โซลูชันการสเกลของ Layer 2: Lightning Network, Rollups และอื่นๆ
เทคโนโลยีบล็อกเชนเผชิญกับความเค้นพื้นฐาน: คุณสมบัติที่ทำให้มันมีความปลอดภัยและกระจายตัว — ทุกโหนดตรวจสอบทุกธุรกรรม เก็บสำเนาที่สมบูรณ์ของบัญชีแยกประมาณ — ยังจำกัด throughput ของมัน Bitcoin ประมวลผลประมาณ 7 ธุรกรรมต่อวินาที (TPS) Ethereum ชั้นพื้นฐานจัดการประมาณ 15-30 TPS เมื่อเปรียบเทียบกับความจุของ Visa ที่ 65,000 TPS ความท้าทายด้าน scalability จึงชัดเจน
Layer 2 (L2) solutions แก้ไขความท้าทายนี้โดยย้ายการดำเนินการธุรกรรมออกจากบล็อกเชนหลัก (Layer 1) ขณะยังคงสืบทอดการรับประกันความปลอดภัยของมัน พวกเขาเป็นกลยุทธ์การสเกลหลักสำหรับทั้ง Bitcoin และ Ethereum และการทำความเข้าใจจึงเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการนำทางภูมิประเทศการเงินกลมสมัยใหม่
ปัญหาการสเกล
เหตุใดเราจึงไม่สามารถสร้างบล็อกที่ใหญ่ขึ้นได้
วิธีที่ง่ายที่สุดในการเพิ่มการผ่านคือการสร้างบล็อกที่ใหญ่ขึ้นหรือบ่อยขึ้น อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้สร้างการแลกเปลี่ยนโดยตรงกับการกระจายตัว:
- บล็อกที่ใหญ่ขึ้น ต้องการแบนด์วิดท์มากขึ้นในการแพร่กระจาย พื้นที่จัดเก็บมากขึ้นเพื่อรักษาและพลังการคำนวณมากขึ้นในการตรวจสอบ สิ่งนี้ยกระดับต้นทุนในการดำเนินการโหนดเต็ม ลดจำนวนผู้ตรวจสอบอิสระ
- บล็อกที่เร็วขึ้น ลดเวลาที่พร้อมสำหรับการแพร่กระจาย เพิ่มอัตราของบล็อกที่ถูกปฏิเสธและเอื้อให้เหมืองแร่/ผู้ตรวจสอบมีการเชื่อมต่อเครือข่ายที่ดีกว่า
ความเค้นนี้ถูกกำหนดอย่างเป็นทางการใน blockchain trilemma: คุณไม่สามารถเพิ่มความปลอดภัย scalability และการกระจายตัวพร้อมกันได้สูงสุด Layer 2 solutions พยายามแยกความเข้าใจ trilemma นี้โดยการเก็บชั้นฐานแบบกระจายตัวและปลอดภัยขณะเพิ่มชั้น execution ที่ปรับขนาดได้ด้านบน
สถาปัตยกรรมแบบเลเยอร์
- Layer 1 (L1): บล็อกเชนพื้นฐาน (Bitcoin, Ethereum) ให้ฉันทามติ ความพร้อมใช้งานของข้อมูล และการชำระบัญชีสุดท้าย ให้ความสำคัญต่อความปลอดภัยและการกระจายตัว
- Layer 2 (L2): โปรโตคอลที่สร้างบนส่วนบนของ L1 ซึ่งจัดการการดำเนินการธุรกรรม พวกเขาชำระคืนไปยัง L1 เป็นระยะ โดยสืบทอดการรับประกันความปลอดภัยของมัน ปรับให้เหมาะสมสำหรับ throughput และค่าธรรมเนียมต่ำ
- Layer 3 (L3): ชั้นเฉพาะแอปพลิเคชันที่สร้างบนส่วนบนของ L2 ปรับให้เหมาะสมเพิ่มเติมสำหรับกรณีใช้งานเฉพาะ (เกม ความเป็นส่วนตัว เป็นต้น)
Bitcoin Layer 2: Lightning Network
Lightning Network คืออะไร
Lightning Network คือ payment channel network ที่สร้างบน Bitcoin ช่วยให้การทำธุรกรรม Bitcoin ทันที เกือบฟรีโดยอนุญาตให้ฝ่ายต่างๆ ทำธุรกรรมนอกเชนและชำระยอดคงเหลือสุดท้ายบน Bitcoin blockchain เท่านั้น
