区块链范畴中最具争议的论题之一无疑是可扩展性。
详细而言，跟着以太坊越来越受欢迎，区块中的买卖恳求也在增加，因而买卖成本也在随之增加。由于以太坊主网每秒处理大约15笔买卖，因而进步吞吐量是有必要的。为了减轻以太坊节点的担负，呈现了许多L2处理计划，每个处理计划都有自己的优点和缺点。
为了进步以太坊网络在其实践单链配置中的速度，多种代替扩展战略被应用：它们都旨在为以太坊主区块链上的买卖处理减负以进步可扩展性，但所采纳的方法各有不同。
值得注意的是，这些扩展技能并非以太坊独有，也可被用于其他网络。
现有的首要扩展计划
实践上，已有多种新颖的一致算法和技能，例如分片，可以直接在根底层处理可扩展性问题。
近几个月来，只占当时区块链一小部分的分片链获得了许多重视。尤其是链游方面的开展，例如依据Harmony One的DeFi Kingdoms和Near Protocol的EVM兼容链Aurora的推出。这些生态体系开展的首要驱动力是布置在其间的应用程序的实践价值，即更快的出块时刻和更低gas费所带来的用户体会进步。
以太坊2.0或许就属于分片家族。
此外，还有构建在例如rollup之上的侧链和处理计划:这种技能继承了来自主层的一切安全性和一致协议，与大多数其他扩展技能比较具有相当大的优势。在这方面，这些处理计划可以被归类为“非保管”侧链。
从本质上讲，rollup收集许多买卖，在链下对其进行核算，然后将它们作为单个链上买卖进行播送。
现在在以太坊主网上活跃的rollup分为两种类型:
Zk Rollup（Zk 代表零常识），以有效性证明进行支持
Optimistic，由诈骗证明支持
零常识证明ZKP
从其纯粹的定义开端，零常识证明(ZKP)是一组工具，可以在不提醒根本假定的状况下验证信息。
“零常识”一词源于没有供给任何(“零”)关于特定现实的信息的理念:这是由一组加密技能实现的，该技能使“证明者”可以在不披露任何数据的状况下，以数据方法向“验证者”标明一个核算断言是有效的。
ZKP已被引入区块链范畴。零常识证明分为两种类型：交互式和非交互式。
交互式ZKP要求证明者进行一系列的活动或操作，以压服验证者他们拥有某些常识。交互式ZKP中所需的大部分活动都包含了数学概率思想。
非交互式ZKP不需求证明者和验证者之间的交互，不然验证或许会在之后进行。在这种状况下，此类ZKP需求额定的核算机或软件。
一切ZKP（交互式或非交互式）有必要满足三个先决条件：
完整性：假如陈说为真，验证者可以验证被证明者持有的一切必要输入。
有效性： 该判别不能被批驳，且当被证明者没有供给必要的输入时，验证不会成立。
零常识：验证者除判别是真或假之外，不会看到其它信息。个人数据将一直保持匿名和加密状况。
相关阅览：科普：什么是零常识证明，零常识证明的用例有哪些？
ZK Rollup
Zk Rollup将一切买卖数据提交到主链，并运用Zk-Snark（零常识简练非交互式常识性证明）验证买卖。
Vitalik Buterin在2018 提出了这个加密工具。
缩写SNARK代表简练，常识的非交互证明：
“简练”意味着证明比底层数据更短。
常识证明标明，假如没有恰当的“证人”或依据来证明他们所供给的信息是真实的，一个证明者就不能构建被验证的证明。
一旦这些验证完结并发布到主链，其间包含的一切买卖都被宣布为终究买卖。因其运用加密活动，L2节点构建证明所需的处理能力十分高也更加快速。
ZK rollup经过中继器组合买卖，然后由中继器生成zkp来证明买卖的真实性。之后，在主层上提交并发布证明。
相关阅览：读懂 ZK-Rollups：如何带来 Crypto 生态体系的范式转变？
Optimistic rollup
Optimistic rollup的根本假定是，一切已处理的事务都是有效的。现实上，这个名字来源于节点链的达观状况。
每当发现买卖无效时，节点可以经过供给诈骗依据对发现不正确买卖的整批买卖提出质疑：一批买卖将由支持optimistic rollup的底层体系（optimisticvirtual machine，OVM）在主链上从头运行。
整体而言，OVM 允许L2上的买卖完结，即使它们已被L1回绝为无效：此外，假如买卖被视为无效，则L2链将被重置为诈骗买卖之前存在的状况。由于诈骗买卖，一切后续买卖都处于无用状况。
由于optimistic的方法建立在提交的买卖总是真实的前提下，直到被证明是不同的，所以它在某种程度上被以为是“依据信赖的”。
假如对生态体系中的参与者供给恰当的激励，那么假定或许成真。但是，为了防止呈现最坏的状况，也需求采纳额定的预防措施。例如，当把财物从L2转移到L1时，Optimism规则了七天的搁置期，以为验证者供给足够的时刻来发现和标记诈骗买卖。
Validium
Validium运行方法类似于ZK rollup，不同之处在于数据被保存在链下。由于买卖数据不是发布在区块链上的，所以有必要选用额定的信赖假定，用户有必要信赖操作员，以便在需求时可以访问数据。
