以太坊第二層 (L2) 擴容解析
以太坊第二層 (L2) 擴容解決方案概述，包含匯總、電漿、狀態通道與側鏈。
Date published: 2021年2月3日
由 Finematics 製作的解說影片，涵蓋以太坊的第二層 (L2) 擴容解決方案——包含通道、電漿 (Plasma)、側鏈與匯總，以及為何匯總正逐漸成為主流的擴容策略。了解這些技術如何降低成本並提高吞吐量，同時繼承以太坊的安全性。
本逐字稿是 Finematics 發布的原始影片逐字稿 (opens in a new tab)的無障礙副本。為了提升閱讀體驗，已進行了輕微的編輯。
以太坊擴容 (0:31)
幾乎自網路啟動以來，以太坊擴容一直是討論最熱烈的話題之一。在經歷一段時間的嚴重網路壅塞後，擴容的爭論總是會升溫。
最早出現這種情況的時期之一是 2017 年的加密貨幣牛市，當時聲名狼藉的 CryptoKitties（謎戀貓）與首次代幣發行 (ICO) 導致整個以太坊網路癱瘓，造成燃料 (gas) 費用大幅飆升。今年，網路壅塞的情況更加嚴重，這次是由去中心化金融 (DeFi) 和收益農耕的普及所引起。有段時間，即使燃料費用高達 500+ Gwei，你的交易也無法在短時間內獲得驗證。
區塊鏈擴容 (1:20)
談到以太坊或一般區塊鏈的擴容，主要有兩種方法：擴容基礎層本身——第一層 (L1)——或是透過將部分工作卸載到另一層——第二層 (L2)——來擴容網路。
第一層 (L1) 是標準的基礎共識層，目前幾乎所有的交易都在此結算。分層的概念並非以太坊獨有；其他區塊鏈（如比特幣或 Zcash）也廣泛使用它。
第二層 (L2) 是建立在第一層 (L1) 之上的另一層。這裡有幾個重點：第二層 (L2) 不要求對第一層 (L1) 進行任何更改——它可以直接使用現有元素（如智慧合約）建立在第一層 (L1) 之上。第二層 (L2) 還透過將其狀態錨定到第一層 (L1) 來利用第一層 (L1) 的安全性。
以太坊目前在其基礎層上每秒大約可處理 15 筆交易。第二層 (L2) 擴容可以大幅增加交易數量——根據不同的解決方案，每秒可處理 2,000 到 4,000 筆交易。
以太坊 2.0 (2:39)
那麼以太坊 2.0 呢？它不是應該用來擴容以太坊嗎？是的——以太坊 2.0 引入了權益證明 (PoS) 和分片，這將大幅提高基礎層的交易吞吐量。
這是否意味著當以太坊 2.0 發布時，我們就不需要第二層 (L2) 擴容了？並非如此——即使有了分片，以太坊未來仍然需要第二層 (L2) 擴容，才能夠處理每秒數十萬甚至數百萬筆的交易。
擴容性三難困境 (3:15)
這也是著名的擴容性三難困境發揮作用的地方。理論上，我們可以完全跳過第二層 (L2)，轉而專注於擴容基礎層。這將要求高度專業化的節點來處理增加的工作量，從而導致更高的中心化，進而降低網路的安全性和抗審查特性。
堅持擴容性絕不應以犧牲安全性和去中心化為代價的原則，我們在邁向未來時，只能選擇結合第一層 (L1) 和第二層 (L2) 擴容的方案。
第二層 (L2) 擴容 (3:52)
第二層 (L2) 擴容是透過在鏈下處理交易來幫助提升第一層 (L1) 能力的解決方案總稱。可以改善的兩個主要能力是交易速度和交易吞吐量。除此之外，第二層 (L2) 解決方案還能大幅降低燃料費用。
談到實際的擴容解決方案，有多種選項可供選擇。有些選項目前已經可用，並能在中短期內提高以太坊網路的吞吐量，而其他選項則著眼於中長期的時間範圍。有些解決方案是針對特定應用程式的——例如支付通道——而其他解決方案（如樂觀匯總）則可用於任何任意的合約執行。
