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OP Research:「Cosmos」才是Layer2的最终形态？

2023-08-31 12:01 | 出处： odaily

原文作者：Jam, CloudY

原文编辑：Vincero, YL

Arbitrum 借助空投为自己带来了大量的关注，顺势给自己的生态项目也发放了生态补助，鼓励生态发展和激励用户。

这让 Arbitrum 的 TVL 和 Tx 常年是 Optimism 的两倍以上。而 ZKSync 也通过 era 和空投预期实现了 TVL 与 Tx 的快速增长。

除了数据上被压制，最早发币的 Optimism 还面临着每月大量的代币解锁，为了扳回局面，Optimism 用 OP Stack 战略进行反击。OP Stack 上线之初市场并没有太大的反应，直到 Coinbase 宣布要使用 OP Stack 开发自己的 Layer 2B ASE，以及A16Z也要用 OP Stack 发行自己的 Layer 2 Magi。在这之后，发行 Layer 2 似乎成了一个共识，陆续有各个领域的项目宣布加入 Layer 2 War。OP 代币的币价也一路走高，直到 BASE 链上线。

而其他老牌 Layer 2 也按捺不住，选择发布自己的 Stack 与 Optimism 竞争，例如：Arbitrum Orbit，Polygon 2.0 ，ZKSync 的 Hyperchain 和 Starware 的 Starknet。

转为 POS 和进行上海升级之后的 ETH 承载着最多的 on-chain asset 并在扩容和通缩的路上一骑绝尘。与其开发没有创新的新公链，搭建新的生态，来夺取 ETH 流量，不如直接基于以太坊提供的算力和状态来保证安全性，以 ETH 为 GAS Token，通过 EVM 和激励吸引开发者和流动性来做价值迁移，这将有助于形成飞轮效应。从数据上来看，现在 TVL/项目数/独立用户数等都是 Layer 2 占优，同时还有众多项目方宣布发行 Layer 2 等待入场，相信 Layer 2 的多链时代已经到来。

不过，虽然 Terra 事件后，像 Terra 链/Juno 链等 Cosmos 生态几近退出市场，但是，如：

  • Injective

  • Canto

  • Berachain

  • Sei

  • dYdX v4

等等这些 Cosmos 生态都即将或已经推出主网，他们尝试着用更激进的方式来解决当前 Blockchain 的问题，并搭建自己的生态。

Cosmos 也有 Evmos 借助 evm 来搭上 ETH 的快车，向 ETH 生态吸血获取 ETH 流动性。而 Cosmos 自己也发布了 Cosmos 2.0 ，希望通过链间安全性和区块拍卖来为 ATOM 赋能并增强自身在生态的重要性。只是，就当前二级走势和 TVL 来看，Cosmos 生态并没有成功从 Terra 之后的颓势中翻身，这也是受限于 Cosmos 生态各自为战的状态。

Polkadot 讲述的多链叙事，只不过联通多链的不是 Cosmos hub 也不是中继链，而是以太坊。但事实上，以太坊只是作为 DA 层提供安全性，并没有真正联通 Layer 2 s，所以这给了 Stack 一个机会，Layer 2 作为中间 Rollup 层，既能提供公链定制开发服务赚钱，还可以作为枢纽捕获其他 Layer 2 价值或作为 DA 层向 Layer 3 收费。

事实上 Layer 2 本身就是以太坊模块化的一步，那么把 Layer 2 进行模块化的叠加，就可以简单高效地搭建一个 Layer 2 ，再通过一个中心枢纽连接各 Layer 2 实现原子级跨链。在这个基础上，中心枢纽还能够作为 DA 层，再在其上搭建 Layer 3 应用链，解放公链的创新性。

像 Cosmos 一样将自己的核心特性做成通用组件，再提供给其他链使用，从而建立自己的生态，这样的竞争优势是单独做一条公链无法比拟的。而 Optimism 就选择了类似 Cosmos 的低门槛开发，无须许可发链，高度兼容性，跨链互操等特性来搭建自己的生态。

Tendermint 共识机制、Cosmos SDK 以及 IBC（Inter-Blockchain Communication）跨链通信协议。

1.Tendermint 共识机制

Tendermint 是 Cosmos Hub 的网络共识引擎，由 Tendermint Core 和 ABCI 两部分组成。它采用 PBFT Bonded PoS 混合共识，确保 2/3 以上的验证人达成共识。Tendermint 将区块链应用和底层共识分离，以状态机控制应用逻辑，同时提供 ABCI 接口与应用层互动。这种架构支持共识和接入其他链。

