Layer 2 系列一：以太坊扩容解决方案中的解题王者是谁？

近期“链圈”最重要的技术事件是以太坊扩容网络Arbitrum上线，被认为是第一个在主网上线的通用Rollup扩容方案。 上周 6 月 5 日，Uniswap V3 通过提案并成功部署到 Arbitrum 网络。 Layer 2 Rollup 扩容方案再次成为焦点。

为什么以太坊需要扩张？ 什么是以太坊第 2 层？ 什么是汇总？

本文将带您从底层逻辑理解Layer 2，对比不同的扩容方案如何为用户带来直观的交易体验。

链下计算，链上保存

如果你在以太坊主网上发起过任何交易，第一、最直观的感受应该是“贵（手续费）”和“慢”。

这是因为主网Layer 1上的任何一笔交易都需要经过以太坊上所有节点的计算和验证，就像开车从A点到B点一样，但这个过程需要经过一个个收费站。 车辆的整体速度当然会减慢。

以太坊近3年平均gas费趋势近两年快速上升

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费机制，限制了单个区块的gas上限和每个区块需要消耗的gas量计算步骤。

Gas费是用户参与链上运营需要支付的“手续费”。 它激励矿工处理交易和维护网络。 挖出区块的矿工可以获得区块内交易的总gas费。

然而，随着以太坊交易量的激增，网络变得异常拥堵，以太坊的gas费价格也随之上涨，导致一笔普通交易需要支付几十甚至上百美元。

为解决“贵而慢”的问题，如何扩容以太坊一直是区块链行业明确的发展趋势之一。

目前的扩容方式分为链下扩容和链上扩容。 链下扩容也称为第 2 层（Layer 2）扩容。 其本质是将本应在链上处理的操作搬到链下，计算完成后，将结果转移到链上进行存储，从而提高整条链的工作性能。 其流程逻辑抽象如下图所示。

即通过将具体的计算放在Layer 2上完成，然后周期性的将数据回传给Layer 1，同时验证并保存，这样就大大降低了在Layer 1上直接交易的Gas费。简单比喻，就好比修建高架路、立交桥，在路外开辟地下通道，疏导拥堵的交通。

与链上分片扩容相比，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，并且不会改变区块链协议本身。

目前使用最广泛的解决方案有5种： 1）Channels（状态通道）； 2）Sidechain（侧链）； 3）等离子（plasma）； ）零知识汇总（ZK Rollup）。

Rollup计划大PK

以上5种方案中，最受欢迎的是侧链和Rollup。

首先，Sidechain侧链可以通过完全独立的共识机制处理交易，数据和状态不与以太坊同步。 可以说BSC、HECO等各大交易所的公链都是以太坊的侧链。 虽然这些公链上的用户非常活跃，但最大的风险还是侧链本身的安全性。 一旦侧链出现故障，资产很容易丢失。

Rollup聚合的概念于2018年提出，并在去年得到以太坊创始人V神的肯定，称其为“以太坊的关键扩容方案和基石”，未来将与分片一起承担重要的任务“ETH全球结算层”的任务。

V神写的《Rollups不完全总结指南》一文指出了Rollup的强大

Rollup，顾名思义，就是把很多信息“汇总”起来。 它可以在侧链上汇总交易信息（状态），将交易信息压缩打包生成哈希，然后发送给以太坊进行最终确认，只有以太坊才能最终确认“真相”。 它只是把复杂的计算移到了链下，释放了更多的链上空间，即使链下数据被破坏以太坊的优劣势分析，资产仍然可以被提取。

下表简单对比了侧链和Rollup扩容的优缺点，请点击放大：

OR 或 ZK？

Rollup 机制目前被认为是最有前途的扩展方式，而状态通道和 Plasma 方案已被 Vitalik 拒绝。

在两种主流的 Rollup 方案中以太坊的优劣势分析，核心问题是如何验证交易压缩包中交易的真实性。

Optimistic Rollup 和 ZK Rollup 使用不同的思维逻辑。 前者乐观地相信交易的真实性，而后者则悲观地不相信。 因此，生成零知识证明来自证明清白。

下表介绍了两种方案的流程及优缺点，请点击放大：

在这些解决方案中，能够占据大部分市场的最终赢家尚未确定，但信息安全和充分去中心化是核心的扩展需求。

Vitalik 本人最近也表示：“目前 Rollup 没有大的挑战，但是有很多小挑战，需要解决这 100 个小问题，才能提升整体性能和用户体验。”

蓝狐笔记分析：“Layer 2 track：短期OP（Optimistic Rollup），长期ZK（ZK Rollup）”。 ZK基于提现，在效率和安全性方面具有很大优势。 随着更多DeFi项目的采用，最终可以实现ZK Rollup在第二层的互操作性。

也有分析指出，可率先推出的兼容EVM的Layer 2解决方案将具有更大的先发优势，在降低手续费的同时提升交易率，DeFi市场也或将迎来洗牌。

包括 Arbitrum、zkSync、Loopring 和 StarkWare 在内的 Layer 2 Rollup 解决方案的各个项目表现如何？ 现在有哪些具体问题？ 记得关注+星Wootrade公众号，我们会在接下来的科普中为大家介绍。

参考资料（向下滑动）：

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