撰文：William Peaster，來源：DeFi Pulse
編輯：南風
目前的以太坊是一條整體單片式區塊鍊(monolithic blockchain)：它為自己提供安全性，執行自己的交易，并維護自己的資料可用性。
然而，這種傳統類型的區塊鍊，即為自己提供安全性、執行和資料可用性層的鍊，由于其“包攬了所有的事情”而存在固有的局限性。
這些局限性會給使用者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，導緻了網絡擁堵，推高了交易成本。
換句話說，單片式區塊鍊一次隻能處理這麼多的交易 (transactions)。
為了解決這些局限性，以太坊生态中的開發者和研究人員近年來開創了一系列不同的可擴充性解決方案。這些方案有着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，許多新的可擴充性解決方案都已經可以使用了，而且更多的方案即将到來。為了緊跟目前正在發生的一切，本文将帶領讀者深入了解目前各大以太坊可擴充性方案！
01. 鍊下擴容 vs. 鍊上擴容
目前，以太坊社群同時在使用鍊下擴容性政策和鍊上擴容政策。
- 鍊下擴容 (off-chain scaling) 是指為以太坊等底層鍊提供外部執行的任何創新方式。人們将這些創新稱為「Layer 2」(簡稱 L2)， 也即将交易的執行放在以太坊之外的第二層網絡進行，進而優化以太坊 L1 的性能。
- 鍊上擴容 (on-chain scaling) 是指為了提高區塊鍊的吞吐量 (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 等鍊下擴容方案會在短期内擴充以太坊，但以太坊網絡的長期補充政策是實作分片 (sharding)，也即将以太坊 L1 分成許多條有着共享安全性的分片鍊 (shard chains)。
02. 了解 L2
制圖：u/emkoscp
1. Rollups
Rollup 是一種可擴充性解決方案，通過在其自己的經優化的執行層上面執行交易，并将交易資料釋出到以太坊 (以後可能還有其他 L1s 公鍊) 上。通過這種方式，Rollups 鍊直接繼承了以太坊 L1 的安全性保障。
放大來看，目前有兩種類型的 Rollups：ZK-Rollups 和 Optimistic Rollups。
1) ZK-Rollups 通過使用一種稱為 zk-SNARK 的加密證明，将許多筆鍊下交易“卷起來”形成一筆可驗證的交易批次。然後，這些較小的加密證明将被有效地釋出到以太坊 L1 上面。
簡單來說就是，鍊下執行 + 通過 zk-SNARKs 送出鍊上資料 = ZK-Rollups。
Loopring (路印) 是 DeFi 領域最受歡迎的 zk-Rollup 項目之一
目前我們可以使用的基于 ZK-Rollup 方案的 Rollups 網絡包括：
- Loopring：
https://loopring.io/#/
- Polygon Hermez：
https://hermez.io/
- zkSync：
https://zksync.io/faq/intro.html#introduction
2) Optimistic Rollups 也是将許多交易“卷起來”以批次的方式送出至以太坊 L1 鍊上，但這種方案并不使用零知識證明來證明交易的有效性：Optimistic Rollups “樂觀地”假設了交易的有效性，除非通過所謂的“欺詐證明”(fraud proofs) 成功地挑戰了交易的有效性。
簡單來說就是，鍊下執行 + 鍊上資料 + 欺詐證明 = Optimistic Rollups。
Arbitrum 是基于 Optimistic Rollup 方案的 L2 網絡
目前我們可以使用的基于 Optimistic Rollup 方案的 Rollups 網絡包括：
- Arbitrum One：
https://arbitrum.io/bridge-tutorial/
- Optimism：
https://gateway.optimism.io/welcome
關于 Arbitrum One 網絡和 Optimism 網絡的使用細則和注意事項，可參考此前釋出的文章👉《一文讀懂新晉 L2 網絡 Arbitrum》和《L2 熱潮來襲！如何使用 Optimism 網絡？》
2. Validiums
DeversiFi 是目前最大的基于 Validium 方案的 L2 項目
另一種類似于 Rollups 的可擴充性解決方案是 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 在鍊下儲存其資料可用性 (即交易資料存儲在鍊下)，而 ZK-Rollups 的資料可用性存儲在以太坊 L1 鍊上。
