Arbitrum在2023年3月的空投铺开了Layer 2百花齐放的一年。由于财富效应，大批用户涌入其它未发币的Layer 2项目做交互，尤其是Layer 2四大天王项目剩下的zkSync和StarkNet，甚至Goerli测试网的项目也吸引了用户的涉足。反观新公链赛道，无论是用户活跃度或新项目创新能力都在熊市显得疲惫无力。Layer 2项目彼此之间竞争激烈，在技术、生态、运营上各展所长。这里，我们盘点Layer 2赛道中各项目的特色，并推测未来Layer 2的新趋势。

本篇研究报告由 HTX Ventures 出品，HTX Ventures 是火币HTX的全球投资部门，整合投资、孵化和研究以识别全球最优秀和最有前景的团队。作为行业10年的先驱，HTX Ventures 探索、揭示和协助行业的尖端技术和新兴商业模式，为项目提供融资、资源和战略咨询，共同发展区块链生态系统。

HTX Ventures 成立于2017年，投资周期全覆盖，专注于投资Layer 1和Layer 2解决方案。迄今为止，HTX Ventures 投资回报率达60倍，投资范围覆盖20余个国家和地区，拥有120多个基金伙伴，已经支持200多个跨学科项目，其中60%的项目最终上线火币HTX。

自2013年以来，火币HTX作为全球领先的数字资产交易所，拥有提供专家咨询服务的基础设施和资源，并为HTX Ventures投资组合项目提供广泛的资源网络、流动性池和用户。

Layer 2赛道的兴起

随着加密货币赛道的不断发展，链上需要承载越来越多的用户和交互。以太坊主网每秒只能处理约15笔交易，大量的使用需求使网络变得拥堵，高昂的费用将部分潜在用户排除在外。以太坊需要采用扩容方案解决以上问题，这就是Layer 2诞生的原因。Layer 2主要解决可扩展性问题、交易成本、交易速度等问题。Layer 2通过定期向以太坊主网提交交易包，以拥有和以太坊主网类似的安全性和去中心化程度。

按照技术分类，以太坊Layer 2有状态通道、Plasma、Validium、Rollups四种方案。但是，随着技术的发展和演进，Rollup方案被证明在提高性能、降低成本和提供更好用户体验方面最为成功。目前，Rollup被认为是以太坊扩容的首选Layer 2解决方案。

Rollup 方案最早提出是在 2018 年，它的提出是为了解决以太坊主链的扩展性问题，通过将交易数据移至链下，并使用不同的验证方法来提高性能、降低成本并提高安全性。这些技术已经成为以太坊生态系统中的主要扩展解决方案之一，为去中心化应用和以太坊网络的未来发展提供了坚实的基础。主要的 Rollup 类型包括：

• Optimistic Rollup：采用Optimism执行的方式，在链下进行交易和状态更新，然后提交到主链上。如果没有争议，交易被确认，否则需要争议解决。代表项目有Arbitrum、Optimism、Base、Metis Andromeda、Boba Network。

• ZK-Rollup：ZK-Rollup（零知识证明 Rollup）是由 Barry Whitehat 在2018年提出的。它引入了零知识证明技术，以确保链下交易的有效性，从而提高了安全性。ZK-Rollup 的核心思想是将交易数据存储在链下，然后使用零知识证明来验证其有效性，以减少主链上的负担。代表项目包括zkSync、Starknet、Scroll、Loopring、Polygon zkEVM。

目前，由于ZK-Rollup技术难度较大，大部分采用该方案的Layer 2项目发展较缓慢，整个Layer 2赛道份额占比最大的还是Optimistic Rollup方案。根据l2beat的数据统计，目前活跃的Layer 2项目有33个，其中Optimistic Rollup有11个，ZK-Rollup有12个。即将上线的项目有15个。

