以太坊为何要扩容？什么是Layer 2？

你是否觉得以太坊手续费很贵并且速度很慢呢？或许除了选择别条区块链和ETH2.0 ，Layer 2 会是解决以太坊当前的一个重要的方案。这篇文章将带您从底层逻辑了解Layer 2，对比不同的扩容方案到底为用户带来怎样的交易体验！

问题

以太坊是现今世界上应用最为广泛的公链，而任何为人所知的去中心化项目，诸如DeFi、NFT、DAO .. 等，多数是在以太坊运作，但也因为各个项目运作火热，以太坊上的问题已逐渐浮现，并且影响各项运用，举例如下：

如果你曾在以太坊主网上发起过任意一笔交易，首先最直观的感受应该是「贵」和「慢」。

这是因为在主网Layer 1 上任何一笔交易都需要通过以太坊上所有的节点做计算和验证，就像是开车从A 点到B 点，但是过程中需要通过一个又一个的收费站，整体的车速当然会被减慢。

并且为了防止恶意合约（比如无限循环合约）的影响，以太坊设置了Gas 费用机制，限制了单个区块的Gas Limit（上限）和每个计算步骤需要消耗的Gas 量用。Gas 费用就是用户参与链上操作需要支付的「手续费」，激励矿工处理交易和维护网路，挖到该区块的矿工就可以获得区块内交易的总Gas 费用。

但随着以太坊交易量的急剧上升，网路变得异常拥堵，支付Gas 费用的ETH 价格也升高，导致一次普通的交易就需要支付几十甚至上百美金。为了解决「又贵又慢」的难题，如何扩容也一直是以太坊区块链明确需要解决的问题之一。

当下的扩容方式分为链下扩容和链上扩容，其中链下扩容也被称为第2 层（Layer 2）扩容，它的本质就是— — 将本应该在链上处理的运算移至链下，计算完成后将结果再传入链上保存，从而提升整个链的工作性能。

也就是通过将具体的计算放在Layer 2 上完成，再定时将资料回传Layer 1，同时进行验证和保存，这样大大减少了直接在Layer 1 上交易的Gas 费用。

相较于链上的分片式扩容，链下Layer 2 目前被认为是以太坊解决吞吐量拥堵的最佳方案，它也不会改变区块链协议本身。

当前有5 种最广泛的解决方案：

1）Channels（状态通道）

2）Sidechain（侧链）

3）Plasma

4）Optimistic Rollup

5）ZK Rollup

在以上的5 种解决方案中，最受欢迎的便是侧链和 Rollup。

首先，Sidechain 侧链可以通过完全独立的共识机制来处理交易，数据和状态并不与以太坊同步，可以说各大交易所公链例如 BSC、HECO 等都是以太坊的侧链。虽然这些公链上面的用户十分活跃，但最大的风险便是侧链自身的安全性，一旦侧链上出现故障，资产就很容易丢失。

而Rollup 汇总的概念在2018 年被提出，在去年更是获得了以太坊创始人V神的肯定，称之为「以太坊的关键扩容解决方案和基石」，并将在未来与分片一起承担「ETH 全球结算层」的重任。

Rollup，顾名思义，就是将众多讯息「卷起来」。它可以汇总侧链上的交易讯息（状态），将交易讯息压缩打包，再传到以太坊上进行最终确认，并且只有以太坊才能最终确认「真相」。它只是将繁琐的计算移至链下进行，释放了更多的链上空间，即使链下的数据遭到破坏，也能提出资产。

下表简要的对比了侧链和Rollup 扩容的优缺点：

Rollup 机制目前被认为是最有前景的扩容方式，而状态通道和Plasma 方案已经被V 神否定。在两种主流的Rollup 方案中，最核心的问题便是如何验证交易压缩包中的交易的真实性。

Optimistic Rollup 和ZK Rollup 运用了不同的思维逻辑，前者乐观地相信交易的真实性，而后者悲观地不相信，因此生成零知识证明来自证清白。

在这些方案中，能够占领大部分市场的最终赢家还未确定，但是讯息安全和足够的去中心化是最核心的扩容诉求。

V 神本人也在近期表示：”目前Rollup 没有很大的挑战，但是有很多小的挑战，需要解决这100 个小的问题，才能提升整体性能和用户体验。”

ZK 也有分析指出，能够最先上线的兼容EVM（以太坊虚拟机，Ethereum Virtual Mahcine）的Layer 2 方案将具备更大的先发优势，提高交易速率的同时降低手续费，DeFi 市场也可能因此迎来洗牌。

Layer 2 Rollup 方案的各项目包括Arbitrum、zkSync、Loopring、StarkWare 表现如何？现在的问题具体还有哪些？我们将在下篇一起和大家探讨！

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