通道 (5:03)
通道是最早被廣泛討論的擴容解決方案之一。它們允許參與者多次交換他們的交易，同時只需向基礎層提交兩筆交易。最受歡迎的通道類型是狀態通道及其子類型：支付通道。
雖然通道有潛力輕鬆處理每秒數千筆交易，但它們也有一些缺點。它們不提供開放參與——參與者必須事先已知，且使用者必須將其資金鎖定在多方簽名合約中。除此之外，這種擴容解決方案是針對特定應用程式的，無法用於擴容通用型智慧合約。
在以太坊上利用狀態通道力量的主要專案是 Raiden。支付通道的概念也被比特幣的閃電網路廣泛使用。
電漿 (6:04)
電漿 (Plasma) 是一種第二層 (L2) 擴容解決方案，最初由 Joseph Poon 和 Vitalik Buterin 提出。它是一個用於在以太坊上建立可擴容應用程式的框架。
電漿利用智慧合約和默克爾樹 (Merkle trees) 來實現創建無限數量的子鏈——父以太坊區塊鏈的副本。將交易從主鏈卸載到子鏈中，可以實現快速且廉價的交易。
電漿的缺點之一是，想要從第二層 (L2) 提取資金的使用者需要經歷漫長的等待期。與通道類似，電漿無法用於擴容通用型智慧合約。OMG Network 建立在他們自己實作的電漿上，稱為 More Viable Plasma。Matic Network 是另一個使用改編版電漿框架的平台範例。
側鏈 (7:08)
側鏈是與以太坊相容的獨立區塊鏈，擁有自己的共識模型和區塊參數。透過使用相同的以太坊虛擬機 (EVM)，實現了與以太坊的互操作性，因此部署到以太坊基礎層的合約可以直接部署到側鏈上。
xDai 就是這種側鏈的一個範例。
ZK 匯總 (8:11)
匯總透過將側鏈交易打包——或「匯總」——成單一交易，並產生一個密碼學證明，也稱為 SNARK（簡潔非互動式知識論證），來提供擴容。只有這個證明會被提交到基礎層。透過匯總，所有的交易狀態和執行都在側鏈中處理；以太坊主鏈僅儲存交易資料。
匯總有兩種類型：零知識匯總 (ZK rollups) 和樂觀匯總 (optimistic rollups)。
零知識匯總雖然比樂觀匯總更快、更有效率，但並未為現有的智慧合約提供遷移到第二層 (L2) 的簡單方法。
樂觀匯總運行一個與 EVM 相容的虛擬機，稱為 OVM（樂觀虛擬機），它允許執行與在以太坊上可執行的相同智慧合約。這非常重要，因為它使現有的智慧合約更容易保持其可組合性，這在去中心化金融 (DeFi) 中極為相關，因為所有主要的智慧合約都已經過實戰測試。
致力於樂觀匯總的主要專案之一是 Optimism，他們正越來越接近其主網的發布。談到零知識匯總，Loopring 和 DeversiFi 是建立在第二層 (L2) 上的去中心化交易所的良好範例。除此之外，我們還有 zkSync 實現了可擴容的加密貨幣支付。
以匯總為中心的路線圖 (9:18)
匯總的擴容性也可以透過以太坊 2.0 來放大。事實上，因為匯總只需要擴容資料層，它們在以太坊 2.0 階段 1（關於資料的分片）中就已經能獲得巨大的提升。
儘管有一系列的第二層 (L2) 擴容解決方案可供選擇，但以太坊社群似乎正逐漸凝聚共識，主要透過匯總和以太坊 2.0 階段 1 的資料分片來進行擴容。這種方法也在 Vitalik Buterin 最近一篇名為「以匯總為中心的以太坊路線圖 (A Rollup-Centric Ethereum Roadmap)」的文章中得到了證實。
在未來的影片中，我們將探討以太坊 2.0 的基礎層擴容，以及第一層 (L1) 和第二層 (L2) 擴容如何幫助讓每個人都能更容易地接觸去中心化金融 (DeFi)。