Layer 2 各项目现状

自2022年加密市场进入熊市以来，以太坊DeFi TVL市场份额仍然占据54.06%。而Solana、Avalanche、Cosmos、Polkadot这些新公链代币价格有所下降，相比之下，以太坊在同一时期上涨了20%以上。2023年，新公链格局进行了一次大洗牌。对于新公链来说，成为以太坊的杀手已毫无可能。而作为一个Layer 2项目，能够吸引到以太坊上的资金、用户和开发者，在熊市的表现确实要比新公链好很多。Layer 2不仅巩固了以太坊的地位，而且还起到了飞轮的作用，帮助推动ETH的价值。Layer 2赛道很大可能成为下一个牛市的催化剂。

Figure 1. Total Value Locked All Chains (Source: DefiLlama)

目前，Layer 2板块的代币市值为$9.25 billion，近24h Trading Volume为$1.13 billion。Optimism和Arbitrum的市值接近10亿美元。然而，就开发其协议的开发人员总数而言，Starknet今天脱颖而出，而zkSync在过去一个月的日地址和总交易量方面领先。

Table 1. 市值排名前7的Layer 2项目情况（Source: coinmarketcap，Oct.17, 2023）

根据L2BEAT的数据，截止2023年10月17日，Layer 2 TVL总量为106亿美元，较2022年底增长了136.8%。TVL占比最大的为Arbitrum One，为$5.80 billion，占整个Layer 2项目市场份额的54.69%。其次是Optimism 24.98%。

Figure 2. TVL排名前10的Layer 2项目情况（Source: l2beat.com，Oct.17, 2023）

2.1 Arbitrum

Arbitrum 由 Offchain Labs 团队构建。它利用 optimistic rollup 的技术方案来扩容以太坊。Arbitrum One 使用欺诈证明 (fraud proofs)，并具有链上调用数据可用性，这意味着每笔交易的所有数据都被完全排序、捆绑并提交到主网上。由于 Arbitrum 使用了欺诈证明，它的提款周期大概为七天。

2023年3月最令人兴奋的事情无疑是Arbitrum的空投，空投带来了一大波财富效应。自发布空投规则后，Arbitrum One 的 TVL一路上涨至今已达到$5.80 billion，仅次于Tron和以太坊本身。TVL占据整个 Layer 2 生态的 54.69%，唯一地址数也超过1100万，项目数超过330个。

Figure 3. Arbitrum每周活跃地址数（来源：dune, @Henrystats）

Arbitrum生态盘点

Arbitrum 的应用程序生态系统可以分为两大类：DeFi 和消费者应用程序。DeFi生态项目中，以 DEX、借贷和永续合约为主。锁仓量超 1 亿美元的项目有 4个，分别为GMX、Uniswap V3、Radiant、AAVE V3。

2.2 Optimism

Optimism 它由一组以太坊开发人员创建，基于 Optimism Rollup 技术的二层扩容方案，在能承载大规模处理交易的同时保有以太坊的安全性。但是Optimism和Arbitrum在技术实现上还是有一些区别：

Table. Optimism 和 Arbitrum对比

目前，在TVL方面，Optimism现在是26亿美金，在Layer 2中排名第二。Optimism上面的有173个协议，唯一地址数已经超过500万。

Figure 4. Optimism Unique Users over time（Source：dune, @Marcov）

Optimism生态盘点

Optimism 上的原生项目相对较少，并且除了 DeFi 赛道之外几乎没有知名度较高的项目。锁仓量超 1 亿美元的项目有 2个，是Synthetix和Velodrome。

2.3 Base

Base网络是Coinbase于2 月 23 日宣布推出，并在8月主网上线。Base基于 OP Stack技术。Base的推出有助于 Coinbase 自己的去中心化应用的开发和部署，在未来结合 Coinbase Wallet 和智能合约钱包的账户抽象技术，可以让 Coinbase 的客户非常方便地进入 Base 承载的金融服务协议。

在上线一个多月后，BASE超过了Layer 2竞争对手和以太坊本身的日交易量，在9月14日达到了100多万。目前总用户数为210万，TVL $548 million，生态项目超过100个。

