如何在 Layer3 上建造安全高效的 DEX_LAYER

撰文：康水躍，FoxTechCEO；林彥熹，FoxTechCTO

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。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Layer2DEX，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Layer1Solidity相比更強大的語言寫撮合引擎比如Rust；

美國國會研究人員：立法者需考慮數字貨幣立法將如何影響美元:金色財經報道，美國國會研究服務局在其題為“美元作為世界主要儲備貨幣”的報告中稱，不斷增長的加密貨幣空間的影響并沒有引起任何與美元地位有關的重大擔憂。報告承認，盡管“加密貨幣仍然是一個小而動蕩的利基市場”，但中央銀行數字貨幣（CBDC）正在興起。報告指出，迄今為止，尚無證據表明美元已脫離主要儲備貨幣。但是，國會不妨考慮一下包括制裁和數字貨幣在內的一系列政策領域的立法將如何影響美元。[2020/12/22 16:03:19]

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；

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；

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；

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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。

圖1:DEX從Layer1到Layer3的性能變化

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。

在美國眾議院聽證會喬治城大學法學教授表示：監管的重點應該在于數字代幣如何被對待:在美國眾議院金融服務委員會《檢查加密貨幣和ICO市場》的聽證會上，喬治城大學法學教授Chris Brummer博士表示，ICO將會成為區塊鏈行業的主要融資方式，但監管的重點應該在于數字代幣如何被對待，以及系統如何被監管。他還表示，許多ICO欺詐非常明顯，需要監管機構介入，更新法律法規，并且提供ICO白皮書指導。[2018/3/14]

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。

雕爺：區塊鏈將如何改變世界:在幣圈近期比較火的陳偉星和朱嘯虎的口水戰中，雕爺被一些人當成了“導火索”。雕爺對此作出了回應，他對于區塊鏈的態度十分中立，同時他也承認，自己在2014年就擁有比特幣。雕爺在自己的公眾號中闡明了自己的看法：區塊鏈可以傳遞原本無法分割的價值，區塊鏈創造價值必須依附于已經能夠真實創造價值且可以被驗證的商業場景。雕爺還稱，現在有大量資金涌入區塊鏈行業，一年后則會留下一些認真辦事的人。所以現在是投身區塊鏈行業的好時機，一年后也是。[2018/2/25]

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。

芝加哥商品交易所集團就比特幣期貨將如何推出做了更為具體的解釋:芝加哥商品交易所集團的股權產品負責人蒂姆-麥考特在接受外媒采訪時表示：“交易所已經采取了保護措施，如更高的保證金水平、限制頭寸和價格以抑制它即將推出的比特幣期貨的風險。”隨后芝加哥商品交易所還闡述了三個層面的細節即交易、市場數據和雙邊市場的缺乏。[2017/12/3]

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。

如何運用零知識證明將DEX接入到Layer3

DEX是很重要的一類Layer3應用。如果想在FoxTech開發的Layer3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FoxzkRollup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:Layer3DEX架構圖

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。Layer3DEX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。

Layer3DEX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:Layer3DEX的數據可用性DA

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