Layer0 đại diện cho tài nguyên nền tảng và truyền thông, Layer1 là tên gọi khác của blockchain cơ sở. Cơ chế đồng thuận của Layer1 quyết định quy tắc sử dụng tài nguyên của Layer0. Layer0 và Layer1 cùng được gọi là on-chain. Layer2 tồn tại tương đối so với Layer1 và là thuật ngữ chung cho một loạt giải pháp mở rộng off-chain.
Sau sự bùng nổ của DeFi vào năm 2021, khối lượng giao dịch Ethereum liên tục đạt mức cao kỷ lục. Nhu cầu mạng lớn và chi phí tăng nhanh, cùng với phí gas quá cao và thời gian xác nhận quá lâu, khiến người dùng vô cùng khó chịu, đòi hỏi cấp thiết phải nâng cao khả năng mở rộng mạng. Sự xuất hiện của hệ thống Layer2 là do Layer1 gặp phải giới hạn về khả năng mở rộng. Các giải pháp mở rộng Layer1, như điều chỉnh kích thước khối Bitcoin, giới thiệu SegWit, chuyển đổi từ PoW sang PoS của Ethereum 2.0, sharding, đều được thực hiện ở cấp Layer1. Tuy nhiên, tiến trình mở rộng Layer1 diễn ra chậm và không có sự cải thiện đáng kể về hiệu suất, khiến mọi người bắt đầu chuyển hướng sang Layer2 để tìm kiếm hy vọng.
Mở rộng Layer2 không thay đổi giao thức blockchain, nghĩa là không can thiệp vào bất kỳ tính năng phi tập trung hoặc bảo mật nào của Layer1, mà cung cấp chức năng và hiệu suất mới thông qua tương tác giữa hợp đồng thông minh on-chain và dữ liệu off-chain. Nói ngắn gọn, hợp đồng thông minh sẽ được thực thi trước trên Layer2, sau đó dữ liệu mới được ghi vào Layer1. Hiện tại, phần lớn thảo luận về Layer2 tập trung vào Layer2 của Ethereum để cải thiện hiệu suất mạng Ethereum.
Ethereum hy vọng giải quyết "nghịch lý ba bên" về khả năng mở rộng bằng cách sử dụng đồng thời giải pháp Layer1 và Layer2. Sharding là giải pháp Layer1 của Ethereum, trong khi các giải pháp Layer2 bao gồm: Kênh trạng thái (State Channels), Sidechains, Plasma và Rollups.
Rollups hiện là giải pháp mở rộng phổ biến nhất, được chia thành hai loại: Optimistic Rollups sử dụng bằng chứng gian lận (Fraud Proof), với các dự án tiêu biểu là Arbitrum và Optimism; và ZK Rollups sử dụng bằng chứng hợp lệ (Validity Proof), yêu cầu mọi giao dịch gửi lên mạng chính Layer1 phải thông qua bằng chứng không kiến thức (zero-knowledge proof), với các đại diện là ZKSync và StarkNet. Bốn dự án này hiện là những dự án Layer2 hàng đầu.
Cả hai hệ sinh thái OP (Optimistic) và ZK (Zero-Knowledge) đều có sự hỗ trợ mạnh mẽ từ các nguồn vốn lớn. Các tổ chức đầu tư crypto hàng đầu như a16z và Paradigm đều đặt cược vào cả hai. Hiện tại, hệ OP trưởng thành hơn, với Arbitrum dẫn đầu về TVL, bỏ xa các dự án ZK như ZKSync và StarkNet. Tuy nhiên, khả năng cải thiện hiệu suất của ZK vẫn rất ấn tượng, vượt xa OP, nhưng do không hỗ trợ EVM một cách tự nhiên và bị giới hạn về trường hợp sử dụng, hệ sinh thái của nó vẫn tụt hậu so với OP.