Figure 5. Base all transactions and Users Daily（Source：dune, @sixdegree）

Base生态盘点

Base生态的火爆主要归功于friend.tech，其他项目以Defi为主，而且很多是其他链上的仿盘。

2.4 Zksync era

zkSync 由 Matter Labs 开发，利用零知识证明，将多个交易捆绑到一个证明中，然后可以在以太坊区块链上进行验证。zkSync Lite是1.0版本，zkSync Era 本质上是 zkSync 的 2.0 版本。项目尚未发币，估值40亿左右。

目前，zkSync Era网络TVL达$428M，据 Dune Analytics 数据信息，zkSync Era单一地址数已达 1.9 million，已有 1.7 million枚 ETH 跨链进入 zkSync Era网络。

zkSync生态盘点

根据Defillama数据，已收录的DeFi项目有9个，以DEX项目为主。而官宣上线的项目已有34个，包括钱包、跨链、NFT等，但创新项目较少，离OP系的生态还有一定的差距。

2.5 Starknet

StarkNet 是 StarkWare Ltd 于 2021 年 11 月在以太坊测试网上发布的 ZK Rollup 协议。StarkWare Ltd公司专注于创建加密证明系统以提高各种区块链网络的可扩展性和隐私性，其利用zk技术创建了两个项目StarkEx和StarkNet。StarkEx 为每一个应用提供专门的 Rollup 技术服务， 2020 年正式上线。基于 StarkEX 开发的项目有 Sorare、immutableX、dYdX等。StarkNet可以部署任意的智能合约的通用型 Rollup，已经上线的生态项目超过50个。StarkNet 的 TVL 目前约为 $131 million。

鉴于StarkWare 目前估值 80 亿美金，StarkNet 生态项目的含金量不用多说。StarkNet 已经于 2022 年 11 月 16 日宣布在以太坊主网上部署了其原生代币$STRK，用于投票、质押和支付费用，代币分配仍待决定。

Starknet生态部分项目盘点

由于StarkNet的高吞吐量和可定制性，开发人员可以在StarkNet上创建创新的、高性能的、量身定制的dApp。这为开发人员开启了许多新的可能性，使Starknet生态有一些创新项目，类型集中在DeFi、NFT和Game领域。

2.6 其他

除了以上知名的Layer 2项目外，还有一些项目值得关注：

• Linea：由Consensys提供支持的zk rollup项目，主网已上线，目前项目数超过100个，TVL $25.5M。
• Scroll：项目热度在zk rollup赛道中仅次于zkSync和Starknet，主网上线不久。Scroll分别在2022年4月获得了3000万美元的A轮融资，以及2023年7月获得了5000万美元融资，估值18亿美金。Scroll的目标是构建一个兼容EVM的zk-Rollup，团队成为以华人为主。
• Polygon zkEVM：基于 ZK Rollup 技术搭建的以太坊 Layer 2，前身是Polygon 2.5亿美元收购的公司Hermez Network。主网Beta版已上线，TVL $54.93 million。
• Loopring：用于支持DEX协议，基于StarkWare。与其他公共网络不同，外部开发者无法在 Loopring 上构建自己的通用协议或者产品，只能调用 loopring 的 API。而且由于 Loorping 专注于自己构建产品，Loopring protocol 不仅仅是一个网络，它是一个集体。
• Immutable X：基于Starkware构建，用于特定应用的，专注于NFT和游戏类生态
• Aztec：专注隐私，发明了PLONK证明系统
• Kakarot：于 2022 年 10 月开始，是一个社区驱动的项目，使用 Cairo 语言编写，并利用 ZK-STARK 证明系统提供可证明的计算能力。它使得开发者可以在其上部署 EVM 应用，并使终端用户可以用他们常用的工具链与这些应用进行交互。
• Taiko： 将自己描述为具有 “完全去中心化、以太坊等价的 zk-rollup”。目前处于测试网阶段。Taiko 可准确地处理以太坊的所有行为；使用相同的哈希函数、gas 价格和加密算法等。类型 1 ZK-EVM 的缺点是生成证明需要很长时间，用户将 ETH 从 Taiko L2 桥接回以太坊 L1 需要几个小时。

