區塊鏈新手教學 — #13 Layer 2 如何解決以太坊昂貴的 gas fee?
上一篇我們分享了「智能合約」的概念，相信有幫助大家了解這些鏈上的應用程式是怎麼運作的。今天要介紹這個系列的最後一個主題「第二層解決方案 (Layer 2)」，我們將說明第一層是什麼、第二層又是什麼、以及需要解決什麼問題。
每個星期五中午仍會發布新的文章，內容將會是項目介紹、事件的整理級評論、以及觀點報告的整理，已經觀看完新手系列的歡迎持續關注我們的內容繼續學習幣圈知識！
今天的主題將分為以下部分：
- 區塊鏈不可能三角（The blockchain trilemma）
- 第二層（Layer 2）的概念
- Rollups 的種類
區塊鏈不可能三角（The blockchain trilemma）
區塊鏈不可能三角的概念最初由以太坊的創始人之一 Vitalik Buterin 提出，內容是說一條鏈想要達成的去中心化、可擴張性和安全性這三個要點以目前的技術來說只能達成其中兩項。例如下圖就把比特幣和以太坊歸類為捨棄部分可擴張性來維持去中心化和安全性，把幣安鏈和 Solana 歸類為捨棄部分去中心化來達成可擴張性和安全性。當然，這三個要點的衡量方式都是光譜分佈而非絕對的（完全捨棄一個要點）．
正因為以太坊選擇優先注重去中心化和安全性，以太坊的每秒交易數（TPS）只能達到大約 15 ～45，因此過多的交易導致網絡擁擠要造成交易的 gas fee 居高不下。因此多年來，以太坊基金會還有各方開發者都在尋找能夠幫助以太坊達成「可擴張性」的方式。
第二層（Layer 2）的概念
第二層（Layer 2）便是幫助以太坊擴容的其中一種方式。之所以稱為第二層是因為他仰賴以太坊（第一層）的共識機制和安全性。今天我們會介紹的是其中一種第二層解決方案 — Rollups，其他還有 Plasma、Validium。Rollups 的執行方式是在分開的鏈（第二層）上執行交易運算，完成後再將資料壓縮傳回第一層。這個做法把交易的運算和共識曾分開，能減低第一層網絡擁擠的情形，將 TPS 提高到 500～2000 左右，但有同時保有以太坊的安全性。執行上的困難在於第一層要如何確保第二層送來的 rollup 是有效且正確的。
Rollups 的種類
Rollups 主要能分為以下兩種，我們將簡單介紹他們執行方式有什麼不同。以下都只介紹最基本的操作概念，實際上 Rollups 的執行更加複雜。
- Optimistic rollups
前一段我們提到了執行上第一層要如何確定第二層送來的 rollups 是正確且有效的，Optimism rollups 驗證的方式就是平時都先樂觀地（optimistic）相信這些 rollups 是正確的，直到有人發現資料有誤時可以向主鏈（第一層）提出一個「詐欺證明」等待主鏈驗證。驗證上傳給主鏈的資料的節點和舉報詐欺的人都必須抵押資產，舉報正確的話節點的抵押品被沒收，反之舉報錯誤的話舉報人的抵押品會被沒收。資料有大約 7 天的時間可以供大家舉報，這段時間稱為「挑戰期」，挑戰期過後這筆資料就會被認為是有效的，但這個挑戰期也導致用 optimistic rollup 交易驗證時間較長。目前用 optimistic rollups 的鏈（Arbitrum, Optimism, Boba）都能做到 EVM-compatible，因此這些鏈上目前都已經有豐富的 DeFi 生態。
- ZK-rollups
ZK-rollups 則不是先樂觀地相信這些 rollups 是正確的，而是在壓縮資料時會產生一個零知識證明（zk-SNARK），並在主鏈設計一個跟這個 rollup 鏈對應的智能合約來驗證資料正確性。零知識證明指的是證明者（第二層）能夠不向驗證者（第一層）提出有用資訊，驗證者也能相信某個證明是正確的，ZK-rollups 藉由零知識證明來保證交易的安全。而這類型的鏈（Polygon Hermez, dYdX, Loopring, zkSync）比較難做到 EVM-compatible，不過 Polygon Hermez、zkSync2.0、Scroll 的 zkEVM 目前都在 pre-alpha 的階段了。
下圖可以看到這些第二層的 gas fee，雖然不同鏈之間的費用還是有高低之差，但相較於以太坊都算是非常平易近人。
以上就是我們「第二層解決方案」的內容，希望大家透過這個新手教學系列都更了解區塊鏈了，更多其他內容可以持續關注我們！