Zone 桥接入 Cosmos 等。SDK 提供了多重储存的概念，将应用程序状态划分为不同的隔离专区，每个模块都管理自己的状态。SDK 的模块主要包括 Bank、Auth 和 Staking＆amp；Slashing 等，用于构建复杂的状态机。

PG Zone 作为桥接器，连接无法直接通过 IBC 接入的外部区块链（例如：Bitcoin），使其与 Cosmos 中的区块链互操作。

这些组件的结合使得开发者能够构建安全、灵活的应用，实现区块链之间的跨链互通和资产转移。

Cosmos 采用了 Hub 和 Zone 模型的架构，其中 Hub 是网络中心枢纽，而 Zone 是独立接入网络的公链。Hub 会追踪和记录各个 Zone 的状态，而每个 Zone 需要将自身产生的新区块反馈给 Hub，并同步 Hub 的状态。不同 Zone 之间并不是直接同步状态，而是通过发向 Hub 的数据包间接通信。

技术上，Cosmos 的 Hub 和 Zone 模型实现了不同区块链之间的互操作性。Zone 之间通过 Hub 进行通信，Hub 实时同步全局状态，通过将区块链应用与底层共识分离，提供 ABCI 接口与应用层互动，开发人员可以用任何语言编写应用逻辑。这种架构既可以实现共识，也方便其他区块链的接入。

Cosmos 的核心代币￥ATOM 在 Hub 生态中主要用于支付交易费和治理投票，其代币需求与 Cosmos 生态的发展直接相关。Cosmos 旨在构建通用的区块链开发框架并解决跨链问题，以实现多链宇宙的愿景。

在跨链机制上，Cosmos 的 Hub 充当中继链，Zone 则是平行链，每个链都有自己的验证者。Cosmos Hub 作为网络核心，允许不同区块链通过 IBC 协议进行互联。Zone 需要通过 Hub 与其他 Zone 通信，而不同 Zone 之间的管理方式是分散的。因此，如果某个 Zone 遭受攻击或作恶行为，其他 Zone 不会受到影响。

整体而言 Cosmos 在多链互操作性领域扮演了先驱角色。它通过 Hub 和 Zone 架构以及引入 IBC 协议，实现了不同区块链之间的无缝通信和跨链资产转移。此外，Cosmos 的模块化架构为开发者提供了灵活性。使用 Cosmos SDK，开发者可以构建具有各种功能模块的定制化区块链应用。同时，Tendermint 共识机制在 Cosmos 中发挥了关键作用。它采用 PBFT Bonded PoS 混合共识，保证了高度安全性和可扩展性。通过将共识与应用分离，Tendermint 实现了更高程度的模块化和可扩展性，同时提供了 ABCI 接口以供应用逻辑的交互。

Superchain

「Cosmos 的核心目标是实现不同区块链之间的互通和互操作性，当前 Layer 2 War 的竞争焦点似乎也正一步步朝着这个目标靠近。」

Layer 2 解决方案的共同目标是提高以太坊网络的吞吐量和可扩展性，以满足不断增长的交易需求。然而，这些 Layer 2 之间的竞争焦点逐渐从单纯的性能提升转向了更加广泛的互通性和互操作性，甚至于生态。

以下是 Layer 2 s 的方案与路径比较：

Stacy Muur、l2 beat、OP Research｜ 20230827

Optimism

「OP Stack 就像是给一个大家族的聚会安排了更多座位，让每个人都能参加，而不需要重新找座位。」

Optimism Rollup（ORU）是一种基于以太坊（L1）的 Layer 2 （L2）扩容解决方案，其设计理念在于利用L1的共识机制来确保L2的安全性和可扩展性，避免引入额外的独立共识机制。作为基于父链-子链模型的一部分，ORU 将父链定位为L1，其中以太坊充当了这个父链的角色。

在 ORU 的运行机制中，有三个主要步骤。

首先是数据存储（Blockstorage），L2上的交易被整理并写入区块，然后以一种压缩格式将这些区块写入L1。这种做法维护了数据的可用性，确保了交易数据在需要时可以随时检索。

其次，出块（Blockproduction）阶段涉及到定序器的操作，它负责构建和执行L2区块。这个过程包括交易的确认、新区块的构造，以及将相关信息传递到L1以进行交易的提交。