Validium的链下数据存储有许多好处，买卖速度更快，而且由于大众无法访问买卖，所以用户隐私性也到了进步。
但是，由于数据是在链外保存的，因而用户将无法随时看到其在智能合约中的可用金额。
因而，用户有必要从中继器那里获取数据才干把握自己的资金，而且他们有必要信赖中继器。
为了处理这个问题，StarkWare这样的处理计划供给了一个数据可用性委员会（DAC），其会存储一切链下数据，并在紧急状况下变为公开可访问，削减用户对中继器的依赖：由于其仍运用zkp，所以不存在播送不正确状况的风险；用户现在有必要信赖的仅仅信息的及时性。
Validium处理计划是较新的，建立在ZKR根底之上，假如扩展处理计划的有效性证明套件越来越受欢迎，其势头会不断进步。
运用Validium处理计划的项目包含DeversiFi、ZKSwap（付出、买卖平台）、Sorare（足球NFT游戏）和Immutable X（NFT 商场）。
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Plasma
在Plasma的家族中，可以找到几个根本上是以太坊仿制版的区块链，它们经过信赖最小化的网桥体系结构连接到以太坊。每个Plasma chain都可以选用自己的买卖验证流程，但以太坊区块链仍具有终究买卖真实性的威望。
Plasma不需求用户对运营商抱有绝对信赖，即使是在不诚实或阻碍操作的状况下，用户一直有时机回收资金。尽管Plasma的推出引起了以太坊社区的极大爱好，但也带来了许多挑战：新的数据可用性网络攻击、要求用户监控交易以检测歹意活动，以及在许多用户企图一起退出Plasma链的状况下对主链上数据容量的担忧，减缓了依据Plasma体系的选用。
此外，许多Plasma规划被一系列的用户体会和安全问题所困扰，而且它们并没有为智能合约的开发供给原生的便利性。OMG和Polygon现在现已抛弃了Plasma，导致一些人以为它实践上现已不存在了。
技能比较
迄今为止，Optimistic rollup受到了最大的重视和选用，这要归功于其使开发人员可以将其以太坊应用程序“仿制和粘贴”到L2平台的性质。
Uniswap 和 Synthetix 等以太坊主网头部应用程序现已开端运用依据概率rollup处理计划的Optimistic rollup处理计划布置其应用程序。相同，ZK rollups 和 Validium 处理计划尽管现在对通用智能合约的支持十分有限，但仍在活跃布置中。
ZKR 相对于 Optimistic Rollup的一个首要优势是没有争议期（提款时刻）。由于运用zkp来建立买卖真实性，中继器将无法诈骗体系。另一个需求考虑的因素是ZKR用户一直可以移动其财物，由于数据一直保存在链上。
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总的来说，这些行动的开展高度依赖于他们可以供给什么。零常识证明EVM兼容性的未来为依据有效性证明的L2处理计划组合的开展供给了良好的远景。
跟着Matter Labs和StarkWare创始性地选择数据可用性来运用这些证明的可访问性，其或许会超越optimistic rollup的普及度。零常识证明所供给的安全性，以及中继器发布歹意活动的难度，使得L2体系选用其力气的未来看起来更加光明。
到2月20日，整个L2生态的TVL约为60亿美元。
依据下图L2Beat数据显现，optimistic rollup占总市值的70%，Arbitrum以31亿美元排名榜首。dYdX是选用ZK-Rollup的L2，以9.95亿美元紧随其后。到现在为止，Validium相关TVL较低，但跟着IMX和Sorare的呈现，也很有增长潜力。
结论
预计rollup的运用将是未来最常见的扩展方法。其间许多是近期首次布置的，这是一个重要的里程碑。考虑到以太坊2.0的发布还有很长一段时刻，所以rollup或许会存在很长一段时刻。
可组合性是以太坊的一个要害元素，它使网络中的任何人都可以轻松地在现有财物之上和周围构建新的用例。
假如你是以太坊网络的用户，这实践上给了你很大的自由度：你可以在同一个安全框架下，同一条链上，经过一些用户友爱活动进行相对杂乱的买卖。
尽管L2处理计划经过降低gas费明显改进了用户体会，但也供给了独立执行环境的选项。
最近，应用开发者在选择在哪个平台上布置之前，开端变得犹豫不决，由于他们一直在张望哪个L2处理计划更受欢迎。
一个或多个L2之间的集成将是未来开展的一个要害。不仅对整个以太坊生态体系的网络效应有影响，而且对更广泛的智能合约平台环境也影响巨大。
作者：Daolectic Research
原文标题：《How to scale Ethereum? — A comprehensive analysis of all the actual Layer 2 environment》
编译：麟奇，链捕手
