一文了解以太坊layer2扩容

一文了解以太坊layer2扩容

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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?接下来我们将回答这些问题。

1扩容的必要性

自以太坊网络推出以来,以太坊的扩容讨论最多的话题之一。关于扩容的争论总是在以太坊网络出现重大拥堵后上演。

最早出现这样的争论是在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。

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今年,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,即使支付高达500多gwei的gas费,也会出现一时无法验证交易的情况。

说到以太坊或其他区块链的扩展,主要有2种方式:扩展基础层本身(layer 1),或将部分工作放到layer2上,以实现网络的扩容。

2Layer1扩展 VS Layer2扩展

Layer1是标准的基础共识层,目前几乎所有的交易都在这一层结算。“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不需要对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还可通过将其状态锚定到Layer1来享用Layer1的安全性。

以太坊目前在其基础层(Layer1)上每秒可以处理约15笔交易。

Layer2的扩展可以大幅增加交易数量。根据解决方案,能达到2000-4000 笔交易/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,这将大幅提高基础层的交易吞吐量。

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

并非如此,即使有了分片,Ethereum仍然需要Layer2的扩展,以便在未来能够处理每秒数十万甚至数百万量级的交易。

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这也是著名的“可扩展性三难”问题。理论上,我们可以跳过layer2,专注于扩展基础层,但需要高度专业化的节点来处理增加的工作量,这样会造成更高程度的中心化,从而降低网络的安全性和抗审查性能。

保证可扩展性决不能以牺牲安全性和去中心化为代价,在未来的发展中我们只能采用Layer1和Layer2扩展相结合的方式。

3Layer2扩展解决方案

Layer2扩展是指通过处理链下交易(layer1链外)来帮助提高Layer1性能的解决方案的统称。Layer2主要是可以提高交易速度和交易吞吐量。除此之外,还可以大大降低gas费。

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当涉及到具体的扩容解决方案时,有多种选择。其中一些方案目前就可以使用,并且可以在短、中期内提高以太坊网络的吞吐量。

一些扩展解决方案是针对特定应用的,例如,支付通道。其他的方案比如Optimistic Rollup,可以用于任何任意合约的执行。

为了更好地理解这些差异,让我们来探讨一下最流行的layer2扩展解决方案。

4通道

通道是最早被人们广泛讨论的扩展解决方案之一,它可以让参与者在链外进行多次交易,而同时只向基础层提交两个交易。

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最受欢迎的通道类型是状态通道及其子分类——支付通道。

虽然通道具有每秒轻松处理数千笔交易的潜力,但它们也有一些缺点:它的参与不是开放的,参与者必须是提前被知悉的,用户必须在多签合约中锁定自己的资金。最重要的是,这种扩展解决方案针对特定应用,不能用于扩展通用的智能合约。

在Ethereum上使用状态通道的项目是Raiden,支付通道的概念也被比特币的闪电网络所使用。

5Plasma

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

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

将交易从主链卸载到子链中,可以实现快速和便宜的交易。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是另一个使用改编版Plasma框架的平台。

6侧链

侧链是兼容以太坊的独立区块链,有自己的共识模型和区块参数。

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与以太坊的互操作性是通过使用相同的EVM(以太坊虚拟机)来实现的,因此部署在以太坊基础层的合约可以直接部署到侧链上。xDai 就是这样一个侧链的例子。

7Rollups

Rollups通过将侧链交易捆绑或 "滚动 "到一个交易中,并生成一个加密证明,也就是SNARK(简洁的非交互式知识论证)来提供扩展。只有这个证明才会提交给基础层。

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使用Rollups,所有的交易状态和执行都在侧链中处理。以太坊主链只存储交易数据。

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

Zk rollups虽然比Optimistic rollups更快、更高效,但并没有为现有的智能合约提供一个简单的方式来迁移到layer2。

Optimistic rollups运行一个名为OVM(Optimistic Virtual Machine)的EVM兼容虚拟机,它允许执行与以太坊上相同的智能合约。它能够使现有的智能合约更容易维护其可组合性,这在所有主要的智能合约均已经过battle测试的DeFi中极为重要。

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

谈到Zk rollups,Loopring和Deversifi是建立在layer2的去中心化交易所的好例子。除此之外,还有ZkSync实现了可扩展的加密支付。

Rollups的可扩展性也可以被以太坊2.0放大。事实上,由于rollups只需要扩展数据层,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扩展解决方案可供选择,但看起来以太坊社区倾向于主要通过rollup和以太坊2.0 阶段1的数据分片进行扩展的方法。

这方法也在Vitalik Buterin最近发表的一篇名为 "A rollup centric Ethereum roadmap "的文章中得到了确认。

来源:巴比特资讯(ID:bitcoin8btc)

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