如何在Layer3上建造安全高效的DEX_LAYER:EFI

原文作者：FoxTechCEO康水躍，FoxTechCTO林彥熹

Layer?3?概念目前在區塊鏈社區備受關注，被許多人視為革命性的進步，因為開發者可以在區塊鏈平臺之上創建各式各樣的智能合約和去中心化應用。Layer?3?是以太坊擴容生態系統的一項偉大工程創新。如果說?Layer?2?的出現解決了通用型擴容問題，那么?Layer?3?的出現則解決了更加高速、更加低成本、定制化的擴容問題。

目前已經有不少建立在?Layer?2?上的去中心化交易所?DEX，那為什么還需要在?Layer?3?上建立?DEX?呢？大多數建立在?Layer?2?上的?DEX?均采用?AMM?模式，少數采用訂單簿模式的?Layer?2DEX，比如?ZigZag，其交易成本比?CEX?高出一截。不管是?AMM?模式還是訂單簿模式，Layer?3?上?DEX?的交易速度、成本都會有更好的用戶體驗。

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Layer?3?完全可以建造出安全高效的?DEX?的原因有以下幾點：

Layer?3?的?DEX?可采用與?Layer?1Solidity?相比更強大的語言寫撮合引擎比如?Rust；

Layer?3?能高度定制，簡化用戶交易步驟，不必在每次下單都調用錢包授權；

Layer?3?的?TPS?相比?Layer?2?再次提升?100?倍數量級，成本再次降低?1/100?數量級，支持?Orderbook?模式；

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Layer?3?與?Layer?2?一樣，二者的的共識層均由?Layer?1?擔當，安全性等級足夠高；

Layer?3?有獨立的數據可用性層，鏈外交易與資產狀態的可見性均能輕易獲知、獲得；

用戶可以使用?EOA?錢包或者智能合約錢包實現資產自托管，更好保障資產安全。

區塊鏈基礎設施的分層結構

目前區塊鏈基礎設施主要分為?Layer?0、Layer?1、Layer?2、Layer?3?四層。這些“Layer”到底指什么呢？我們最熟悉的?Layer?1?，通常指的是區塊鏈的主網絡，無需通過中心化客戶端服務器即可通過每個節點P2P進行連接與交易，其中以太坊最為典型。每筆交易都會注冊為一個區塊并存儲在分布式數據庫中。Layer?1?是這?4?個?Layer?里最早出現。為了實現資產跨鏈，出現了?Omnichain?互操作協議，也就是?Layer?0?，其主要應用便是各式各樣的跨鏈橋。

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經典的區塊鏈?Trilemma“三難困境”是指在相同一個?layer?里的不同解決方案，在去中心化、可擴展性、安全性三個方面，難以同時高度滿足。典型案例是?ETH?選擇了去中心化和安全性從而犧牲了可擴展性，而像許多后來的公鏈則是依賴去中心化程度較低的框架實現更高的?TPS。正因為有“三難困境”的存在，之后隨著交易數量的增加，不可避免出現了交易延遲和費用飆升問題。為了解決網絡擁堵，開發者們提出了基于?OP?或者?ZK?的?Layer?2?擴容方案。

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在這種多層結構的設計里，Layer?1?為?Layer?2?提供共識并保障交易安全，而?Layer?2?將計算從主區塊鏈上分離出來作為相對獨立的執行層，最大限度地減少延遲并降低交易費用。Layer?3?在用戶和底層區塊鏈技術之間提供了一個抽象層，使用戶更容易與?dApps?和智能合約互動，同時通過底層區塊鏈確保其安全。Layer?3?能在?Layer?2?的基礎上進一步做數據壓縮，再通過?Layer?2?將證明打包回?Layer?1?進行鏈上驗證，從而實現比?Layer?2?更加快速和低成本的交易。

在?Laye?2?完成了通用型擴容目的之后，開發者和用戶將轉入?Layer?3?以獲得更加定制的功能以及更高的性能，因此預計?Layer?3?將出現豐富多彩的大型應用。目前有一大批?dApps?正在使用去中心化技術將Web2各式各樣的商業模式搬到?Layer?2?上實現。Layer?3?將給這些應用帶來更多的可能性、更大的想象空間。

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如何運用零知識證明將?DEX?接入到?Layer?3?

DEX?是很重要的一類?Layer?3?應用。如果想在Layer?3?上建造一個名叫?OXExchange?的?DEX，那么實現這個目的最關鍵的技術是什么？在?Layer?3?部署這樣的去中心化交易所，零知識證明的使用最為關鍵。

從交互邏輯上來看，用戶在?OXExchange?當中的操作，會以調用智能合約的形式實現，也就是說每一次買入賣出訂單都會轉化為對合約函數的一次調用交易，而這樣的每一筆交易都會被提交到?Layer?2?節點當中，并通過?zkEVM?執行。

在具體的實現方面，在?Layer?2?特定部署的智能合約會與?Layer?3?的應用進行交互。而接收到來自?Layer?3?的批量交易之后，Layer?2?的節點會進行?zkrollup?的證明生成，包括拆分?opcode?并生成電路，之后依據零知識證明算法證明執行的正確性。最終將生成的執行正確性證明提交到?Layer?1?鏈上，通過鏈上合約的驗證，接受狀態更新。

Layer?2?的?zkrollup?提供的服務可以獲得更低的延遲，更好的用戶體驗。具體來講，OX?需要與位于?Layer?2?的zkRollup?進行交互，從而利用?Layer?2??的“打包”來獲得更大的吞吐量。OX?可以提供豐富的前端操作界面，底層復雜的交互邏輯完全對用戶透明，用戶可以像在所有的?DEX?當中那樣，連接Web3錢包就直接使用?DEX?的各種服務。

從這個過程當中可以看出，Layer?2?的?zkRollup?層依舊在承擔著鏈下執行計算，鏈上提交證明更新狀態的職責，而?Layer?3?則主要負責執行更為具體的直接與用戶交互的訂單引擎功能。通過將復雜的計算從鏈上分層次執行，可以高效地提高效率，讓交易成本以及吞吐量發生質的變化，用戶體驗也因此得到顯著提升。

如何通過數據可用性?DA?來保障用戶資產安全

在所有?Web3.0?項目中，數據可用性(DataAvailable)都扮演至關重要的角色。包括中心化交易所?CEX?在內的所有傳統應用通常都不會使用?DA，因此用戶數據透明度極低零，而?CEX?用戶的資產安全等級完全取決于交易所做惡與否。Layer?3DEX由于采用專有的數據可用性，所以在極大降低用戶手續費的同時，也保障了用戶交易數據、資產安全。

Layer?3DEX?具備高吞吐量，這意味著有海量的數據需要處理。這些數據采用“DA?層L2”的混合存儲模式以兼顧的效率與安全性。部署在L2的合約只需要紀錄少數關鍵的數據以及一個?Merkel?根，而過程中的所有其他數據將記錄在?DA?層。當用戶與L3的應用交互時，交互過程中的原始數據將存入?DA?層，而?DA?層會對更新后的數據計算新的?Merkel?根；與此同時，L3應用也會向L2的合約發送一個證明，合約將由此檢查?Merkel?根更新的正確性。這樣的機制可以確保L2合約的狀態與?DA?層的一致性，即保證記錄的狀態始終是正確的。

中心化應用的數據就像黑箱，而有了?DA?層的L3應用就像用一個既透明又安全的保險箱。L3應用的用戶不用擔心項目方跑路或破產，因為他們資產的安全性不再依托于項目方而是依托于以太坊三層?Layer，以太坊共識層提供為?Layer?3?應用提供最好的安全性。

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