一文讀懂以太坊的各大擴容方案_ROL

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。

元宇宙區塊鏈Lamina1公布首批合作伙伴:3月17日消息，科幻小說《雪崩》作者尼爾?斯蒂芬森（Neal Stephenson）和New Alchemy創始人暨比特幣基金會聯合創始人Peter Vessenes合作推出的專為元宇宙設計的區塊鏈網絡Lamina1公布其早期訪問計劃首批合作伙伴，包括VR耳機制造商HTC、游戲工作室Dubit、AR音樂平臺Immuse.xyz、游戲開發商Mystic Moose、Patch XR、Rensa Games、Sons of a Bit、Web3游戲工作室Walker Labs、沉浸交互式軟件工作室Wevr和創意實驗室0.xyz。[2023/3/17 13:09:34]

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

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。

比特幣全網未確認交易數量為4414筆:金色財經報道，BTC.com數據顯示，目前比特幣全網未確認交易數量為4414筆，全網算力為293.52 EH/s，24小時交易速率為3.22交易/s，目前全網難度為43.05 T，預測下次難度下調0.71%至42.75 T，距離調整還剩14天5小時。[2023/2/26 12:29:38]

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：

Loopring：

https://loopring.io/#/

PolygonHermez：

https://hermez.io/

數據：比特幣持有者未實現虧損近800萬枚比特幣:金色財經報道，鏈上分析公司Glassnode的數據顯示，比特幣短期和長期投資者目前未實現虧損比以往任何時候都多。根據最新數據，截至12月26日，比特幣短期持有者(STH)未實現虧損總計1,889,585枚BTC，比特幣長期持有者(LTH)未實現虧損總計6,057,858枚BTC。[2022/12/27 22:10:56]

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。

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：

美國紐約市長呼吁州長拒絕簽署加密挖礦禁令法案:6月14日消息，據《紐約郵報》報道，美國紐約市市長Eric Adams呼吁紐約州州長Kathy Hochul拒絕簽署加密挖礦禁令法案。Adams的發言人表示，Adams認為，隨著我們繼續規劃經濟復蘇，紐約市必須處于創新經濟的前沿，其中包括加密貨幣和Web3。他擔心該州對加密采礦的禁令是全國首例，該禁令過于嚴格，并有可能在我們最負擔不起的時候犧牲我們的競爭優勢。政府致力于與州長和州立法者合作，制定負責任的法規，解決與加密采礦相關的環境問題，同時繼續鼓勵紐約這個新興行業的發展。

報道稱，州長們通常要等到年底才能決定立法者每年通過的數百項法案的命運。州長Hochul目前尚未就是否簽署該法案發表評論。

此前消息，紐約參議院通過了一項法案，該法案規定將在兩年內禁止發放POW挖礦許可證。[2022/6/14 4:25:11]

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

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。?

Zumo 推出 B2B 加密即服務包:金色財經報道，總部位于愛丁堡的加密錢包和支付平臺 Zumo 宣布推出 Zumo Enterprise，這是其新的 B2B“加密即服務”解決方案，使公司能夠為其客戶提供加密產品和服務。Zumo Enterprise是在B2C Zumo App的成功之后開發的，該App為消費者提供了一個安全、易用的加密貨幣錢包，允許任何人購買、銷售、存儲、發送和使用加密貨幣以及傳統英鎊。自該平臺于2020年8月推出以來，Zumo App的客戶基礎每月增長25%。（finextra）[2022/5/26 3:42:52]

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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