วิธีการทำงาน
เปิดช่องสัญญาณ:
- สองฝ่าย (Alice และ Bob) สร้างธุรกรรม Bitcoin multi-signature ที่ล็อคเงินเข้าในที่อยู่ร่วม
- "funding transaction" นี้ถูกแพร่ไปยัง Bitcoin blockchain และยืนยัน
- หลังจากยืนยัน Alice และ Bob สามารถทำธุรกรรมระหว่างพวกเขาเองนอกเชน โดยอัปเดตการกระจายยอดคงเหลือของเงินที่ล็อค
ทำธุรกรรมนอกเชน:
- Alice และ Bob แลกเปลี่ยน "commitment transactions" ที่ลงนามแล้วซึ่งสะท้อนการแบ่งยอดคงเหลือในปัจจุบัน
- แต่ละธุรกรรม commitment สามารถแพร่ไปยัง blockchain เพื่อปิดช่องในสถานะปัจจุบันได้
- ธุรกรรมเกิดขึ้นทันที — พวกเขาเป็นเพียงการแลกเปลี่ยนข้อมูลที่ลงนามแล้วระหว่างสองฝ่าย โดยไม่ต้องยืนยันบล็อก
- ไม่มีขีดจำกัดในจำนวนธุรกรรมนอกเชน — ฝ่ายต่างๆ สามารถทำธุรกรรมนับพันครั้ง
ชำระเงินการกำหนดเส้นทาง: พลังของ Lightning Network ขยายไปไกลกว่าช่องสัญญาณโดยตรง หาก Alice มีช่องสัญญาณกับ Bob และ Bob มีช่องสัญญาณกับ Carol Alice สามารถจ่ายเงินให้ Carol ได้โดยกำหนดเส้นทางการชำระเงินผ่าน Bob — แม้ว่า Alice และ Carol จะไม่มีช่องสัญญาณโดยตรง เครือข่ายใช้ Hashed Time-Locked Contracts (HTLCs) เพื่อให้แน่ใจว่าการกำหนดเส้นทางไม่เกี่ยวข้องกับการไว้วางใจ: การชำระเงินถึงจุดหมายปลายทางแบบอะตอมมิกหรือล้มเหลวและเงินทั้งหมดจะถูกส่งคืน
ปิดช่องสัญญาณ:
- ฝ่ายใดฝ่ายหนึ่งสามารถปิดช่องสัญญาณได้โดยแพร่ commitment transaction ล่าสุดไปยัง Bitcoin blockchain
- บล็อกเชนชำระยอดคงเหลือสุดท้าย โดยแจกจ่ายเงินตามสถานะสุดท้ายที่ตกลงกัน
- หากฝ่ายหนึ่งพยายามแพร่ commitment ที่ล้าสมัย (พยายามอ้างเงินส่วนแบ่งที่ใหญ่ขึ้น) ฝ่ายอื่นสามารถส่ง "penalty transaction" ที่อ้างสิทธิ์เงินทั้งหมดในช่องได้
ประสิทธิภาพ Lightning Network
| เมตริก | มูลค่า |
|---|---|
| ความเร็วในการทำธุรกรรม | มิลลิวินาทีถึงวินาที |
| ค่าธรรมเนียมการทำธุรกรรม | โดยทั่วไปต่ำกว่า 1 satoshi (~$0.001) |
| ความจุ throughput | ล้าน TPS (ทางทฤษฎี) |
| ความจุเครือข่าย | |
| โหนด | ~16,000+ |
| ช่องสัญญาณ | ~75,000+ |
ข้อจำกัด
- ข้อจำกัดของสภาพคล่อง: การชำระเงินจำกัดโดยความจุของช่องสัญญาณตามเส้นทาง
- ข้อกำหนดออนไลน์: ฝ่ายทั้งสองต้องมีโหนดที่เชื่อมต่อเพื่อทำธุรกรรม (หรือใช้บริการ watchtower)
- การจัดการช่องสัญญาณ: การเปิดและปิดช่องสัญญาณต้องใช้ธุรกรรม Bitcoin บนเชน (และค่าธรรมเนียม)
- ความท้าทายด้านการกำหนดเส้นทาง: การค้นหาเส้นทางการชำระเงินที่มีประสิทธิภาพผ่านเครือข่ายยังคงเป็นปัญหาที่ซับซ้อน
Ethereum Layer 2: Rollups
