一文看懂以太坊layer2扩容方案

Ethereum二层（layer2）扩容是怎么回事？Optimism、xDai、OMG和Loopring等项目之间又有什么区别？接下来咱们将回答这些问题。

扩容的必要性

自以太坊网络推出以来，以太坊的扩容是讨论最多的论题之一。关于扩容的争辩总是在以太坊网络呈现严重拥堵后演出。

最早呈现这样的争辩是在2017年的加密牛市，名声不那么好的CryptoKitties与ICO，堵塞了整个以太坊网络，造成gas费的大幅飙升。

本年，网络拥堵又来了，且更为严重，这一次是由DeFi和流动性挖矿的火热造成的。有一段时间，即便付出高达500多gwei的gas费，也会呈现一时无法验证买卖的状况。

提到以太坊或其他区块链的扩展，首要有2种办法：扩展根底层自身（layer 1），或将部分作业放到layer2上，以完成网络的扩容。

Layer1扩展 VS Layer2扩展

Layer1是规范的根底一致层，现在几乎一切的买卖都在这一层结算。“层”的概念不是以太坊特有的，其他区块链也有这样的概念，如Bitcon或Zcash。

Layer2是建立在Layer1之上的另一层。这里有几个重要的点。Layer2不需求对Layer1进行任何改变，只需利用Layer1现有的组成部分（如智能合约）建立在它之上即可。Layer2还可经过将其状态锚定到Layer1来享受Layer1的安全性。

以太坊现在在其根底层（Layer1）上每秒可以处理约15笔买卖。Layer2的扩展可以大幅添加买卖数量。根据解决计划，能达到2000-4000 笔买卖/秒。

那Ethereum 2.0呢？那也是对以太坊进行扩容的吗？

是的，Ethereum 2.0引入了POS和分片，这将大幅进步根底层的买卖吞吐量。

这是否意味着Ethereum 2.0发布后，咱们就不需求Layer2的扩展了？

并非如此，即便有了分片，Ethereum依然需求Layer2的扩展，以便在未来可以处理每秒数十万甚至数百万量级的买卖。

这也是闻名的“可扩展性三难”问题。理论上，咱们可以越过layer2，专注于扩展根底层，但需求高度专业化的节点来处理添加的作业量，这样会造成更高程度的中心化，从而下降网络的安全性和抗审查性能。

保证可扩展性决不能以献身安全性和去中心化为代价，在未来的发展中咱们只能采用Layer1和Layer2扩展相结合的办法。

Layer2扩展解决计划

Layer2扩展是指经过处理链下买卖（layer1链外）来协助进步Layer1性能的解决计划的总称。Layer2首要是可以进步买卖速度和买卖吞吐量。除此之外，还可以大大下降gas费。

当涉及到具体的扩容解决计划时，有多种挑选。其中一些计划现在就可以运用，并且可以在短、中期内进步以太坊网络的吞吐量。

一些扩展解决计划是针对特定运用的，例如，付出通道。其他的计划比方Optimistic Rollup，可以用于任何恣意合约的履行。

为了更好地理解这些差异，让咱们来讨论一下最盛行的layer2扩展解决计划。

通道

通道是最早被人们广泛讨论的扩展解决计划之一，它可以让参加者在链外进行屡次买卖，而同时只向根底层提交两个买卖。

最受欢迎的通道类型是状态通道及其子分类——付出通道。

尽管通道具有每秒轻松处理数千笔买卖的潜力，但它们也有一些缺点：它的参加不是敞开的，参加者有必要是提早被知悉的，用户有必要在多签合约中确定自己的资金。最重要的是，这种扩展解决计划针对特定运用，不能用于扩展通用的智能合约。

在Ethereum上运用状态通道的项目是Raiden，付出通道的概念也被比特币的闪电网络所运用。

Plasma

Plasma是最初由Joseph Poon和Vitalik Buterin提出的一个layer2扩展解决计划。它是一个在以太坊上构建可扩展运用的框架。

Plasma利用智能合约和Merkle树可以创立无限数量的子链，即以太坊区块链的副本。

将买卖从主链卸载到子链中，可以完成快速和便宜的买卖。但Plasma的一个缺点是，对于想要从layer2提取资金的用户来说，等待时间会很长。Plasma与通道类似，不能用于扩展通用的智能合约。

OMG网络建立在他们自己的Plasma上，称为MoreViable Plasma。而Matic Network是另一个运用改编版Plasma框架的平台。

侧链

侧链是兼容以太坊的独立区块链，有自己的一致模型和区块参数。

与以太坊的互操作性是经过运用相同的EVM（以太坊虚拟机）来完成的，因此布置在以太坊根底层的合约可以直接布置到侧链上。xDai 便是这样一个侧链的比如。

Rollups

Rollups经过将侧链买卖绑缚或 "翻滚 "到一个买卖中，并生成一个加密证明，也便是SNARK（简洁的非交互式知识证明）来供给扩展。只有这个证明才会提交给根底层。

运用Rollups，一切的买卖状态和履行都在侧链中处理。以太坊主链只存储买卖数据。

有2种类型的Rollup。Zk rollups和Optimistic rollups。

Zk rollups尽管比Optimistic rollups更快、更高效，但并没有为现有的智能合约供给一个简略的办法来迁移到layer2。

Optimistic rollups运行一个名为OVM（Optimistic Virtual Machine）的EVM兼容虚拟机，它允许履行与以太坊上相同的智能合约。它可以使现有的智能合约更容易保护其可组合性，这在一切首要的智能合约均已经过battle测验的DeFi中极为重要。

运用Optimistic rollups的首要项目之一是Optimism，它们的主网很快就发布。

谈到Zk rollups，Loopring和Deversifi是建立在layer2的去中心化买卖所的好比如。除此之外，还有ZkSync完成了可扩展的加密付出。

Rollups的可扩展性也可以被以太坊2.0放大。事实上，由于rollups只需求扩展数据层，所以可扩展性在Ethereum 2.0阶段1(关于数据分片)中就可以获得巨大的提升。

总结

尽管有一系列layer2扩展解决计划可供挑选，但看起来以太坊社区倾向于首要经过rollup和以太坊2.0 阶段1的数据分片进行扩展的办法。

这办法也在Vitalik Buterin最近宣布的一篇名为 "A rollup centric Ethereum roadmap "的文章中得到了确认。

视野开拓

库恩：发现开始于对反常事物的认知，进而，这种对自然以某种方式偏离了预定轨道的认知，指导了人正常的科学发展。-《赢者的诅咒》