以太坊2層擴容解決方案：破繭成蝶的魔法_ROLL

區塊鏈通過利用以下概念真正改變了加密貨幣和傳統金融世界：

去中心化服務（Defi、DEX、DApp)

通過智能合約規則進行安全和無權限/無信任交易。

比特幣、以太坊、Cardano、Solana、PolkaDot、ChainLink、Polygon(Matic)等等，加密技術在投資者、零售商和交易商群體中看到了巨大的增長。但目前，加密日趨流行也導致了許多技術層面的挑戰，需要由開發者社區來解決，特別是當涉及到以太坊時，它是主要的底層區塊鏈技術，為數百個在它上面搭建的去中心化應用程序服務。

而Defi生態系統的成功和崛起正是ETH2.0誕生的真正催化劑。

為什么以太坊需要擴容？

傳統的加密項目，在速度和可擴展性方面面臨很多問題。比特幣網絡目前的處理量大約3-7個TPS，而以太坊1.0則為10-15個TPS，而Visa則有著處理量大約在20000TPS的電子支付網絡。

以太坊期權的未平倉合約在8月份首次超過了比特幣的未平倉合約:金色財經報道，The Block發現?，隨著ETH合并臨近，以太衍生品交易正在飆升。?以太坊期權的未平倉合約在8月份首次超過了比特幣的未平倉合約，因為以太坊沖破了80億美元，達到了歷史新高。

截至 8 月底，以太期權的未平倉合約總額達到 68 億美元，環比持續增長 16.7%。以太期權的月交易量也增加了 6.1%。[2022/9/3 13:05:46]

比特幣區塊鏈網絡選擇了犧牲速度，來保證安全性以及去中心化，以確保每筆交易都由一個龐大的采礦節點網絡進行開采、分發和驗證。這個過程需要很長時間，且難以擴展。區塊鏈技術的「不可能三角」已經困擾了人們許久，但好消息是，現在區塊鏈系統中有多個2層擴容解決方案，其旨在克服底層網絡在速度和擴展性上的限制。

現在有哪些流行的2層擴容解決方案？

Santiment：比特幣和以太坊交易量達到峰值:4月1日消息，Santiment發推表示，這段時間比特幣和以太坊的交易量都達到了頂峰，通過圖標可以看到交易量是在頭寸盈利還是虧損的時候進行的。圖標數據顯示，自去年11月以來，首次出現盈利時的交易量是虧損時的3倍。[2022/4/1 14:31:12]

2層擴容解決方案的主要目標是在不犧牲去中心化或安全性的情況下，提高交易速度和交易吞吐量。

這些解決方案通常被稱為建立在主鏈之上的2層協議，這些2層擴容解決方案在增加吞吐量的同時，不會篡改任何原始的去中心化或安全特性，這些都是原始區塊鏈的組成部分。

目前有多種二層擴容解決方案可用，其中包括：

StateChannel

Rollup

側鏈

平行鏈

分片

讓我們逐一簡單地討論一下。

StateChannel：

以太坊穩定幣總發行量達到840億美元 創歷史新高:金色財經報道，據最新數據顯示，以太坊上的穩定幣總發行量已經達到840億美元，創下歷史新高。以太坊上的穩定幣是用于區塊鏈網絡中的法幣，通常和法幣價格鉚定，由第三方審計，有真實美元作為儲備或由復雜的算法來保障其價格。按照發行量計算，目前排名前三的以太坊穩定幣分別是：

1、USDT：33,863,591,465美元，發行量占比40.31%；

2、USDC：26,712,454,611美元，發行量占比31.80%；

3、BUSD：12,765,463,748美元，發行量占比15.20%。[2021/9/22 16:56:29]

當涉及到管理支付交易時，StateChannel(狀態通道)有助于提高網絡效率。它通過允許多個相關用戶賬戶使用直接通信渠道進行加密貨幣交易來完成這一點。

比特幣的閃電網絡是使用StateChannel的主要例子之一。

這些通道處理多個交易，但只有初始化和結束交易狀態被記錄在給定區塊鏈網絡的主鏈上。

獨家｜以太坊建議Gas費用75.83Gwei 環比下降28%:金色財經消息，歐科云鏈OKLink鏈上數據顯示，以太坊24h鏈上活躍地址數逾54.38萬，環比上升13.04%；鏈上交易量近271.27萬ETH，環比下降11.6%；鏈上交易筆數逾114.53萬筆，環比下降0.52%。

截至下午2時，以太坊全網算力約為203.45TH/s，環比上升1.86TH/s，建議Gas費用為75.83Gwei，環比下降28% ，未確認交易數約15.79萬筆。[2020/8/26]