最后，区块执行（Blockexecution）阶段确保接收新区块，并维护L2网络的稳定运行。

另一方面，OP Stack 作为一个支持 Optimism 技术的标准化开发堆栈。从具象角度而言，按层级从下往上看，首先是数据可用性层（DALayer），它定义了L2的原始数据来源。目前，以太坊主链在这个层面起到了主要的作用。其次是排序层（SequencingLayer），这个层级的功能由定序器承担，负责交易的确认、状态更新以及L2区块的构造。然后是派生层（Derivation）：派生层定义了如何处理数据可用层中的原始数据以形成经过处理的输入，这些输入通过标准以太坊引擎 API 发送到执行层。执行层（ExecutionLayer）定义了L2系统的状态结构，支持以太坊虚拟机（EVM）或其他虚拟机，同时为交易增加了一些L1数据费用。结算层（Settlement Layer），负责将经过L2确认的交易数据发送到目标区块链，进行最终结算。最后是治理层（Governance Layer），目前的方案【 1 】是多个基于 OP Stack 的链共享治理同一套治理标准。

Binance Research

＊注【 1 】：optimism.mirror.xyz

Superchain 通过共享安全性、通信层和开发套件（OP Stack），使不同的 Layer 2 （L2）得以协同工作。

在传统的L1设计中，扩展性和性能常常成为限制因素，而 Superchain 通过将多个L2网络整合到一起，提供更强的可扩展性和性能。这种横向扩展不仅令系统具备更高的容量，还能为开发者和用户提供更加优质的体验。

基于 OP Stack 的 Superchain 将成为不同L2解决方案的连接点，为各种区块链和去中心化应用（dApp）的大规模运行提供支持。OP Stack 作为支持 Optimism 技术的标准化开发堆栈，将不同的L2网络集成在一起，促进了这些网络之间的互操作性。通过将多个L2整合到超级链中，可以实现更加高效和灵活的跨链通信，让用户能够无缝地在不同L2之间进行资产和信息的传递，从而实现更多可能性。Superchain 的关键属性之一是模块化。通过使用 OP Stack 作为开发基础，各个L2网络可以按需选择层级模块，将不同的技术组件灵活组合起来，以满足特定需求。这种模块化的设计不仅提高了系统的可定制性，还为新的技术和创新提供了便捷的接入途径。此外，Superchain 还强调互操作性，使得不同的L2解决方案能够实现更高效的资源共享和信息传递。基于 OP Stack 的 Superchain 可以提供更加低成本的部署选项，让更多的开发者和项目能够参与其中。这有助于推动更广泛的L2网络的发展和采用。

事实上使用 OP Stack 发行更多 Layer 2 只是 Superchain 建立的第一步，成型的 OP Stack 需要 Layer 2 能够共享排序器互换经济与信息，建立统一的安全治理机制和链间生态。

以 BASE 为例，Optimism 与 BASE 的合作有两个主要组成部分，第一是协议管理，BASE 遵守 Law of Chains 并加入 op-geth 和 op-node 客户端运营，同时采用 paradiagm 设计的 op-reth 故障证明客户端和设立 Pessimism 悲观监控系统 ；第二是经济和治理，BASE 会将自己排序器收入 2.5％ 或扣除L1 Gas 后的公链利润的 15％ （取高者）作为使用 OP Stack 的费用，而 Optimisim 也会为 BASE 提供至多 2.75％ 的 OP 总供应量作为参与治理的回报。BASE 和 Optimism 将会共同建立 Security Council 来管理控制合约升级的多签以及制定挑战者密钥管理方案，以此来避免团队成员单方面作恶。通俗理解，任何基于 OP Stack 构建的区块链网络都可以根据需求灵活组合 OP Stack 的不同层级模块，构建L2s。而 Optimism（现称：OP Mainnet）作为其第一条L2，共同构建 Super chain 的生态链。这使得整个生态系统更具弹性，能够满足各种不同的需求和创新。

One、Nova 和 Goerli）上创建和部署 Layer 3 ，也被称为应用链。

不同于 Optimism 的 Superchain，Arbitrum 采用了一种更具灵活性和可定制性的方法。Orbit 是一个允许任何开发者基于 ARB 构建L3（应用程序链）的开发框架，其最终架构为 Orbit chain。Orbit chain 的设计目标是与即将推出的 Arbitrum Stylus 升级兼容。这种兼容性为开发人员使用 C、C 和 Rust 等编程语言构建去中心化应用（dApp）提供了便利。通过利用这些编程语言，开发人员可以更加自由地构建功能丰富的 dApp，而无须迁移到新的技术堆栈。这为 dApp 开发人员创造了更大的灵活性和选择性，使其能够更好地满足不同项目的需求。

但是目前 Arbitrum Orbit 仍然处于一个测试网的阶段，尚未达到 OP Stack 的模块完整度。

ZKSync Era

「主权和无缝连接」是 ZK Stack 的核心叙事。

开发者完全掌握自主权定制 Hyperchain。Hyperchain 独立运作，仅依靠以太坊 Layer 1 保证安全与活跃性。Hyperbridge 网络使 Hyperchain 相互连接。

