以太坊:一分鐘了解以太坊layer2擴容

Ethereum二層擴容是怎么回事？Optimism、xDai、OMG和Loopring等項目之間又有什么區別？接下來我們將回答這些問題。

擴容的必要性

自以太坊網絡推出以來，以太坊的擴容是討論最多的話題之一。關于擴容的爭論總是在以太坊網絡出現重大擁堵后上演。

最早出現這樣的爭論是在2017年的加密牛市，名聲不那么好的CryptoKitties與ICO，堵塞了整個以太坊網絡，造成gas費的大幅飆升。

今年，網絡擁堵又來了，且更為嚴重，這一次是由DeFi和流動性挖礦的火熱造成的。有一段時間，即使支付高達500多gwei的gas費，也會出現一時無法驗證交易的情況。

說到以太坊或其他區塊鏈的擴展，主要有2種方式：擴展基礎層本身，或將部分工作放到layer2上，以實現網絡的擴容。

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Layer1擴展VSLayer2擴展

Layer1是標準的基礎共識層，目前幾乎所有的交易都在這一層結算。“層”的概念不是以太坊特有的，其他區塊鏈也有這樣的概念，如Bitcon或Zcash。?

Layer2是建立在Layer1之上的另一層。這里有幾個重要的點。Layer2不需要對Layer1進行任何改變，只需利用Layer1現有的組成部分建立在它之上即可。Layer2還可通過將其狀態錨定到Layer1來享用Layer1的安全性。

以太坊目前在其基礎層上每秒可以處理約15筆交易。Layer2的擴展可以大幅增加交易數量。根據解決方案，能達到2000-4000筆交易/秒。

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那Ethereum2.0呢？那也是對以太坊進行擴容的嗎？

是的，Ethereum2.0引入了POS和分片，這將大幅提高基礎層的交易吞吐量。

這是否意味著Ethereum2.0發布后，我們就不需要Layer2的擴展了？

并非如此，即使有了分片，Ethereum仍然需要Layer2的擴展，以便在未來能夠處理每秒數十萬甚至數百萬量級的交易。

這也是著名的“可擴展性三難”問題。理論上，我們可以跳過layer2，專注于擴展基礎層，但需要高度專業化的節點來處理增加的工作量，這樣會造成更高程度的中心化，從而降低網絡的安全性和抗審查性能。

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保證可擴展性決不能以犧牲安全性和去中心化為代價，在未來的發展中我們只能采用Layer1和Layer2擴展相結合的方式。

Layer2擴展解決方案

Layer2擴展是指通過處理鏈下交易來幫助提高Layer1性能的解決方案的統稱。Layer2主要是可以提高交易速度和交易吞吐量。除此之外，還可以大大降低gas費。

當涉及到具體的擴容解決方案時，有多種選擇。其中一些方案目前就可以使用，并且可以在短、中期內提高以太坊網絡的吞吐量。

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一些擴展解決方案是針對特定應用的，例如，支付通道。其他的方案比如OptimisticRollup，可以用于任何任意合約的執行。

為了更好地理解這些差異，讓我們來探討一下最流行的layer2擴展解決方案。

通道

通道是最早被人們廣泛討論的擴展解決方案之一，它可以讓參與者在鏈外進行多次交易，而同時只向基礎層提交兩個交易。

最受歡迎的通道類型是狀態通道及其子分類——支付通道。

雖然通道具有每秒輕松處理數千筆交易的潛力，但它們也有一些缺點：它的參與不是開放的，參與者必須是提前被知悉的，用戶必須在多簽合約中鎖定自己的資金。最重要的是，這種擴展解決方案針對特定應用，不能用于擴展通用的智能合約。

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在Ethereum上使用狀態通道的項目是Raiden，支付通道的概念也被比特幣的閃電網絡所使用。

Plasma

Plasma是最初由JosephPoon和VitalikButerin提出的一個layer2擴展解決方案。它是一個在以太坊上構建可擴展應用的框架。

Plasma利用智能合約和Merkle樹可以創建無限數量的子鏈，即以太坊區塊鏈的副本。

將交易從主鏈卸載到子鏈中，可以實現快速和便宜的交易。但Plasma的一個缺點是，對于想要從layer2提取資金的用戶來說，等待時間會很長。Plasma與通道類似，不能用于擴展通用的智能合約。

OMG網絡建立在他們自己的Plasma上，稱為MoreViablePlasma。而MaticNetwork是另一個使用改編版Plasma框架的平臺。

側鏈

側鏈是兼容以太坊的獨立區塊鏈，有自己的共識模型和區塊參數。

與以太坊的互操作性是通過使用相同的EVM來實現的，因此部署在以太坊基礎層的合約可以直接部署到側鏈上。xDai就是這樣一個側鏈的例子。

Rollups

Rollups通過將側鏈交易捆綁或"滾動"到一個交易中，并生成一個加密證明，也就是SNARK來提供擴展。只有這個證明才會提交給基礎層。

使用Rollups，所有的交易狀態和執行都在側鏈中處理。以太坊主鏈只存儲交易數據。

有2種類型的Rollup。Zkrollups和Optimisticrollups。

Zkrollups雖然比Optimisticrollups更快、更高效，但并沒有為現有的智能合約提供一個簡單的方式來遷移到layer2。

Optimisticrollups運行一個名為OVM的EVM兼容虛擬機，它允許執行與以太坊上相同的智能合約。它能夠使現有的智能合約更容易維護其可組合性，這在所有主要的智能合約均已經過battle測試的DeFi中極為重要。

運用Optimisticrollups的主要項目之一是Optimism，它們的主網很快就發布。

談到Zkrollups，Loopring和Deversifi是建立在layer2的去中心化交易所的好例子。除此之外，還有ZkSync實現了可擴展的加密支付。

Rollups的可擴展性也可以被以太坊2.0放大。事實上，由于rollups只需要擴展數據層，所以可擴展性在Ethereum2.0階段1(關于數據分片)中就可以獲得巨大的提升。

總結

盡管有一系列layer2擴展解決方案可供選擇，但看起來以太坊社區傾向于主要通過rollup和以太坊2.0階段1的數據分片進行擴展的方法。

這方法也在VitalikButerin最近發表的一篇名為"ArollupcentricEthereumroadmap"的文章中得到了確認。

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