Rollups เป็นกลยุทธ์การสเกลหลักสำหรับ Ethereum ซึ่งได้รับการสนับสนุนจาก Ethereum Foundation และนักพัฒนาหลัก พวกเขาดำเนินการทำธุรกรรมนอกเชนและโพสต์ข้อมูลธุรกรรมที่บีบอัดกลับไปยัง Ethereum L1 เพื่อการพร้อมใช้งานข้อมูลและการตรวจสอบ
Optimistic Rollups
วิธีการทำงาน:
- sequencer รวบรวมธุรกรรมจากผู้ใช้และดำเนินการนอกเชน
- sequencer โพสต์ข้อมูลธุรกรรมที่บีบอัดและ state root (สรุปของสถานะใหม่) ไปยัง Ethereum L1
- ระบบ "อย่างเหมาะสม" สมมติว่าธุรกรรมทั้งหมดถูกต้อง
- ช่วงเวลาในการจดชาติ (โดยทั่วไป 7 วัน) อนุญาตให้ใครก็ได้ส่ง fraud proof หากพวกเขาเชื่อว่าธุรกรรมนั้นไม่ถูกต้อง
- หากมีการยื่น fraud proof และยอมรับ ธุรกรรมที่ไม่ถูกต้องจะถูกยกเลิกและ sequencer ที่ไม่ซื่อสัตย์จะถูกลงโทษ
คุณสมบัติหลัก:
- EVM-compatible — สัญญาอัจฉริยะ Ethereum ที่มีอยู่สามารถปรับใช้โดยมีการเปลี่ยนแปลงน้อยหรือไม่มี
- ระยะเวลาการถอนตัว 7 วัน (เพื่ออนุญาต fraud proofs) — แม้ว่า "fast bridges" สามารถให้การถอนตัวเกือบทันทีได้โดยการยืนฮ์เงิน
- ต้นทุนแก๊สต่ำกว่า L1 — โดยทั่วไป 5-20 เท่าถูกกว่า
Optimistic Rollups หลัก:
| Rollup | TVL (2026) | คุณสมบัติที่น่าสังเกต |
|---|---|---|
| Arbitrum One | ~$18B | Largest L2 by TVL, Nitro tech stack |
| Optimism (OP Mainnet) | ~$8B | OP Stack (modular rollup framework) |
| Base | ~$12B | Coinbase-backed, OP Stack, large user base |
ZK-Rollups (Zero-Knowledge Rollups)
วิธีการทำงาน:
- prover รวบรวมและดำเนินการทำธุรกรรมนอกเชน
- prover สร้าง zero-knowledge proof (เรียกอีกอย่างว่า validity proof) — การพิสูจน์การเข้ารหัสว่าธุรกรรมทั้งหมดในแบตช์ถูกดำเนินการอย่างถูกต้อง
- การพิสูจน์และข้อมูลสถานะที่บีบอัดจะถูกส่งไปยัง verifier contract บน Ethereum L1
- verifier contract ตรวจสอบการพิสูจน์บนเชน หากถูกต้อง ชั้นปรับปรุงสถานะจะได้รับการยอมรับทันที
คุณสมบัติหลัก:
- ไม่มีช่วงเวลาในการจดชาติ — ธุรกรรมเป็นที่สิ้นสุดทันทีที่ได้รับการตรวจสอบการพิสูจน์บน L1
- การรับประกันความปลอดภัยที่แข็งแกร่งกว่า optimistic rollups (การพิสูจน์ทางคณิตศาสตร์เทียบกับแรงจูงใจทางเศรษฐกิจ)
- ในอดีตน้อยกว่า EVM-compatible แม้ว่า zkEVM เทคโนโลยีกำลังปิดช่องว่างนี้อย่างรวดเร็ว
- การสร้างการพิสูจน์เป็นการคำนวณที่ใช้ความเข้ม ต้องใช้ฮาร์ดแวร์เฉพาะ
ZK-Rollups หลัก:
| Rollup | ประเภท | คุณสมบัติที่น่าสังเกต |
|---|---|---|
| zkSync Era | zkEVM (Type 4) | EVM-compatible, native account abstraction |
| StarkNet | Custom VM (Cairo) | STARK proofs, custom language, high throughput |
| Polygon zkEVM | zkEVM (Type 2) | High EVM equivalence |
| Scroll | zkEVM (Type 2) | Community-driven, bytecode-level compatibility |