這種動态特征使得 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 (這意味着 Validiums 的營運商可以當機或者沒收使用者的資金)。
Sorare 是一款由 Validium 驅動的夢幻足球遊戲
換句話說，鍊下執行 + 零知識證明 + 鍊下資料 = Validiums。
目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/
- Immutable X (一個以 NFTs 為中心的 L2 網絡)：
https://www.immutable.com/
- Sorare (一款夢幻足球遊戲)：
https://l2beat.com/projects/sorare/
3. Volitions
Volitions 是一種混合式擴容解決方案，讓使用者能夠在“ZK-Rollup模式”和“Validium模式”之間進行選擇。
在實踐中，這意味着 Volitions 的使用者能夠使交易在鍊下執行，同時可以選擇鍊上資料可用性或者鍊下資料可用性，也即選擇将資料可用性儲存在以太坊 L1 鍊上或者在 Valildiums (鍊下)。
4. 側鍊
就以太坊而言，側鍊是與以太坊相容的區塊鍊。
側鍊 (sidechains) 可以是獨立的區塊鍊，比如 BSC (币安智能鍊)，或者更普遍的是，為了明确地迎合以太坊使用者的定制區塊鍊，比如 Polygon 的側鍊。側鍊與以太坊的相容性源于它們支援 EVM (以太坊虛拟機)。
是以，側鍊可以作為以太坊 L1 的外部執行層，即便側鍊并沒有直接繼承以太坊 L1 的安全性保障。但一些側鍊項目，比如 Polygon 的側鍊，通過向以太坊送出檢查點 (checkpoints)，模糊了這種差別。
目前我們可以使用的側鍊包括：
- Polygon：
https://wallet.polygon.technology/
- xDai：
https://bridge.xdaichain.com/
- Ronin (NFT 遊戲 Axie Infinity 量身定制的側鍊)：
https://bridge.roninchain.com/
5. 狀态通道
Connext 是以太坊生态中最知名的狀态通道項目之一
狀态通道 (State Channels) 是一種由多簽智能合約支撐的鍊下擴容方案。在狀态通道網絡中，ETH 等加密資産可以鎖定在這些合約中，用于在使用者之間建立雙向支付通道。
換句話說，狀态通道就像是在“記賬”，使用者彼此之間可以在鍊下進行數百次交易，然後通過向以太坊 L1 發送最後一筆交易來停止記賬。這樣一來，原本是許多筆的交易，通過狀态通道得以簡化。
目前我們可以使用的狀态通道項目：
- Connext：
https://connext.network/
6. Plasma
Plasma 鍊是一種依賴于欺詐證明 (fraud proofs) 的擴容方案，類似于 Optimistic Rollups。但與 Optimistic Rollups 不同的是，Plasma 将資料可用性儲存在鍊下。盡管是以太坊 L2 研究的最早領域之一，Plasma 的實作未能像其他更新的擴容方案那樣獲得足夠的吸引力。
03. 以太坊 L1 何時實作分片？
上圖：以太坊的更新路線圖。制圖：trent.eth
以太坊開發者社群預計，分片 (sharding) 将在未來幾年内推出。
這一更新将把以太坊一直以來的單一協定擴充到 64 條新的“分片鍊”上。通過這種方式将以太坊網絡的負荷分布到這些分片鍊上，以太坊 L1 得以實作水準擴充，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 Vitalik Buterin 之前強調的那樣，“分片和 Rollups 帶來的可擴充性好處互相疊加”，這些創新将使以太坊輕松地支援數十億使用者。
04. 以太坊擴容的未來是子產品化的
直到最近，以太坊一直是一條整體單片式區塊鍊，僅依靠自己提供安全性、執行和資料可用性。
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子產品化的區塊鍊。也就是說，我們将看到以太坊越來越依賴外部執行層和外部資料可用性層來推進其基礎性能。
從 Rollups 到側鍊，我們已經讨論了這些早期的外部執行層是什麼樣子。同樣值得注意的是，像 Polygon Avail 這樣的定制化資料可用性區塊鍊，也将在擴大子產品化區塊鍊未來的可能性方面發揮重要作用。
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