一文讀懂以太坊的各大擴容方案_以太坊

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。

Bybit宣布將于5月3日20:00上線SUI:5月3日消息，加密交易所Bybit宣布將于5月3日20:00開放SUI現貨交易，現已開放充值。[2023/5/3 14:40:30]

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。

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。

加納以及尼日利亞央行開啟金融監管沙盒申請:金色財經報道，加納中央銀行呼吁，注冊金融機構和無牌金融科技初創公司申請加入其監管沙箱。該銀行在近期發布的一份新聞聲明中表示，接納第一批參與者的流程將于2月13日開始，并于3月14日結束。

根據加納央行的說法，沙盒將支持創新，其中包括“目前未在任何法規中明確或隱含涵蓋的新數字商業模式”。 沙盒還將支持試圖解決金融排斥挑戰的創新以及“新的、不成熟的數字金融服務技術”。

此外，尼日利亞中央銀行最近也表示，其監管沙箱現已上線。該銀行表示，感興趣的創新者可以提交參與監管沙盒的意向書。[2023/1/29 11:35:09]

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/

zkSync：

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

歐洲央行：比特幣不應該被合法化:12月1日消息，歐洲央行表示，比特幣既不適合作為支付系統，也不適合作為一種投資形式，因此在監管方面，它應該被視為不適合，因此不應該被合法化。

金融業應該警惕推廣比特幣投資的長期損害，盡管他們可以獲得短期利潤。一旦比特幣投資者進一步虧損，對客戶關系的負面影響和對整個行業的聲譽損害可能會非常巨大。[2022/12/1 21:13:25]

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：

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

Optimism：

數據：Coinbase公司債券收益率飆升至17%:11月21日消息，Coinbase (COIN) 和 MicroStrategy (MSTR) 公司債券價格繼續暴跌，而與債券價格走勢相反的收益率正在上升。2031 年到期的 Coinbase 債券本月下跌了 15%，收益率創歷史新高 13.5%，而 2026 年到期的公司債券收益率飆升至 17%。MicroStrategy 2028 債券的收益率升至 13.35%。數字資產投資平臺 Eaglebrook Advisors 的創始人 Mike Alfred 表示，“FTX 崩盤后，機構投資者真正懷疑加密貨幣的長期可行性。”（CoinDesk）[2022/11/21 7:52:20]

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。

四川日報：川港交流系列活動將發行慶回歸25周年NFT數字藝術品:金色財經報道，據四川日報消息，為慶祝香港回歸25周年，由香港中聯辦、四川省政府指導，省委統戰部、省港澳辦、文旅廳等單位主辦的“慶香港回歸·享祖國榮光”川港交流系列活動正式啟動。據悉，本次川港交流系列活動包括慶回歸25周年NFT數字藝術品發行等10項面向香港基層市民的公益性活動。[2022/6/25 1:30:49]

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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