以太坊:一文讀懂以太坊的各大擴容方案

當前的以太坊是一條整體單片式區塊鏈(monolithicblockchain)：它為自己提供安全性，執行自己的交易，并維護自己的數據可用性。

然而，這種傳統類型的區塊鏈，即為自己提供安全性、執行和數據可用性層的鏈，由于其“包攬了所有的事情”而存在固有的局限性。

這些局限性會給用戶帶來較高的交易成本。

這是因為以太坊執行層稀缺的區塊空間，加上不斷增長的網絡使用需求，導致了網絡擁堵，推高了交易成本。

換句話說，單片式區塊鏈一次只能處理這么多的交易?(transactions)。

為了解決這些局限性，以太坊生態中的開發者和研究人員近年來開創了一系列不同的可擴展性解決方案。這些方案有著不同的呈現方式和規模，但絕大多數都是作為以以太坊為中心的執行層，提供廉價和快速的Crypto交易。

現如今，許多新的可擴展性解決方案都已經可以使用了，而且更多的方案即將到來。為了緊跟目前正在發生的一切，本文將帶領讀者深入了解當前各大以太坊可擴展性方案！

鏈下擴容vs.鏈上擴容

當前，以太坊社區同時在使用鏈下擴容性策略和鏈上擴容策略。

鏈下擴容(off-chainscaling)是指為以太坊等底層鏈提供外部執行的任何創新方式。人們將這些創新稱為「Layer2」(簡稱L2)，也即將交易的執行放在以太坊之外的第二層網絡進行，從而優化以太坊L1的性能。

數據：Uniswap自四月以來gas用量增長388%:金色財經報道，據區塊鏈分析公司Glassnode數據顯示，5月份以太坊gas價格經歷了較大幅度上升，平均價格升至76Gwei，相當于每筆普通ETH轉賬交易1.14美元。以太坊的平均gas價格在5月初高達155 Gwei（每次ETH轉賬的費用約為6.53美元），這個數字幾乎等同于2021-22年牛市周期的峰值。智能合約互動消耗gas費用增加，四月下旬DeFi協議相關的gas使用量上升了270%，但gas費用增加主要由DEX交易活動增加推動，Uniswap仍然是主導交易平臺，自4月以來，其gas用量增加了388%，目前占以太坊總gas需求的14.4%，相較之前的7.7%有了顯著提升。[2023/6/10 21:27:40]

鏈上擴容(on-chainscaling)是指為了提高區塊鏈的吞吐量(即每秒能夠處理的交易量)而對其進行的任何直接修改。雖然諸如Rollups和Validiums等鏈下擴容方案會在短期內擴展以太坊，但以太坊網絡的長期補充策略是實現分片(sharding)，也即將以太坊L1分成許多條有著共享安全性的分片鏈(shardchains)。

理解L2

制圖：u/emkoscp

1.Rollups

Bifrost將于本月支持Aura Finance:金色財經報道，全鏈LSD協議Bifrost將于本月支持Balancer生態收益治理平臺Aura Finance，其中Bifrost的vETH-WETH Balancer池將由Aura支持，通過參與vlAURA市場增加流動性激勵。[2023/4/11 13:55:47]

Rollup是一種可擴展性解決方案，通過在其自己的經優化的執行層上面執行交易，并將交易數據發布到以太坊(以后可能還有其他L1s公鏈)上。通過這種方式，Rollups鏈直接繼承了以太坊L1的安全性保障。

放大來看，當前有兩種類型的Rollups：ZK-Rollups和OptimisticRollups。

1)ZK-Rollups通過使用一種稱為zk-SNARK的加密證明，將許多筆鏈下交易“卷起來”形成一筆可驗證的交易批次。然后，這些較小的加密證明將被有效地發布到以太坊L1上面。

