以太坊作为全球第二大区块链平台，凭借其智能合约功能和庞大的生态系统，成为了去中心化应用（DApps）和金融（DeFi）的温床，随着用户数量的激增和应用场景的复杂化，以太坊主网（即“一层”或“L1”）面临着诸多挑战，其中最为突出的便是可扩展性（Scalability）问题——交易速度慢、 gas 费用高昂，为了解决这一瓶颈，以太坊社区提出了“二层”（L2）扩容方案，以太坊一层与二层究竟有何区别？它们又如何协同工作以推动以太坊生态的发展呢？

以太坊一层（L1）：坚实的基础与核心挑战

以太坊一层（L1）指的是以太坊的主区块链网络，它是整个以太坊生态的基石和“最终结算层”。

  • 核心特点与优势：

    1. 安全性最高： L1继承了以太坊最强大的安全性，由全球成千上万的节点共同维护，通过工作量证明（PoW，未来将转向权益证明PoS）达成共识，任何交易或状态变更都需要得到主网的确认,因此具有极高的抗攻击性。
    2. 去中心化程度高： 以太坊主网没有单一的控制实体，其规则由社区通过共识机制共同遵守,确保了网络的开放性和抗审查性。
    3. 最终性与确定性： 一旦交易在L1上被确认，就具有最终性，不可逆转,这是所有价值转移和应用部署的基础。

  • 面临的挑战：

    1. 可扩展性不足： 以太坊主网的交易处理能力（TPS）相对有限，每秒只能处理约15-30笔交易（PoW时期，PoS后有所提升但仍有限），在高峰期,网络拥堵导致交易延迟和gas费飙升。
    2. 交易成本高： 由于网络拥堵和gas机制，用户在进行小额或高频交易时，成本可能变得非常高昂,限制了以太坊在普惠金融和大规模应用场景的落地。

以太坊二层（L2）：构建于L1之上的扩容解决方案

以太坊二层（L2）并不是一个独立的区块链，而是构建在以太坊主网之上的协议或网络，旨在将大部分计算和交易处理从L1上移开,从而提高整体网络的效率和降低成本。

  • 核心目标： L2的主要目标是解决L1的可扩展性问题，在不牺牲或最小化牺牲L1安全性的前提下，显著提高交易处理速度（TPS）和降低交易成本。

  • 主流L2技术方案及其与L1的互动： L2方案种类繁多，但核心思想都是将交易的计算和状态变更在L2上进行处理，然后将结果或必要的证明数据（如状态根、交易证明）提交回L1进行最终结算和确认,常见的L2技术包括：

    1. 状态通道（State Channels）： 如雷电网络（Raiden Network）和Connext，参与方在L1之外建立一条私有通道，进行高频、低成本的交易，仅在通道开启和关闭时与L1交互,适用于点对点或小组件之间的交易。
    2. 侧链（Sidechains）： 如Polygon PoS（虽然Polygon也采用其他L2技术）、Arbitrum One（虽然Arbitrum更多是Optimistic Rollup，但也有侧链属性），侧链是与L1并行运行的独立区块链，拥有自己的共识机制，可以通过双向锚定与L1进行资产转移，安全性依赖于侧链自身的节点和共识,但通常也会与L1的安全机制产生一定关联。
    3. Rollups（汇总）： 这是目前最受关注的L2技术，分为：
      • Optimistic Rollup（乐观汇总）： 如Optimism、Arbitrum，假设所有交易都是有效的，除非有人提出欺诈证明，在L2上执行大量交易，并将交易数据批量提交到L1，L1负责验证欺诈证明,安全性依赖于L1的最终性和欺诈证明机制。
      • ZK-Rollups（零知识汇总）： 如zkSync、StarkWare、Polygon Zero，使用零知识证明（ZKP）技术，将L2上大量交易的计算结果压缩成一个证明，提交给L1，L1通过验证这个证明来确认交易的有效性，无需重新执行交易，安全性更高,且数据存储需求更低。
    4. 其他方案： 如Plasma（早期方案，安全性问题较多，逐渐被Rollups取代）、Validium（类似ZK-Rollup，但数据不提交到L1，而是存储在链下，牺牲部分数据可用性换取更高性能）。

  • L2的优势：

    1. 高吞吐量与低费用： 通过将计算和数据处理移至L2，显著提高了TPS，并大幅降低了用户的交易成本（gas费）。
    2. 兼容以太坊生态： 大多数L2与以太坊虚拟机（EVM）兼容，使得现有的以太坊DApps可以相对容易地迁移或部署到L2上,复用开发者和用户资源。
    3. 继承L1的安全性： 对于Rollups类方案，L2的安全性最终依赖于L1，无论是乐观汇总的欺诈证明还是ZK-Rollums的零知识证明，都需要L1来最终裁决,确保了L2资产和交易的安全性。

一层与二层的核心区别总结

特性 以太坊一层（L1） 以太坊二层（L2）
定位 主网，最终结算层，基础层 构建于L1之上的扩容方案，执行层/应用层
安全性 最高，由全球节点和共识机制保障 依赖于L1的安全性（如Rollups），或自身共识（侧链）
去中心化 高度去中心化 相对L1可能有所弱化（取决于具体实现），但努力保持
可扩展性 较低，TPS有限（~15-30 TPS） 高，TPS可提升数十倍至数百倍甚至更高
交易成本 较高，尤其在网络拥堵时 显著低于L1
数据可用性 数据直接存储在链上，高度可用 部分方案（如ZK-Rollups）可将数据存储链下，部分仍依赖L1
最终性 交易确认后即具最终性 交易在L2上快速确认，但最终性依赖于L1的确认
主要功能 提供基础安全、共识、结算服务 处理大量交易、降低成本、支持复杂应用

协同进化：以太坊未来的必然选择

以太坊一层与二层并非替代关系，而是相辅相成、协同共生的关系，L1如同坚实的地基，为整个生态系统提供最根本的安全保障和最终结算；L2则如同在地基上建造的高楼大厦，极大地拓展了可用空间和承载能力,让更多人能够便捷地使用以太坊的服务。

随着以太坊本身（如The Merge、Sharding等升级）的不断演进，以及L2技术的持续成熟和多样化，以太坊有望实现“L1负责安全与去中心化，L2负责性能与可扩展性”的理想格局，这种分层架构不仅能有效解决当前的可扩展性问题，还能为更多创新应用提供肥沃的土壤，推动区块链技术从“小众实验”走向“大规模应用”，真正实现“世界计算机”的愿景。