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开发者社区，成为了去中心化应用（DApps）和金融（DeFi）生态系统的基石，随着用户和应用数量的激增，以太坊主网（即L1层）面临着日益严峻的可扩展性挑战——交易速度慢、 gas费用高昂等问题一度成为制约其发展的瓶颈，为了解决这些问题，以太坊社区提出了多层次扩展方案，其中L2网络（Layer 2，二层网络）应运而生，成为以太坊扩展战略的核心，以太坊L1网络和L2网络究竟有何区别？它们又是协同工作的呢？
以太坊L1网络：坚实的基础层
以太坊L1网络,即我们通常所说的“以太坊主网”，是以太坊生态的基础层或结算层，它承担着以下核心职责：
- 安全性：L1网络由全球成千上万个全节点共同维护，拥有极高的安全性，它通过工作量证明（PoW，未来将转向权益证明PoS）共识机制，确保所有交易和智能合约执行的最终性和不可篡改性，这是整个以太坊生态信任的基石。
- 最终性：一旦交易在L1网络得到确认，就被认为是最终确定的，几乎不可能被逆转。
- 数据可用性：L1网络存储了所有交易的历史数据，确保任何人都可以验证链上状态和交易历史。
- 智能合约执行：虽然L1可以执行智能合约，但随着网络拥堵，其执行效率和成本会大幅下降。
L1网络的可扩展性是其固有挑战，每个区块能处理的交易量有限，导致高峰期gas费飙升，交易确认缓慢。
以太坊L2网络：构建于L1之上的扩展引擎
为了解决L1的可扩展性问题,L2网络被设计出来，L2是构建在以太坊L1之上的协议层，它通过将大量的计算和数据处理移出L1，从而显著提高交易吞吐量并降低成本，L2网络可以类比为“城市中的高速路网”，它们依托于L1这条“主干道”，但自身拥有更高的通行效率。
L2网络的核心思想是“将计算移到链下，将结算和数据可用性留在链上”，常见的L2技术方案包括：
- 状态通道（State Channels）：如Lightning Network（用于比特币，理念类似）和Raiden Network（用于以太坊），参与者可以在链下进行多次交易，仅在开启和关闭通道时与L1交互。
- 侧链（Sidechains）：如Polygon PoS，拥有独立的共识机制，与L1双向锚定，资产可以在L1和侧链之间转移。
- Rollups（汇总）：目前最主流的L2方案，包括Optimistic Rollups（乐观汇总）和ZK-Rollups（零知识汇总）。
- Optimistic Rollups：假设所有交易都是有效的，只在L1上提交交易数据的哈希值和状态根，如果在规定时间内无人提出挑战，交易即被确认，这提高了效率，但存在一定的延迟性。
- ZK-Rollups：使用零知识证明技术，向L1证明一批交易的有效性，而不需要将所有交易数据都发布到L1，这提供了更高的安全性和更快的最终性，但技术实现更复杂。
L1与L2的核心区别
| 特性 | 以太坊L1网络 (主网) | 以太坊L2网络 (Layer 2) |
|---|---|---|
| 定位 | 基础层、结算层、最终层 | 扩展层、执行层 |
| 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，自身共识机制较弱或不独立 |
| 可扩展性 | 较低，TPS（每秒交易数）有限，gas费用高 | 高，TPS大幅提升，gas费用显著降低 |
| 交易速度 | 相对较慢，区块确认时间较长（约12-15秒） | 快，交易确认时间短至毫秒级或秒级 |
| 数据存储 | 存储所有完整交易数据，保证数据可用性 | 通常只将交易数据或证明提交到L1，存储效率更高 |
| 智能合约 | 原生支持，是智能合约的最终执行环境 | 可以支持智能合约，但执行环境依赖于L1的规则 |
| 去中心化 | 高度去中心化 | 去中心化程度因具体实现方案而异，可能略低于L1 |
| 最终性 | 强最终性，一旦确认不可逆 | 最终性依赖于L1，Optimistic Rollups有挑战期，ZK-Rollups接近最终性 |
L1与L2的协同工作：并非取代，而是增强
L2网络的兴起并非要取代L1,而是为了增强和补充L1的能力，它们之间是一种协同关系：
- L1为L2提供安全基石：L2网络将交易数据或证明提交到L1，利用L1强大的算力和去中心化特性来保证自身交易的安全性和最终性，L1就像L2的“最高法院”，负责处理争议和最终裁决。
- L2为L1分担执行压力：L2处理绝大部分的交易执行和状态更新，大大减轻了L1的负担，使得L1可以专注于其核心任务：保障安全、提供最终结算和维护数据可用性。
- 用户体验提升：对于用户而言，通过L2进行交易，可以享受到更快的速度和更低的费用，同时资产的安全性仍然由L1背书，实现了“鱼与熊掌兼得”。
以太坊L1网络是整个生态的基石,提供了无与伦比的安全性和最终性，但其可扩展性瓶颈日益凸显，L2网络作为创新的扩展解决方案，通过将计算和数据处理移至链下，有效提升了交易效率和降低了成本，同时继承了L1的安全性。
