如何在 Layer3 上建造安全高效的 DEX_LAYER:DEX

撰文：康水躍，Fox Tech CEO；林彥熹，Fox Tech CTO

Layer3 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（dApps）。Layer3 是以太坊擴容生態系統的一項偉大工程創新。如果說 Layer2 的出現解決了通用型擴容問題，那么 Layer3 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 Layer2 上的去中心化交易所 DEX，那為什么還需要在 Layer3 上建立 DEX 呢？大多數建立在 Layer2 上的 DEX 均采用 AMM 模式，少數采用訂單簿模式的 Layer2 DEX，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，Layer3 上 DEX 的交易速度、成本都會有更好的用戶體驗。

Layer3 完全可以建造出安全高效的 DEX 的原因有以下幾點：

Layer3 的 DEX 可采用與 Layer1 Solidity 相比更強大的語言寫撮合引擎比如 Rust；

觀點：英國加密監管的關鍵因素是如何處理零售問題:4月5日消息，在IFGS會議的第二天，金融服務行業集團Shearman & Sterling全球負責人Barnaby Reynolds在“Crypto重啟：2021年及未來”的發言中，淡化了英國財政部日前關于英國穩定幣使用的監管聲明的重要性。Reynolds稱：英國正在考慮如何監管加密貨幣，但昨天宣布將穩定幣納入支付體系的聲明相對沒有太大影響。就加密貨幣監管而言，倫敦和紐約是值得關注的兩個重要市場，因為這兩個市場是全球“脈搏”所在。Reynolds解釋說，英國的關鍵因素是如何處理零售問題。英國對加密貨幣交易的禁令是爭議所在，因為零售市場非常希望進入加密貨幣市場。

此前消息，英國財政部在官網宣布推出一系列舉措，將把穩定幣視為一種有效的支付方式，作為使英國成為全球加密資產技術和投資中心的計劃的一部分。（Finextra）[2022/4/5 14:05:21]

Layer3 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；

Layer3 的 TPS 相比 Layer2 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；

中央財經大學郭田勇：應深入研究如何用數字人民幣組建更多功能:中央財經大學中國銀行業研究中心主任郭田勇表示，在數字化的浪潮下，貨幣作為一種支付媒介，其本身的數字化是必然趨勢。考慮到傳統貨幣印制發行成本高、不易攜帶等局限，數字貨幣以其獨特的優勢，極大降低了交易成本。郭田勇指出，數字貨幣如果由政府或者中央銀行來主導，必須協同好同原有銀行體系為主導的支付關系。目前，中國的數字貨幣屬于M0范疇，從金融學角度看，M0并不具有貨幣創造的能力，在整個貨幣儲存量中占比也很小，因此，數字人民幣的范圍還非常有限，未來如何用數字人民幣組建更多的功能，將其推向更大的領域，值得深入研究。這是一個循序漸進的過程，要把握好節奏。郭田勇稱，數字人民幣前期推進比較成功，有利于提升人民幣國際化程度。隨著中國經濟實力增強，人民幣國際業務更為廣泛。面對龐大的國際結算量，數字貨幣高支付效率的優點更易凸顯。（中國新聞網）[2021/7/7 0:32:14]

Layer3 與 Layer2 一樣，二者的的共識層均由 Layer1 擔當，安全性等級足夠高；

CFTC技術團隊正嘗試了解應如何處理DeFi:美國商品期貨交易委員會（CFTC）的技術咨詢委員會正在嘗試了解應如何處理DeFi。該委員會周一主持了一場演講，題為”DeFi的增長和監管挑戰”，演講者是法學教授Aaron Wright和律師Gary DeWaal。Wright總結了DeFi的優勢，即通過自動化多個相關流程，可以為更多的人提供成本更低的服務。此外，演講者提及DeFi具有潛在風險，如高技術準入壁壘等。對于“如果DeFi平臺非法運作，當局應該追究誰的責任”，DeWaal表示，這是一個難以逾越的法律障礙。次要責任可能會威脅到使用或參與DeFi協議的廣泛人群。（cointelegraph）[2020/12/15 15:12:05]

Layer3 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。

英格蘭銀行正在探討如何將CBDC引入現有市場:英格蘭銀行（BoE）正在權衡發行以英鎊為單位的央行數字貨幣（CBDC）的利弊。他們剛發布了一份長達57頁的報告，探討了如何將CBDC引入現有市場，既充當價值存儲又用于日常交易。據悉，英國中央銀行逐漸意識到，數字英鎊可能會破壞當前的銀行體系。但是，數字貨幣可以利用最新的金融科技，使消費者更輕松快捷地進行交易。（Cointelegraph）[2020/3/13]

圖 1: DEX 從 Layer 1 到 Layer3 的性能變化

目前區塊鏈基礎設施主要分為 Layer0、Layer1、Layer2、Layer3 四層。這些“Layer”到底指什么呢？我們最熟悉的 Layer1，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。Layer1 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 Layer0，其主要應用便是各式各樣的跨鏈橋。

國際貨幣基金組織主席：最終幸存下來的加密資產可能會對人們如何儲蓄產生重大影響:據bitcoinist消息，國際貨幣基金組織（IMF）主席拉加德（Christine Lagarde）在其新的博客文章中表示，最終幸存下來的加密資產可能會對我們如何儲蓄，投資和支付賬單產生重大影響。拉加德指出了加密貨幣能夠進行快速和廉價的跨境金融交易的好處，并稱比特幣的基礎技術——分布式賬本技術可能會改變金融市場的運作方式。此外，拉加德指出，智能合約的革命性，可以移除中間商，而區塊鏈技術能夠安全地存儲重要文件。最后，拉加德指出，在發展中的經濟體，這種進步可以幫助確保產權，增加市場信心并促進投資。[2018/4/18]

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 Layer2 擴容方案。

在這種多層結構的設計里，Layer1 為 Layer2 提供共識并保障交易安全，而 Layer2 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。Layer3 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。Layer3 能在 Layer2 的基礎上進一步做數據壓縮，再通過 Layer2 將證明打包回 Layer1 進行鏈上驗證，從而實現比 Layer2 更加快速和低成本的交易。

在 Laye2 完成了通用型擴容目的之后，開發者和用戶將轉入 Layer3 以獲得更加定制的功能以及更高的性能，因此預計 Layer3 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 Layer2 上實現。Layer3 將給這些應用帶來更多的可能性、更大的想象空間。

DEX 是很重要的一類 Layer3 應用。如果想在 Fox Tech 開發的 Layer3 上建造一個名叫 OX Exchange 的 DEX，那么實現這個目的最關鍵的技術是什么？在 Layer3 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 OX Exchange 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（transaction），而這樣的每一筆交易都會被提交到 Layer2 節點當中，并通過 zkEVM 執行。

在具體的實現方面，在 Layer2 特定部署的智能合約會與 Layer3 的應用進行交互。而接收到來自 Layer3 的批量交易之后，Layer2 的 Fox 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 Layer1 鏈上，通過鏈上合約的驗證，接受狀態更新。

Layer2 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 Layer2 的 Fox zkRollup 進行交互，從而利用 Fox 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，Layer2 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 Layer3 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。

圖 2: Layer3 DEX 架構圖

在所有 Web 3.0 項目中，數據可用性 (Data Available) 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。Layer3 DEX 由于采用專有的數據可用性（DA），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。

Layer3 DEX 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。在像 Fox 這樣的 zk-Rollup 的例子中，以太坊共識層提供為 Layer3 應用提供最好的安全性。

圖 3: Layer 3 DEX 的數據可用性 DA

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