簡單來說就是，鏈下執行+通過zk-SNARKs提交鏈上數據=ZK-Rollups。

Loopring(路印)是DeFi領域最受歡迎的zk-Rollup項目之一

當前我們可以使用的基于ZK-Rollup方案的Rollups網絡包括：

Web3社交數據門戶網站Port3 Network完成300萬美元種子輪融資:2月3日消息，Web3 社交數據門戶網站 Port3 Network 完成 300 萬美元種子輪融資，KuCoin Ventures 領投，參投方包括 Jump Crypto, SNZ, Block Infinity, Dragon Roark, ViaBTC, Cryptonite, Lapin Digital, Cogitent，Momentum6。

Port3 Network成立于2022年，是一個用于獲取和聚合 Web3 社交數據的門戶網站，Port3 的 SoQuest 應用允許項目能夠激勵用戶通過任務和獎勵分享他們的數據來引流。（The Block）[2023/2/3 11:44:46]

Loopring：

https://loopring.io/#/

PolygonHermez：

https://hermez.io/

zkSync：

https://zksync.io/faq/intro.html#introduction

2)OptimisticRollups?也是將許多交易“卷起來”以批次的方式提交至以太坊L1鏈上，但這種方案并不使用零知識證明來證明交易的有效性：OptimisticRollups“樂觀地”假設了交易的有效性，除非通過所謂的“欺詐證明”(fraudproofs)成功地挑戰了交易的有效性。

三箭Zhu Su：LUNA崩盤后 貸方對其財務狀況“感到滿意” 仍允許其正常運營:7月22日消息，三箭資本創始人Zhu Su在接受采訪時表示，他們未預料到LUNA能在幾天內跌至歸零，并引發整個行業的信貸緊縮，從而對三箭所有流動性不足的頭寸造成巨大壓力。

盡管如此，該基金仍能夠繼續從大型數字資產貸方和富有的投資者那里借款，直到這些機構本身陷入危機。在LUNA崩盤后，ZhuSu表示貸方對三箭資本的財務狀況“感到滿意”，并允許他們繼續交易。

Zhu Su表示，在那段時間里，我們繼續照常運營。但是在那一天之后，當比特幣從30,000美元跌到20,000美元的時候，我們非常痛苦，這最終導致了我們的失敗。如果我們更多地參與其中，我們會發現信貸市場本身可能是一個循環，我們可能無法在我們需要的時候獲得額外的信貸。（彭博社）[2022/7/22 2:30:55]

簡單來說就是，鏈下執行+鏈上數據+欺詐證明=OptimisticRollups。

Arbitrum是基于OptimisticRollup方案的L2網絡

當前我們可以使用的基于OptimisticRollup方案的Rollups網絡包括：

ArbitrumOne：

https://arbitrum.io/bridge-tutorial/

比特幣哈希率回升至歷史新高:金色財經報道，在5月份短暫放緩之后，比特幣網絡的哈希率反彈至歷史新高。總的來說，哈希率現在達到 258 exahashes (EH/s)。

根據公開的哈希率數據，僅在過去的24小時內，平均每日哈希率就飆升了4.41%。就在一周前，哈希率低至188 EH/s。之前的哈希率記錄是在5月2日設定的251 EH/s，之后開始下降。

根據劍橋指數，比特幣目前每年消耗的電量估計為125太瓦時。這遠遠超過了其他任何加密網絡，甚至超過了一些國家，如芬蘭。（cryptopotato）[2022/6/10 4:15:08]

Optimism：

https://gateway.optimism.io/welcome

2.Validiums

DeversiFi是目前最大的基于Validium方案的L2項目

另一種類似于Rollups的可擴展性解決方案是Validiums。?

Validiums的運作方式類似于ZK-Rollups，因為這種方案也依賴于零知識證明來批處理和執行交易。但與ZK-Rollups相比，Validiums在鏈下保存其數據可用性(即交易數據存儲在鏈下)，而ZK-Rollups的數據可用性存儲在以太坊L1鏈上。

這種動態特征使得Validiums這種擴容方案具有很高的性能(Validiums能夠提供比ZK-Rollups更高的吞吐量)，但同時也在一定程度上使這種方案具有托管的性質(這意味著Validiums的運營商可以凍結或者沒收用戶的資金)。

