ROLL:一文讀懂各大以太坊可擴展性方案：以太坊擴容的未來是模塊化的_UPS

撰文：WilliamPeaster，來源：DeFiPulse

編輯：南風

當前的以太坊是一條整體單片式區塊鏈(monolithicblockchain)：它為自己提供安全性，執行自己的交易，并維護自己的數據可用性。

然而，這種傳統類型的區塊鏈，即為自己提供安全性、執行和數據可用性層的鏈，由于其“包攬了所有的事情”而存在固有的局限性。

這些局限性會給用戶帶來較高的交易成本。

這是因為以太坊執行層稀缺的區塊空間，加上不斷增長的網絡使用需求，導致了網絡擁堵，推高了交易成本。

換句話說，單片式區塊鏈一次只能處理這么多的交易?(transactions)。

為了解決這些局限性，以太坊生態中的開發者和研究人員近年來開創了一系列不同的可擴展性解決方案。這些方案有著不同的呈現方式和規模，但絕大多數都是作為以以太坊為中心的執行層，提供廉價和快速的Crypto交易。

現如今，許多新的可擴展性解決方案都已經可以使用了，而且更多的方案即將到來。為了緊跟目前正在發生的一切，本文將帶領讀者深入了解當前各大以太坊可擴展性方案！

01.鏈下擴容vs.鏈上擴容

Sui推出學術研究獎，將支持技術、金融、經濟等領域的學術研究:5月18日消息，Sui宣布推出Sui Academic Research Awards (SARAs)，該獎項將支持包括去中心化系統、智能合約、加密安全、加密經濟學、區塊鏈應用、金融技術、代幣化、公共政策和權利、去中心化社會領域的學術研究。申請者必須附屬于一個公認的學術機構或研究中心，Sui可為學者提供資金支持。[2023/5/19 15:12:17]

當前，以太坊社區同時在使用鏈下擴容性策略和鏈上擴容策略。

鏈下擴容(off-chainscaling)是指為以太坊等底層鏈提供外部執行的任何創新方式。人們將這些創新稱為「Layer2」(簡稱L2)，也即將交易的執行放在以太坊之外的第二層網絡進行，從而優化以太坊L1的性能。

鏈上擴容(on-chainscaling)是指為了提高區塊鏈的吞吐量(即每秒能夠處理的交易量)而對其進行的任何直接修改。雖然諸如Rollups和Validiums等鏈下擴容方案會在短期內擴展以太坊，但以太坊網絡的長期補充策略是實現分片(sharding)，也即將以太坊L1分成許多條有著共享安全性的分片鏈(shardchains)。

1.Rollups

APT市值近30億美元，單日交易量超13億美元:1月26日消息，據CoinGecko數據顯示，APT（Aptos）突破18.5美元，24小時漲幅超50%，現報18.83美元。APT當前市值為2,966,693,337美元，排名第28位。APT24小時交易量為1,338,034,826美元。[2023/1/26 11:30:32]

Rollup是一種可擴展性解決方案，通過在其自己的經優化的執行層上面執行交易，并將交易數據發布到以太坊(以后可能還有其他L1s公鏈)上。通過這種方式，Rollups鏈直接繼承了以太坊L1的安全性保障。

放大來看，當前有兩種類型的Rollups：ZK-Rollups和OptimisticRollups。

1)ZK-Rollups通過使用一種稱為zk-SNARK的加密證明，將許多筆鏈下交易“卷起來”形成一筆可驗證的交易批次。然后，這些較小的加密證明將被有效地發布到以太坊L1上面。

簡單來說就是，鏈下執行通過zk-SNARKs提交鏈上數據=ZK-Rollups。

Loopring(路印)是DeFi領域最受歡迎的zk-Rollup項目之一

當前我們可以使用的基于ZK-Rollup方案的Rollups網絡包括：

外媒：美SEC意外泄露加密礦工個人信息，涉嫌違反《隱私法》:1月18日消息，一份截圖顯示，美國證券交易委員會（SEC）于在調查去中心化電網區塊鏈項目Green時無意泄露了加密礦工的個人信息，調查的部分內容包括該項目接觸的消費者，詢問他們購買Green產品的情況，并詢問他們的體驗。雖然Green的成員已經與SEC合作回答了所有相關問題，但該機構未能在1月6日將所有650名用戶的電子郵件以密件方式發送，因此泄露了這些人的姓名和電子郵件。