| Linea | zkEVM (Type 2) | Consensys-backed |
การเปรียบเทียบ Optimistic กับ ZK-Rollups
| แง่มุม | Optimistic Rollups | ZK-Rollups |
|---|---|---|
| รูปแบบความปลอดภัย | Fraud proofs (economic) | Validity proofs (mathematical) |
| เวลาการถอนตัว | ~7 วัน (native) | นาทีถึงชั่วโมง |
| ความเข้ากันได้ EVM | High (near-identical) | Improving (zkEVM) |
| ต้นทุนการพิสูจน์ | ไม่มี (only if challenged) | High (proof generation) |
| ข้อมูลบน L1 | Full transaction data | Compressed state diffs |
| ความเก่า | More mature | Rapidly advancing |
| ประหยัดแก๊ส | 5-20x vs L1 | 10-50x vs L1 |
แผนงาน Rollup
วิสัยทัศน์ระยะยาวของ Ethereum คือ rollup-centric roadmap โดยที่:
- ชั้นพื้นฐาน Ethereum มุ่งเน้นไปที่ฉันทามติ ความปลอดภัย และ ความพร้อมใช้งานของข้อมูล (จัดเตรียมที่เก็บข้อมูลราคาถูกสำหรับ rollups)
- EIP-4844 (Proto-Danksharding) ซึ่งเปิดใช้งานเมื่อเดือนมีนาคม 2024 ได้แนะนำธุรกรรม "blob" ซึ่งลดต้นทุนข้อมูล L2 อย่างมากโดยจัดเตรียมพื้นที่ข้อมูลเฉพาะสำหรับ rollups
- Full Danksharding (การอัปเกรดในอนาคต) จะขยายความพร้อมใช้งานข้อมูล โดยลดต้นทุน L2 ได้อีกหนึ่งลำดับขนาด
- กิจกรรมของผู้ใช้ส่วนใหญ่เกิดขึ้นบน L2 rollups โดย L1 ทำหน้าที่เป็นชั้นการชำระบัญชีและความพร้อมใช้งานข้อมูล
State Channels
แนวคิด
State channels (Lightning Network เป็นประเภทเฉพาะของ state channel) อนุญาตให้ผู้เข้าร่วมทำธุรกรรมหลายรายการนอกเชนและส่งผลลัพธ์สุดท้ายเท่านั้นไปยัง blockchain พวกเขาเหมาะสำหรับสถานการณ์ที่ฝ่ายเดียวกันโต้ตอบซ้ำแล้วซ้ำเล่า
วิธีการทำงาน
- ผู้เข้าร่วมล็อคเงินในสัญญาที่มีลายเซ็นหลายรายบน chain
- พวกเขาแลกเปลี่ยนการอัปเดตสถานะที่ลงนามแล้วนอกเชน
- เมื่อทำเสร็จแล้ว สถานะสุดท้ายจะถูกส่งไปยัง blockchain เพื่อการชำระบัญชี
ข้อดี
- ธุรกรรมเกือบทันที
- เกือบฟรี (ไม่มีต้นทุนแก๊สบน chain สำหรับธุรกรรมระดับกลาง)
- ความเป็นส่วนตัว (ธุรกรรมระดับกลางไม่ได้เผยแพร่บน chain)
ข้อจำกัด
- ต้องการให้ผู้เข้าร่วมออนไลน์ (หรือใช้บริการ watchtower)
- เหมาะสำหรับชุดผู้เข้าร่วมคงที่เท่านั้น
- การเปิดและปิดช่องสัญญาณต้องใช้ธุรกรรมบน chain
- ไม่เหมาะสำหรับสัญญาอัจฉริยะทั่วไป
Sidechains
Sidechain คืออะไร
Sidechain เป็น blockchain ที่เป็นอิสระซึ่งทำงานแบบขนานกับเชนหลัก เชื่อมต่อด้วย two-way bridge ที่อนุญาตให้ถ่ายโอนสินทรัพย์ระหว่างพวกเขา ไม่เหมือนกับ rollups sidechains มีกลไกฉันทามติและแบบจำลองความปลอดภัยของตัวเอง — พวกเขาไม่สืบทอดความปลอดภัยจากเชนหลัก
ตัวอย่าง
- Polygon PoS: ดั้งเดิมเปิดตัวเป็น sidechain ถึง Ethereum (ปัจจุบันพัฒนาไปทาง zkEVM rollup) ใช้ validator set ของตัวเองพร้อมบริดจ์ไปยัง Ethereum
