以太坊作为全球第二大公链，凭借其智能合约功能和庞大的开发者生态，成为了去中心化应用（DApp）和DeFi、NFT等赛道的核心基础设施，其底层设计中的“不可能三角”——去中心化、安全性和可扩展性之间的固有矛盾，逐渐成为制约其发展的瓶颈：随着用户数量和应用场景激增，网络拥堵、交易费用高企、确认速度缓慢等问题日益凸显，为破解这一难题，以太坊社区将目光投向了Layer2扩容解决方案，这一技术革新不仅被视为以太坊“万兆以太坊”愿景的核心支柱,更可能重新定义区块链的规模化应用边界。
以太坊的底层（Layer1）通过区块大小限制、出块时间（约13秒）和共识机制（PoW后转向PoS）等设计，确保了去中心化与安全性，但也限制了每秒可处理的交易数量（TPS），以太坊主网TPS仅约15-30，远低于Visa等传统支付系统（数万TPS），在2021年DeFi热潮和2023年NFT市场爆发期间，网络拥堵导致单笔 Gas 费用一度突破100美元，让小额用户和高频应用望而却步。
尽管以太坊通过“伦敦升级”“合并”（The Merge）等优化了Gas机制和能源效率，但Layer1的底层扩容空间有限，在此背景下，Layer2作为构建于以太坊主网之上的“扩容层”，通过将计算和存储压力从主网转移，在不牺牲去中心化和安全性的前提下，大幅提升交易处理能力,成为以太坊扩容的必然选择。
Layer2的本质是将交易执行从主网“卸载”到侧链，再将结果安全反馈给主网，其核心目标是通过“批量处理”“状态结算”等机制，实现交易速度的指数级提升和Gas费用的显著降低，主流的Layer2技术路线可分为以下几类：
状态通道是最早的Layer2方案之一，允许参与者在链下进行高频交易，仅在开启和关闭通道时与主网交互，典型案例包括比特币的闪电网络（Lightning Network）和以太坊的Raiden Network，用户在链下直接交易，无需等待区块确认，交易速度接近即时，Gas费用极低，但状态通道的局限性在于：仅支持预选参与者之间的点对点交易，难以扩展到复杂的公开应用场景。
侧链是与以太坊主网并行运行的独立区块链，通过“双向锚定”（Two-way Peg）机制与主网资产实现跨链转移，侧链拥有独立的共识规则和区块参数，可根据需求定制高TPS和低Gas费，如Polygon（原Matic Network）、Arbitrum等，但侧链的“安全性依赖”问题备受争议：它需要独立的验证者节点，若节点数量不足或被攻击，可能弱化去中心化特性，安全性低于以太坊主网。
Rollups被认为是Layer2的“终极解法”，其核心是将交易数据“压缩”后提交到主网，同时在链下执行计算，既保留了以太坊主网的安全性，又实现了性能提升，Rollups又分为两类：
Optimistic Rollups（乐观Rollups）
假设所有交易默认合法，仅在主网上提交交易数据的“承诺”（如状态根），并通过“欺诈证明”（Fraud Proof）机制惩罚恶意行为，若有人提交虚假交易，其他参与者可在主网上发起挑战，通过执行回滚纠正错误，典型代表包括Optimism、Arbitrum，其优势是与以太坊兼容性高，部署成本低；但缺点是需要“挑战期”（通常7天），提现速度较慢，且依赖社区监督欺诈行为。
ZK-Rollups（零知识Rollups）
利用零知识证明（ZKP）技术，在链下完成交易计算后，生成一个“证明”（Proof），向主网证明“所有交易合法且状态正确”，无需提交原始交易数据，由于ZKP的数学严谨性，ZK-Rollups无需挑战期，可实现即时提现，安全性更高，典型代表包括StarkWare（StarkNet）、zkSync、Polygon Zero，其瓶颈在于ZKP生成和验证的计算复杂度高，当前技术下对硬件要求较高，且开发难度较大。
随着技术成熟，Layer2生态已进入“百花齐放”阶段，据L2BEAT数据，截至2024年，主流Layer2总锁仓价值（TVL）已超过300亿美元，占以太坊生态TVL的约30%，日活跃用户数突破百万级。
尽管Layer2已取得显著进展，但仍面临三大核心挑战：
随着以太坊Dencun升级（通过“proto-danksharding”降低数据存储成本）、ZK技术的突破（如递归证明、通用ZK-EVM）以及Layer2间互操作协议的成熟，Layer2有望实现“万级TPS、毫秒级确认、接近零Gas费”的终极目标，支撑元宇宙、大规模社交网络等下一代应用落地。
