新手指南：一文看懂以太坊扩容计划

以太坊是一个单体区块链：它提供自己的安全性，执行自己的交易，并维护自己的数据可用性。

然而，这种传统类型的区块链——一种提供自己的安全、执行和数据可用性层的链——由于其“一体化”方法而面临固有的局限性。

这些限制可能导致用户的交易成本很高。

这是因为以太坊执行层的区块空间稀缺加上网络使用需求的增长导致交易拥堵，推高了交易成本。

换句话说，一个单一的区块链一次只能支持这么多的交易。

为了解决这些限制，开发人员和研究人员近年来开创了一系列不同的扩展解决方案。 这些解决方案具有不同的形式和能力，但大多数都充当以以太坊为中心的执行层，提供廉价且快速的加密交易。

本文中的这些扩展解决方案已经可以尝试，更多的正在尝试中。 为了赶上正在发生的一切，让我们深入了解并掌握当代以太坊扩容场景的脉搏！

链下和链上扩容

以太坊社区同时采用链下和链上扩展策略。

链下扩容是指为以太坊等底层区块链提供外部执行的任何创新。 人们将这些创新称为 Layer 2，或简称为“L2”，即在 Layer 1 之上工作以优化“L1”以太坊的能力。

链上扩展是指直接修改区块链以增加其吞吐量。 虽然 rollup 和 vslidium 等链下扩展资源将在短期内扩展以太坊，但网络的长期扩展补充将是分片，将以太坊 L1 拆分为多个具有共享安全性的链。

深入理解L2

图片来自 redditor 用户 emkoscp

汇总

rollup 是一种扩展解决方案，它在自己的优化执行层上执行交易，但将其交易数据发布到以太坊（以及之后可能的其他 L1）。 这样rollup就直接继承了以太坊的安全保障。

具体来说，主要有两种类型：zk rollups 和 optimistic rollups。

Zk rollup 使用 zk-SNARKs（一种特殊的加密证明）将许多链下交易“汇总”为可验证的一批交易。 然后将这些小的有效性证明有效地发布到以太坊区块链。 链下执行 + 链上数据通过 zk-SNARKs = zk rollups。

Optimistic rollups 也将许多链下交易“汇总”成批次，但不使用零知识证明。 这些汇总“乐观地”假设交易有效，除非通过所谓的欺诈证明成功挑战。 链下执行 + 链上数据 + 欺诈证明 = optimistic rollups。

当前的汇总是：

Arbitrum One（乐观汇总）

路印协议（zk rollup）

乐观主义（乐观汇总）

PolygonHermez（zk rollup）

zkSync（zk 汇总）

验证

另一个类似于 rollup 的扩展解决方案是 validiums。

Validiums 的功能类似于 zk rollups，因为它们依赖于零知识证明来批量和执行交易。 然而，与 zk rollups 相比，validiums 保持了其链下数据的可用性。 这种方法使这些扩展解决方案具有高性能，但也有一定的可管理性。

索拉雷是！

换句话说，链下执行+零知识证明+链下数据=验证。

Validium 项目是：

DeversiFi，目前最大的基于Validium的去中心化交易所。

不可变 X，以 NFT 为中心的 L2

Sorare，一款由 validium 提供支持的梦幻足球游戏

意志

Volitions 是一种混合缩放解决方案，允许用户在“zkrollup 模式”和“validium 模式”之间进行选择。

实际上，这意味着 Volitions 的用户可以在链下执行交易，同时选择链上或链下的数据可用性，即通过以太坊或通过验证。

侧链

在以太坊的上下文中，侧链是与以太坊兼容的区块链。

它们可以是独立的区块链，例如 Binance Smart Chain (BSC)，或者更一般地说，是明确迎合以太坊用户的自定义区块链，例如 Polygon 的侧链。 这些链与以太坊的兼容性源于它们对以太坊虚拟机 (EVM) 的支持。

因此，侧链可以作为以太坊 L1 的外部执行层以太坊的扩容方案，即使它们不直接继承以太坊的安全保证（如 llups）。 一些项目，如 Polygon 的侧链，通过向以太坊提交检查点来模糊这种区别。

侧链项目有：

多边形

xDai

Ronin，NFT 游戏 Axie Infinity 的自定义侧链

状态通道

Connext：以太坊最著名的状态通道项目之一。

状态通道是一种基于多重签名智能合约的链下扩展解决方案。 ETH等可以锁定在这些合约中，用于创建用户之间的双向支付通道。

换句话说，这些渠道就像一个“打开的标签”。 用户可以在彼此之间进行 100 笔链下交易，然后关闭标签并支付账单，就像将最后一笔关闭交易发送到以太坊一样。 许多交易可以通过状态通道来简化。

状态通道项目：Connext

等离子体

Plasma 链是一种扩展解决方案，它依赖于乐观汇总等欺诈证明，但保持数据在链下可用。 作为 L2 研究的最早领域之一，Plasma 的实现未能像后续的扩展解决方案那样获得那么多的关注。

什么时候分片？

图片来自 trent.eth

以太坊开发社区期望在未来几年推出分片。

该更新将把以太坊以前孤立的协议分散到 64 个新的“分片”或链上。 通过以这种方式分配区块链的网络负载，以太坊的横向扩展 L1 将大大改善交易延迟和吞吐能力。

值得注意的是，正如以太坊创始人 Vitalik Buterin 先前强调的那样以太坊的扩容方案，“分片和汇总的扩展优势成倍增加”。 总之，这些创新将使以太坊能够轻松支持数十亿用户。

以太坊扩容的未来是模块化的

直到最近，以太坊还是一个独立的区块链，它依赖于自身的安全性、执行和数据可用性。

我们现在开始看到，未来我们会看到更多，以太坊正在成为一个模块化的区块链。 也就是说，我们将看到以太坊越来越依赖外部执行层和外部数据可用性层来提升其基本功能。

我们在上面讨论了这些早期的外部执行层是什么样的，从汇总到侧链。 还值得注意的是，像 Polygon Avail 这样的自定义数据可用性链也将在扩展模块化区块链未来的可能性方面发挥重要作用。