- Liquid Network: Bitcoin sidechain ที่ออกแบบมาเพื่อธุรกรรมที่เร็วขึ้น และเป็นส่วนตัวมากขึ้นระหว่างการแลกเปลี่ยนและผู้ค้าสถาบัน
- Rootstock (RSK): Bitcoin sidechain ที่รองรับสัญญาอัจฉริยะที่เข้ากันได้กับ Ethereum merged-mined กับ Bitcoin
Sidechains กับ Rollups
| แง่มุม | Sidechains | Rollups |
|---|---|---|
| ความปลอดภัย | Validator set เป็นของตัวเอง | สืบทอด L1 security |
| สมมติฐานความไว้วางใจ | Trust sidechain validators | Trust L1 + proof system |
| ความเป็นอิสระ | Fully independent chain | Depends on L1 for data/settlement |
| ประสิทธิภาพ | High (independent consensus) | High (off-chain execution) |
| ความเสี่ยง | Bridge hack = total loss | L1-level security guarantees |
การแยกความแตกต่างหลักคือความปลอดภัย: หากชุด validator ของ sidechain ถูกยิงสัญญา สินทรัพย์ทั้งหมดใน sidechain จะมีความเสี่ยง หากตัว sequencer ของ rollup ถูกยิงสัญญา ผู้ใช้สามารถออกจากระบบไปยัง L1 ได้โดยใช้ข้อมูลที่โพสต์บน chain
Validiums และ Volitions
Validium
Validium คล้ายกับ ZK-rollup แต่แทนที่จะโพสต์ข้อมูลธุรกรรมไปยัง Ethereum L1 มันจัดเก็บข้อมูล นอก chain (โดยทั่วไปกับ Data Availability Committee) สิ่งนี้ลดต้นทุนลงอีก แต่นำเสนอสมมติฐานความไว้วางใจ — ผู้ใช้ต้องไว้วางใจผู้รักษา off-chain data
ตัวอย่าง: StarkEx (ใช้โดย dYdX v3, Immutable X) การกำหนดค่าบางอย่างของ zkSync
Volition
Volition ให้ผู้ใช้เลือกระหว่างการจัดเก็บข้อมูลบน chain (rollup mode ต้นทุนสูงกว่า ความปลอดภัยสูงสุด) หรือนอก chain (validium mode ต้นทุนต่ำกว่า การรับประกันความปลอดภัยต่ำกว่า) ตามแต่ละธุรกรรม
การเปรียบเทียบ Layer 2 Solutions
| โซลูชัน | ความปลอดภัย | ความเร็ว | ต้นทุน | ความซับซ้อน | เหมาะสำหรับ |
|---|---|---|---|---|---|
| Lightning Network | High (Bitcoin L1) | มิลลิวินาที | Near-zero | High (channels) | Payments |
| Optimistic Rollups | High (L1 + fraud proofs) | วินาที | Low | Medium | General DeFi |
| ZK-Rollups | Highest (L1 + validity proofs) | วินาที | Very low | High | General purpose |
| State Channels | High (L1 settlement) | Instant | Near-zero | High | Repeated interactions |
| Sidechains | Medium (own validators) | วินาที | Low | Low | Gaming, NFTs |
| Validiums | Medium (off-chain data) | วินาที | Lowest | High | High-throughput apps |
ระบบนิเวศ L2 ในปี 2026
ระบบนิเวศ Layer 2 ได้พัฒนาอย่างมาก ในช่วงต้นปี 2026:
- **Total Value Locked (TVL) ใน