據收到電子郵件的人士稱，此次泄密事件對加密愛好者社區產生了不利影響。他們聲稱這些信息足以讓他們被識別并破解他們用來通過“挖采”生產Green加密貨幣的“節點”。截至周二，還沒有黑客入侵的報道。Green社區還非常強調維護消費者隱私，因為區塊鏈允許用戶匿名交易和挖幣，并表示它認為發布個人身份信息不利于這一目的。

報道稱，此次調查意外泄露個人信息違反了美國1974年的《隱私法》，該法案禁止在未經適當同意的情況下分享聯邦機構收集的信息。SEC對此回應稱：“保護各方的隱私至關重要，美國證券交易委員會正在調查此事。”（華盛頓觀察家報）[2023/1/18 11:17:50]

Loopring：

https://loopring.io/#/

以太坊L2網絡總鎖倉量回落至57.7億美元:金色財經報道，L2BEAT數據顯示，截至目前，以太坊Layer2上總鎖倉量為57.7億美元。近7日漲幅-3.97%，其中鎖倉量最高的為擴容方案Arbitrum，約28.7億美元，占比49.72%。其次是Optimism，鎖倉量17.8億美元，占比30.84%。dYdX占據第三，鎖倉量4.84億美元，占比8.39%。[2022/8/18 12:33:06]

PolygonHermez：

https://hermez.io/

zkSync：

https://zksync.io/faq/intro.html#introduction

2)OptimisticRollups?也是將許多交易“卷起來”以批次的方式提交至以太坊L1鏈上，但這種方案并不使用零知識證明來證明交易的有效性：OptimisticRollups“樂觀地”假設了交易的有效性，除非通過所謂的“欺詐證明”(fraudproofs)成功地挑戰了交易的有效性。

簡單來說就是，鏈下執行鏈上數據欺詐證明=OptimisticRollups。

Arbitrum是基于OptimisticRollup方案的L2網絡

報告：2022年是數字資產歷史上破壞性最大的熊市:7月5日消息，Glassnode發布報告稱，許多鏈上和市場的表現指標已經達到了歷史上和統計學上的顯著低點。對于目前的比特幣熊市狀況，報告指出，比特幣價格已經跌至歷史前高的73.3%，這與以往熊市低點的上限相吻合。從頂部到底部的持續時間在227天到435天之間，取決于熊市開始的位置。低于200日均線的偏差非常大，只有2%的交易日比現在表現得更糟糕。在統計的基礎上，市場已經實現了歷史上最大的月度跌幅。這得到了賣出行為的支持，這種行為鎖定了荒謬得相對損失，這些損失是如此之大，以至于只有3.5%的歷史交易日出現過更大的資本外流。虧損與盈利的轉移量之間的比率已達到歷史最高水平，是深受困擾的投資者的代名詞。

對于以太坊市場現狀，報告指出，以太坊從其歷史最高的峰值回撤的幅度為-79.5%，將此次拋售置于之前熊市底部的上限內。比特幣的主導地位控制著資本流動的方向，從歷史上看，這預示著以太坊在接下來的幾個月中會繼續表現不佳。每字節捕獲的以太坊價值表明資本效率正在惡化，并存在可能會進一步下降 50% 的可能。更早的恢復將表明以太坊網絡的價值捕獲機制得到改善。在過去的6個月里，發生了以太坊歷史上最大的兩次有統計的資本破壞事件，合計276億美元的實現市值發生了凈流出。ETH和ETH 2.0的MVRV都出現了大幅縮水，表明ETH的平均持有者正持有大量未實現的損失。以太坊交易盈利能力繼續徘徊在2019年1月的最后水平，投資者在每筆交易中實現的平均損失為-16%。

報告總結到，鑒于當前熊市的廣泛持續時間和規模，可以合理地認為2022年是數字資產歷史上破壞性最大的熊市。[2022/7/5 1:51:16]

?當前我們可以使用的基于OptimisticRollup方案的Rollups網絡包括：

ArbitrumOne：

https://arbitrum.io/bridge-tutorial/

Optimism：

https://gateway.optimism.io/welcome

關于ArbitrumOne網絡和Optimism網絡的使用細則和注意事項，可參考此前發布的文章《一文讀懂新晉L2網絡Arbitrum》和《L2熱潮來襲！如何使用Optimism網絡？》

DeversiFi是目前最大的基于Validium方案的L2項目?另一種類似于Rollups的可擴展性解決方案是Validiums。?