此外，多个Layer 2应用链都是基于StarkEx构建，包括Sorare、rhino.fi、ApeX、dYdX等。在这些项目中，数据作为 calldata 发送到以太坊并发布在链上。在 Validium 模式下，数据存储在链下，只有哈希值存储在链上。虽然 Rollup 模式确保更高的安全性（用户只需与以太坊区块链进行交互即可重新创建分类账状态），但 Validium 模式可以确保更低的成本和更高的隐私。

3. OP VS ZK

Layer 2项目在今年纷纷上线主网，赛道竞争十分激烈。关于Optimistic rollup或zk rollup的讨论从未停止过。虽然 ZK Rollup 理论上具有更强的性能，比Optimistic Rollup快得多的最终确定时间，以及更高的安全性，但Optimistic Rollup具有更好的兼容性和更低的门槛。此外，从Layer 2项目的数据表现看，Optimistic Rollup已占据先发优势。因此，这两个方案在中长期内会共存。以下从技术、用户体验、生态发展角度全面比较Optimistic Rollup与ZK Rollups的优劣。

3.1 技术对比

• 工作原理

Optimistic Rollup的工作原理是使用连接到主网的侧链处理链下交易。侧链负责处理交易的计算和验证，并定期向主网发送其状态摘要。在Optimistic Rollup中，有一个前提是“Optimism”假说，侧链假设所有交易都是有效的，并且仅在检测到欺诈交易时才提交证明。

ZK Rollups 是将多个交易组合成批次以在主链上执行。一旦批次中的交易被执行，Zk rollup 操作员就会提交每个批次所需更改的摘要。除此之外，运营商还负责提供有效性证明，这个有效性证明是零知识证明（ZKP），以确保所做更改的准确性。

• 有效性证明

在Optimistic Rollup中，交易最初被假定为有效，然后如果发现无效则随后提出质疑。为了确定交易是否有效，用户必须对Optimistic Rollup中的一组交易提出质疑。这就是使用欺诈证明来证明交易的有效性。Optimistic Rollup情况下交易的准确性取决于博弈论激励。

在 Zk Rollup 中，交易通过零知识证明进行验证，ZKP 是加密协议，允许在不泄露任何计算输入或输出的情况下验证计算的正确性。这意味着ZK Rollup可以在链下处理交易，同时确保其有效性，而不会损害网络的安全和隐私。数学证明可以确保 zk-rollups 中有效性证明的准确性。

• 交易最终性

Optimistic Rollups 将迫使用户在提取资金之前等待挑战期，从而导致交易最终确定的延迟，这个周期一般是7天。相比之下，ZK Rollups 根据有效性证明而可以提取资金，不存在等待期。

3.2 费用对比

理论上，Rollups能够将数百笔交易汇总到Layer 1的一笔交易中，也就能够上百倍地节省gas费。从用户的角度，低gas费和交易的快速确认是用户最主要的需求。由于发布的数据最少，Optimistic Rollups需要较低的成本。无需提供交易证明，除非在特殊情况下受到挑战。所以，Optimistic Rollups可能会获得更好的成本效率。相比之下， Zk Rollups为不同的交易块创建和验证证明会增加过多的开销，从而导致更高的成本。此外，还需要注意的是创建零知识证明需要高端硬件。与Zk Rollups相关的链上验证成本也会更昂贵。

实际中，各个解决方案之间的gas费存在一定差距。根据10月19日L2Fees.info的数据，在以太坊主网发送ETH需要花费约0.46美元、swap交易需要约2.31美元gas费。Layer 2项目发送ETH的费用普遍在0.02美元以下。

Figure 6. Layer 2 fees (Source: l2fees.info)

3.3 生态发展

zk rollup是op rollup的强力竞争对手，但目前由于其技术难度更大，所以在产品上线和生态发展上比op系的L2缓慢很多。所以，Arbitrum和Optimism具备先发优势，上线较早，也有更多的资金和合作应用，项目数和原生项目较多。2023年，大多 ZK 项目纷纷主网上线，说明zk技术成熟稳定不少。但是目前zk rollup的生态中，TVL排名前5的生态的生态大多是DEX，极度缺乏原生项目和具有创新性的生态项目，例如游戏、社交。

