 L2 (Optimistic Rollup, Base on Ethereum) 或 L2 (ZK Rollup, zkSync Era on Ethereum)。

  • Bridge（桥） —— 桥是一种在链之间（L1 到 L2、L2 到 L1，或不同 L1/L2 之间）转移资产的机制。桥是连接各层的基础设施；它本身不是一个层。

  • Modular blockchain（模块化区块链） —— “模块化”一词描述的是一种架构，其中不同功能（执行、结算、数据可用性、共识）由不同的专门层处理。L2 是模块化区块链论点的一部分——它们专门负责执行，同时将结算和安全性委托给 L1——但“模块化区块链”是一种更宽泛的设计理念，而非 L2 的同义词。

常见问题

为什么不直接让 L1 更快，而要构建 L2？

让 L1 更快通常需要损害去中心化或安全性的权衡。增大区块大小或缩短出块时间会使验证者集合中心化（只有强大的机器才能跟上）。改变共识机制会引入新的安全假设。L2 在不修改 L1 的情况下解决了扩容问题：L1 保持安全和去中心化，而 L2 在其之上增添速度和容量。这是 Ethereum 明确的扩容策略——保持 L1 安全，并将执行推向 L2。

L2 交易和 L1 交易一样安全吗？

一旦一笔 L2 交易在 L1 上结算（最终确定），它就具有与任何 L1 交易相同的安全保证。在结算之前，安全性取决于 L2 的设计。Optimistic rollup 有一个可以捕获欺诈的挑战期；ZK rollup 在发布前证明有效性。在两种情况下，L1 都提供最终后盾。实际区别在于时间：L1 交易在 L1 最终性之后即为最终，而 L2 交易仅在结算之后才达到完全的 L1 安全性。

optimistic rollup 和 ZK rollup 之间有什么区别？

optimistic rollup 假定交易是有效的，并依赖一个可以提交欺诈证明的挑战期。ZK rollup 生成一个密码学有效性证明，在发布到 L1 之前证明正确性。Optimistic rollup 构建起来更简单，且目前具有更好的 EVM 兼容性。ZK rollup 提供更快的最终性（无挑战期），但生成证明的计算代价更高。两种类型都结算到 L1 并继承其安全性。

我可以在 L1 和 L2 之间转移资产吗？

可以，通过桥合约。要将资产从 L1 转移到 L2，你将它们存入 L1 上的一个桥合约，相应的资产就会出现在 L2 上。要提取回 L1，过程则相反。对于 optimistic rollup，向 L1 的提取通常需要等待挑战期（约 7 天），不过第三方流动性提供者可以提供更快的提取。对于 ZK rollup，提取更快，因为有效性证明无需等待期即可确认正确性。

为什么人工智能项目选择特定的 L2？

人工智能项目基于成本、速度、生态系统和战略契合度来选择 L2。一个需要尽可能便宜的交易的项目可能会选择费用最低的 L2。一个需要接入特定 DeFi 协议或用户社区的项目可能会选择那些协议所部署的 L2。一些人工智能项目还会考虑 L2 运营者的声誉、开发者工具的成熟度，以及该 L2 是否吸引了其他人工智能项目（产生集群效应）。

部署在 L2 上是否意味着一个项目不如 L1 上的项目严肃？

不。部署在 L2 上是一项深思熟虑的架构决策，而非妥协。对大多数应用级项目（dApp、协议、人工智能服务）而言，L2 往往是更实际的选择——它以一小部分成本提供底层 L1 的安全性。本身就是 L1 的项目（如 Ethereum 或 Solana）服务于不同的功能：它们提供基础设施。选择部署在 L2 上而非构建一个 L1，反映的是不同的目标，而非不同的严肃程度。

外部参考

另请参阅

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