Sorare是一款由Validium驅動的夢幻足球游戲

換句話說，鏈下執行+零知識證明+鏈下數據=Validiums。

當前我們可以使用的基于Validium方案的項目包括：

DeversiFi?(去中心化交易所)：

https://l2beat.com/projects/deversifi/

ImmutableX?(一個以NFTs為中心的L2網絡)：

https://www.immutable.com/

Sorare?(一款夢幻足球游戲)：

https://l2beat.com/projects/sorare/

3.Volitions

Volitions是一種混合式擴容解決方案，讓用戶能夠在“ZK-Rollup模式”和“Validium模式”之間進行選擇。

在實踐中，這意味著Volitions的用戶能夠使交易在鏈下執行，同時可以選擇鏈上數據可用性或者鏈下數據可用性，也即選擇將數據可用性保存在以太坊L1鏈上或者在Valildiums(鏈下)。

4.側鏈

就以太坊而言，側鏈是與以太坊兼容的區塊鏈。

側鏈(sidechains)可以是獨立的區塊鏈，比如BSC(幣安智能鏈)，或者更普遍的是，為了明確地迎合以太坊用戶的定制區塊鏈，比如Polygon的側鏈。側鏈與以太坊的兼容性源于它們支持EVM(以太坊虛擬機)。

因此，側鏈可以作為以太坊L1的外部執行層，即便側鏈并沒有直接繼承以太坊L1的安全性保障。但一些側鏈項目，比如Polygon的側鏈，通過向以太坊提交檢查點(checkpoints)，模糊了這種區別。

當前我們可以使用的側鏈包括：

Polygon：

https://wallet.polygon.technology/

xDai：

https://bridge.xdaichain.com/

Ronin?(NFT游戲AxieInfinity量身定制的側鏈)：

https://bridge.roninchain.com/

5.狀態通道

Connext是以太坊生態中最知名的狀態通道項目之一

狀態通道(StateChannels)是一種由多簽智能合約支撐的鏈下擴容方案。在狀態通道網絡中，ETH等加密資產可以鎖定在這些合約中，用于在用戶之間創建雙向支付通道。

換句話說，狀態通道就像是在“記賬”，用戶彼此之間可以在鏈下進行數百次交易，然后通過向以太坊L1發送最后一筆交易來停止記賬。這樣一來，原本是許多筆的交易，通過狀態通道得以簡化。

目前我們可以使用的狀態通道項目：

Connext：

https://connext.network/

6.Plasma

Plasma鏈是一種依賴于欺詐證明(fraudproofs)的擴容方案，類似于OptimisticRollups。但與OptimisticRollups不同的是，Plasma將數據可用性保存在鏈下。盡管是以太坊L2研究的最早領域之一，Plasma的實現未能像其他更新的擴容方案那樣獲得足夠的吸引力。

以太坊L1何時實現分片？

上圖：以太坊的更新路線圖。制圖：trent.eth

以太坊開發者社區預計，分片(sharding)將在未來幾年內推出。

這一更新將把以太坊一直以來的單一協議擴展到64條新的“分片鏈”上。通過這種方式將以太坊網絡的負荷分布到這些分片鏈上，以太坊L1得以實現水平擴展，極大地改善了交易延遲和吞吐量能力。

值得注意的是，正如以太坊創始人VitalikButerin之前強調的那樣，“分片和Rollups帶來的可擴展性好處相互疊加”，這些創新將使以太坊輕松地支持數十億用戶。

以太坊擴容的未來是模塊化的

直到最近，以太坊一直是一條整體單片式區塊鏈，僅依靠自己提供安全性、執行和數據可用性。

我們現在正開始看到，以及未來會越來越多地看到，以太坊正在成為一條模塊化的區塊鏈。也就是說，我們將看到以太坊越來越依賴外部執行層和外部數據可用性層來推進其基礎性能。

從Rollups到側鏈，我們已經討論了這些早期的外部執行層是什么樣子。同樣值得注意的是，像PolygonAvail這樣的定制化數據可用性區塊鏈，也將在擴大模塊化區塊鏈未來的可能性方面發揮重要作用。

撰文：WilliamPeaster，來源：DeFiPulse

編輯：南風

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