4. 新叙事：Rollup As A Service

随着⼀些 dapp 的逐渐壮⼤以及各种新应用的拓展，尤其在defi和game领域，单独作为一个dapp已经无法满足项目对用户体验和盈利的追求。这些项目需要更高性能的基础设施承载庞大的流量和定制化需求，很多应用都开始走app chain的方案，例如dYdX。App chain 的概念在2022年成为热点，不同项目可以针对自身应用场景和需求对其专用链进行定制化地设计，让 dapp 可以独享⼀条链上的资源，并且在保证不与其他生态割裂的基础上，获得更低的运营成本和更高的性能，为⽤户带来更好的使⽤体验。

对这些dapp来说，也有很多选择，比如利用Cosmos SDK构建一个专用链，或者作为BNB Chain或Avalanche的Subchain，但还有一种便是开发一条Layer 2链，这样既可以吸引以太坊的庞大用户群体，也可以在已经很成功的Layer 2各项目间实现很好的互操作性。为了能使一个dapp可以快速地launch一条Layer 2链，RaaS由此诞生。这也成为各Layer 2龙头项目的必争之地。

Optimism、Arbitrum、zkSync等都在尝试延伸自己的L2技术和方案，通过提供模块化的方案，来满足不同的链部署场景和需求，达到扩展自己生态的目的，打造自己的生态超级链。率先突出重围的是Optimism开发的OP Stack

4.1 OP stack开启的超级链战争

OP stack是由optimism的开发团队提出的，用于高度可拓展、可互操作的区块链模块化堆栈。OP stack 将不同的功能层级进行解耦，并以API 软件堆栈的形式把所有层级组合起来。OP stack由 op collective 组织来维护，允许任何人使用 Optimisitc Rollup 在以太坊上构建自己的L2区块链。

OP stack实现的功能：

• 创造一个共享的标准化的开源代码库；
• 简化了模块化区块链的构建流程，基于OP Stack 现成的代码库能实现模块化区块链的快速部署；
• 开发人员可以很容易地抽象出区块链的各个组成部分，并通过插入不同的模块来修改它。（op rollup可以迅速切换成zk rollup）

通过OP stack堆栈开发的Layer 2项目形成了超级链生态。目前，已经加盟或计划加盟 OP Stack 超级链生态的项目共计 19 个，涵盖交易所、公链、客户端、NFT、游戏、衍生品等诸多领域。包括 opBNB、Zora、Base、Wordcoin、DeBank，超级链生态具有以下属性和优势：

OP Stack 为Optimism带来了更大的可能性。包括在收入方面，目前仅 Base 一家每年就可以给 OP 金库带来 450 万美元的额外收入。BASE需要将其产生的总费用的2.5%支付给Optimism Collective，并遵守Optimism的“超级链”标准，为未来的互操作性留下了道路。作为交换，BASE作为Optimism Collective的一员，具有治理角色。

4.2 Arbitrum Orbit & ZK Stack

Arbitrum Orbit 与 L3：Orbit 开发框架允许在 Arbitrum 主网上创建和部署 L3。L3 Rollup，也被称为应用链，对于结算交易到 Arbitrum 链起着至关重要的作用。它们是 Arbitrum 扩展旅程的下一个阶段的基础。Orbit 旨在与即将推出的 Arbitrum Stylus 升级兼容。这种兼容性为开发人员使用 C、C++ 和 Rust 构建 dApp 提供了可能性，并扩展了 Arbitrum 的多功能性和覆盖范围。

ZK stack： 6 月 26 日晚，zkSync 宣布推出用于构建定制 zkRollup 的模块化开源框架 ZK Stack，旨在赋予开发人员完全的自主权，从选择数据可用性模式到使用项目自己的 Token 去中心化排序器。 预计年底前上线。