ZK Stack 于 20230623 推出，旨在基于 ZKSync Era 的代码构建定制的 ZK 支持的L2和L3。这是一个构建模块化、主权性、ZK Hyperchains 的框架。所以，其从技术架构上与 OP Stack 并无区别。

ZK Stack 是一个用于构建模块化、主权性、基于零知识技术的 Hyperchains 的框架。它着眼于解决“ZK Credo”中提出的挑战，旨在为去中心化的区块链网络提供基础。ZK Stack 的核心特点包括免费开源、可组合性、模块化定制、经过验证的安全性以及未来可扩展性等。

该框架由 Matter Labs 开发，使用 MIT/Apache 开源许可证。使用 ZK Stack 构建的 Hyperchains 可以在无信任网络中无缝连接，具有低延迟和共享流动性。开发人员可以根据自身需求定制 Hyperchains，同时确保安全性和可靠性。ZK Stack 基于 ZKSync Era 的代码，借助 Hyperbridge 实现了超级链之间的互联互通，实现了快速、低成本的互操作性。开发者可以根据需要定制超级链，通过 Hyperbridge 实现互连，从而实现无信任、快速、低成本的互操作性。

ZK Stack 适用于需要定制化 Hyperchains 或在更加广泛生态系统中异步连接的场景，因为L1-L2 桥是异步的。从架构上来看，ZKSync Era 有 2 个应用场景：

Hyperchain 通过验证链下计算来解决信任问题，使用零知识证明确保安全性。Hyperbridge 连接超级链，实现数据传递和互操作性。Hyperchain 通过 Hyperbridge 桥接，具有验证桥接、本地桥接和数据可用性等特点，从而构建统一的流动性网络。从用户角度看，Hyperchain 实现无缝互操作和跨链钱包管理，确保用户体验。技术上，基于验证桥接的 Hyperchains、共享验证器和数据可用性等构成了 Hyperbridges 的基础。

综合来说，Hyperchain 的可拓展性和组合性是其设计的核心。Hyperchain 的L3既可以跟同级别的L3互联互通，也直接将以太坊作为 DAlayer，这种情况下该L3本质上又是一条L2。下图，左上第 2 条 Hyperchain L3即是最直接的案例证明。但是作为 ZK Rollup 的公链，Layer 2 s 除了需要解决与 Solidity 编程语言间的 Gap，还需要具备一定的独立开发 ZK circuit 电路系统的能力，否则就只能共享 ZKPorter 来运行。可是当前 ZKSync 并没有完善的组件共享机制，可见 Hyperchain 在编程语言和技术上限制了大量开发者进入。此外 ZK Rollup 虽然在技术上可以实现百万级 PTS 的交易量的同时做到去中心化，但是 ZK Proof 的成本也要更高，加上排序器的中心化，而且复杂智能合约的 Gas fee 要更高也容易因为兼容性差失败，导致在短时间内 ZKSync 难以高速发展，因此也不会发币来促进发展。针对这一点，ZK Sync 在其 Hyperchain 的架构上已经做了一定的优化——系统的 LLVM 编译器支持 Solidity 和任何其他现代编程语言，而且它还增加了对专门使用 Rust、C 和 Swift 等语言的开发者的可访问性。但综合来说，Hyperchain 的开发难度最大。

整体来说，Starknet Stack 还处于开发的早期阶段，链上生态的发展还处于极早期。

Polygon 2.0

在整个设计思路中，Polygon 2.0 是希望自己 Polygon’s PoS Mainnet 与 ZKEVM 成为 Polygon 的支柱，同时引入 Supernets 应用链壮大 Polygon 的生态，而真正从中获利的是 POL 代币，因为 Polygon 2.0 的 Supernets 们需要质押 POL 代币来运行节点保证公链的安全，为了实现这一目标，Polygon 一下给出了 PoS 节点/ZKEVM 节点/Miden VM 三个选项让用户挑选。而为了扩大自己的吸引力，Polygon 还配套了基于零知识证明的 Polygon DID 和名为“Blueprint”的Web3游戏开发指南。可见，Polygon 2.0 选择从孵化的角度来为自己争取到更丰富的生态。此外，Polygon 2.0 的 Supernets 介绍中多次提及企业区块链概念，从 Polygon 与星巴克/耐克/华纳音乐等的合作中可知，其另一个护城河便是企业版的低门槛高定制化应用链。

在结构上，Polygon 2.0 与 OP Stack 类似，它也将自己分为了数个层，分别是：

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