Trinity是支持以太坊、比特幣和Neo區塊鏈網絡的StateChannels實現的另一個例子。

Rollup：

這是另一種擴容方案，它在主鏈之外執行交易，但一旦交易通過，交易數據就會記錄在第1層。由于交易數據位于第1層，這使得rollup可以利用第1層的不可篡改性作為安全屏障。

動態 | 以太坊伊斯坦布爾硬分叉測試網激活時間被推遲至10月2日:在周五的以太坊核心開發者電話會議上，以太坊基金會社區經理Hudson Jameson表示，伊斯坦布爾系統升級的測試網激活最初定于9月4日，由于提交審查的大量以太坊改進建議（EIPs），測試網的激活時間被推遲到了10月2日左右。根據區塊生產速度，實際時間可能會比該日期落后或提前一到兩天。在開發商審議的大約30個EIP中，只有6個已被伊斯坦布爾接受，其他8個暫時計劃用于進行全系統升級，被稱為“Berlin”。由于測試網的升級比計劃晚了一個月，主網的激活將推遲到11月。（coindesk）[2019/9/7]

Rollup的三個關鍵屬性：

交易執行發生在第1層之外

交易的數據或證明位于第1層

一個Rollup的智能合約可以通過使用位于第1層的交易數據在第2層強制執行正確的交易。

這些Rollup有助于區塊鏈實現：

低交易費用

高度開放性

快速的交易吞吐量

Rollup的類型：

零知識Rollup：在鏈外運行計算，并向鏈上提交一個有效性證明。

Optimisticrollup：假設交易在默認情況下是有效的，只在出現問題的情況下通過欺詐證明運行計算。

側鏈：

側鏈是一個獨立的區塊鏈，它與主鏈平行運行，可以作為一個解耦實體自由運行，有自己的行為和屬性。

側鏈具有自己的共識算法，如委托權益證明、拜占庭式容錯等。它們通常會使用雙向橋或2-waypeg(TWP)連接到給定區塊鏈網絡的主鏈(mainnet)。

側鏈的TWP協議允許加密貨幣資產從主鏈轉移到需要一定程度的第三方信任才能運行的二層鏈上。

目前主要的側鏈用例：

Plasma側鏈：用于以太坊網絡

Liquid側鏈：用于比特幣網絡

Plasma鏈：

Plasma鏈是一個解耦的區塊鏈，它與主鏈綁定并使欺詐證明來仲裁爭議。

Liquid側鏈：

它附屬于比特幣的主鏈，其主要目的是通過將一些驗證和交易處理過程加載到另一個子區塊鏈上來解決可擴展性問題。

這使得主鏈能夠處理更多數量的交易，并擴大主網絡的規模。

平行鏈:

Parachain的名字來自于與中繼鏈平行運行的平行鏈的概念。Parachain主要用于Polkadot網絡，并在該系統中得到推廣。

由于它們的并行性質，它們能夠將多個交易處理并行化，并實現所需的可擴展性。由于分布式工作負載，它能以更高的效率處理交易。

Parachain共享整個網絡的安全性，并可以與其他parachains進行交互，通過跨鏈消息傳遞。

跨鏈交易使用基于Merkle樹的簡單排隊機制來解決，以確保安全性。但者平行鏈依舊可以獨立行動，以解決他們的具體應用案例，這也是Polkadot系統背后的核心理念。

分片：

分片是一種常見一層的擴容解決方案，它涉及到將網絡分割成不同的分區，稱為分片。這些分片被賦予不同的工作負載集來執行，這最終會有助于擴展網絡的能力，以大規模地執行交易。

分片有助于在P2P網絡上分散工作負載，從更多的區塊鏈節點帶來更多的計算能力，這有助于加快區塊生產過程。

這種1層擴容解決方案可以幫助減少網絡的延遲，因為它將區塊鏈網絡分割成獨立的分片。然而，分片也有一些安全漏洞，分片相對于整個網絡而言更容易受到攻擊，這一點需要考慮進去。

時下熱門的擴容解決方案：

以太坊2.0

Polygon(前身MaticNetwork,Ethereum2層擴容協議)

Loopring?(一個使用?zkRollup?的去中心化交易協議)

Harmony(可互操作的以太坊第二層擴容解決方案)

OMG網絡(二層擴容解決方案)

PolkaDot(分片&平行鏈）

為什么需要多種擴容方案？

多種擴容解決方案使網絡在處理高流量需求情況下有更高的可靠性。它們能確保速度和最大的可用性。

不同的解決方案可以共存，功能和諧，允許對未來的交易速度和網絡吞吐量產生指數級的影響。

以太坊2.0正在使用一套這樣的擴容解決方案，沒有一個解決方案足以滿足其更宏大的2.0愿景。

另外，多種擴容解決方案確實支持多種共識機制，可以根據具體的使用情況來使用最合適的方案。

作者：pramodAIML

編譯&整理：ChenZou

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