在现有的 RaaS 项目中，大多数项目主要基于Optimistic Rollup。主要原因是：

• 生态系统永远是第一位的。基于OP的RaaS具有更好的兼容性，大大降低了项目方迁移/发展的门槛，让更多的项目方快速部署，快速构建更繁荣的生态系统，占据先发优势。
• 门槛更低，不依赖于算力支持。基于Optimism的RaaS也通过防欺诈来验证交易的有效性，因此在计算能力方面对机器性能和储备的要求较低。这也是许多 RaaS 无法开始的限制因素
• 更易于扩展。基于Optimism的RaaS开发门槛较低，不像ZK RaaS追求性能，更多的底层定制，需要提供商深度参与开发。同时，受限于生成ZKP的算力，ZK RaaS很难像OptimismRaaS那样大规模部署。

虽然OptimismRollup在生态布局上优势明显，但基于ZK的RaaS也存在一些优势，比如性能、安全性上。短期来看，基于Optimism的RaaS生态优势是不可动摇的，但从长期需求和价值创造的角度来看，相信基于ZK的RaaS未来很可能会获得更大的市场份额。

5. 挑战与机遇

Arbtrum的空投引发了Layer 2热潮，fomo的背后，也引发了一系列的问题：

1. 投机者过于热情，反而忽略了项目本身的发展，区块链本身的技术进步，与AI行业相比，造富效应过于明显，而使得用户并没有享受产品带来的技术先进性，这其实非常不利于行业发展；
2. 虽然是熊市，场内资金博弈和互割反而越发激烈；
3. 大家对Layer 2的期待远高于公链，以太坊生态承载了太多资金，公链叙事和机遇已经转移到了Layer 2。

很多Layer 2项目都尚未发行代币，它们的造富效应可能还会继续延续到下个牛市，这也促进用户和投资者对这些项目的关注。这里一些项目还是实验性质的，Layer 2仍存在一些风险和问题：

• 中心化风险：这些扩展解决方案都处于去中心化的早期阶段，存在一定的风险。Layer 2牺牲了去中心化，把交易和数据放在链下处理，需要排序器把交易打包并上传主网。目前，只有一个实体运行“排序器”，存在中心化的风险。Arbitrum 网络曾发生排序器问题，导致大规模宕机。
• 流动性过于分散：这个现象无论是在Layer1还是Layer 2网络中都存在。由于Layer 2项目增多，各项目采用不同的扩容方案，各dapp之间的可组合性受到限制，导致碎片化问题，以及流动性被分割到以太坊和不同Layer 2中，增加了项目方的流动性成本。
• 生态过于局限：Layer 2项目TPS理论上能达到上万，但实际最大30左右。这是因为目前的应用不需要如此高的性能。Layer 2缺少一个能真正发挥基础设施实力的爆款应用。

未来趋势

• 数据可用性趋势：以上所有zk rollup项目都采用了混合方法来处理交易证明的存储问题（数据可用性），提供一个传统的链上数据存储的 rollup 版本和一个链下数据存储的 validium 版本。现在也有一些链上基础设施提供数据可用性，比如Celestia，这种更为去中心化的方式，可能会成为Layer 2的首选方案。
• 去中心化排序器：去中心化排序器是解决Layer 2的安全性和公平性的方案之一。目前已经有一些项目（Espresso、Astria 和 Radius）在开发共享排序器。
• EIP4844 和 danksharding 的实现也会让 L2 rollup 的成本进⼀步降低。促进Layer 2项目的采用率。
• 互操作性协议需求加大，以保持以太坊生态的可组合性和流动性。

References

1. https://www.panewslab.com/zh/articledetails/2l96xr0c.html
2. https://web3caff.com/zh/archives/53435
3. https://www.panewslab.com/zh/articledetails/o0f2mnp4.html
4. https://mirror.xyz/0x30bF18409211FB048b8Abf44c27052c93cF329F2/DSAO5lW92IWKUNnwoZJwZUpB8M3A8llSdkTN-dmeYyI
5. https://consensys.net/blog/research-development/consensys-zkevm-is-ready-for-public-testnet/
6. https://foresightventures.medium.com/foresight-ventures-what-is-raas-which-type-of-raas-will-win-the-market-b010006f5cd
7. https://news.marsbit.co/20221125171155965076.html

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