Validiums的運作方式類似于ZK-Rollups，因為這種方案也依賴于零知識證明來批處理和執行交易。但與ZK-Rollups相比，Validiums在鏈下保存其數據可用性(即交易數據存儲在鏈下)，而ZK-Rollups的數據可用性存儲在以太坊L1鏈上。

這種動態特征使得Validiums這種擴容方案具有很高的性能(Validiums能夠提供比ZK-Rollups更高的吞吐量)，但同時也在一定程度上使這種方案具有托管的性質(這意味著Validiums的運營商可以凍結或者沒收用戶的資金)。

Sorare是一款由Validium驅動的夢幻足球游戲?換句話說，鏈下執行零知識證明鏈下數據=Validiums。

當前我們可以使用的基于Validium方案的項目包括：

DeversiFi?(去中心化交易所)：

https://l2beat.com/projects/deversifi/

ImmutableX?(一個以NFTs為中心的L2網絡)：

https://www.immutable.com/

Sorare(一款夢幻足球游戲)：

https://l2beat.com/projects/sorare/

?Volitions是一種混合式擴容解決方案，讓用戶能夠在“ZK-Rollup模式”和“Validium模式”之間進行選擇。

在實踐中，這意味著Volitions的用戶能夠使交易在鏈下執行，同時可以選擇鏈上數據可用性或者鏈下數據可用性，也即選擇將數據可用性保存在以太坊L1鏈上或者在Valildiums(鏈下)。

就以太坊而言，側鏈是與以太坊兼容的區塊鏈。

側鏈(sidechains)可以是獨立的區塊鏈，比如BSC(幣安智能鏈)，或者更普遍的是，為了明確地迎合以太坊用戶的定制區塊鏈，比如Polygon的側鏈。側鏈與以太坊的兼容性源于它們支持EVM(以太坊虛擬機)。

因此，側鏈可以作為以太坊L1的外部執行層，即便側鏈并沒有直接繼承以太坊L1的安全性保障。但一些側鏈項目，比如Polygon的側鏈，通過向以太坊提交檢查點(checkpoints)，模糊了這種區別。

當前我們可以使用的側鏈包括：

Polygon：

https://wallet.polygon.technology/

xDai：

https://bridge.xdaichain.com/

Ronin?(NFT游戲AxieInfinity量身定制的側鏈)：

https://bridge.roninchain.com/

智能合約支撐的鏈下擴容方案。在狀態通道網絡中，ETH等加密資產可以鎖定在這些合約中，用于在用戶之間創建雙向支付通道。

換句話說，狀態通道就像是在“記賬”，用戶彼此之間可以在鏈下進行數百次交易，然后通過向以太坊L1發送最后一筆交易來停止記賬。這樣一來，原本是許多筆的交易，通過狀態通道得以簡化。

目前我們可以使用的狀態通道項目：

Connext：

https://connext.network/

6.Plasma

Plasma鏈是一種依賴于欺詐證明(fraudproofs)的擴容方案，類似于OptimisticRollups。但與OptimisticRollups不同的是，Plasma將數據可用性保存在鏈下。盡管是以太坊L2研究的最早領域之一，Plasma的實現未能像其他更新的擴容方案那樣獲得足夠的吸引力。

上圖：以太坊的更新路線圖。制圖：trent.eth以太坊開發者社區預計，分片(sharding)將在未來幾年內推出。

這一更新將把以太坊一直以來的單一協議擴展到64條新的“分片鏈”上。通過這種方式將以太坊網絡的負荷分布到這些分片鏈上，以太坊L1得以實現水平擴展，極大地改善了交易延遲和吞吐量能力。

值得注意的是，正如以太坊創始人VitalikButerin之前強調的那樣，“分片和Rollups帶來的可擴展性好處相互疊加”，這些創新將使以太坊輕松地支持數十億用戶。

04.以太坊擴容的未來是模塊化的

直到最近，以太坊一直是一條整體單片式區塊鏈，僅依靠自己提供安全性、執行和數據可用性。

我們現在正開始看到，以及未來會越來越多地看到，以太坊正在成為一條模塊化的區塊鏈。也就是說，我們將看到以太坊越來越依賴外部執行層和外部數據可用性層來推進其基礎性能。

從Rollups到側鏈，我們已經討論了這些早期的外部執行層是什么樣子。同樣值得注意的是，像PolygonAvail這樣的定制化數據可用性區塊鏈，也將在擴大模塊化區塊鏈未來的可能性方面發揮重要作用。

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