以太坊扩容指南：深入理解第 2 层网络与侧链技术

第 2 层网络使用多种技术来解决以太坊等第 1 层区块链的可扩展性瓶颈。

区块链基础设施已经发展成为包含第 1 层和第 2 层网络的生态系统。

在本文中，我们将探讨两者之间的区别，以及第 2 层网络和侧链等其他扩展方法如何尝试解决第 1 层区块链的可扩展性挑战。

什么是第 2 层网络？

简单来说，第 2 层网络是位于以太坊等第 1 层网络之上的区块链网络，第 1 层网络为在其上构建的网络提供基础架构和安全性、验证交易和达成共识。

第 2 层网络使用各种技术来解决第 1 层区块链上的可扩展性瓶颈，这些瓶颈是由吞吐量和交易成本引的。

例如，根据区块链浏览器 Etherscan 的数据，以太坊目前每秒处理约 14 笔交易 (TPS)。相比之下，Visa每秒处理约 65,000 笔交易。

可扩展性问题在网络活动高峰期最为明显，此时区块链网络面临交易费用（也称为 gas 费用）增加、网络拥塞和交易时间减少的问题。

2017 年，以太坊创始人 Vitalik Buterin 提出了区块链的“可扩展性三难困境”，认为区块链面临的挑战是每秒处理数千笔交易，同时保持安全性并坚持去中心化的精神，即在不需要集中控制的情况下运行。

该理论源自计算机科学，其认为网络只能专注于其中两个原则，而必须牺牲第三个原则做出让步。

以太坊解决可扩展性问题的方法就是专注于使其自己的第 1 层区块链网络尽可能安全和去中心化，同时将可扩展性外包给在其基础设施之上构建的第 2 层网络。

扩展网络如何工作？

扩展网络部署了各种不同的解决方案来帮助解决第 1 层网络的可扩展性挑战。

这些网络包括捆绑交易或链下处理交易、使用侧链或第 2 层汇总。

侧链

侧链是独立于第 1 层链运行的区块链，具有自己的共识机制和代币。

它们通过桥接器连接到第 1 层区块链，该桥接器使用智能合约“锁定”第 1 层链中的资产，并在侧链上铸造这些代币的镜像，这些代币的价值与锁定的资产挂钩。

然后使用这些镜像代币执行交易，之后可以销毁它们，从而释放第 1 层链上的锁定代币。

Rollups

Rollups 采用不同的方法，通过汇总（因此得名）多个交易，将它们作为单个交易呈现给第 1 层区块链，这样可以比单个交易更快地进行处理。

Rollups 主要有两种类型：乐观汇总和零知识 (zk) 汇总。

乐观汇总假设所有汇总数据都是有效的，允许人们事后对交易提出异议，以确定它们是否合法。有争议的交易直接提交给第 1 层网络以解决争议，如果双方被证明是错误的，双方都将失去质押的代币。

零知识汇总采用零知识证明，这是一种加密技术，可用于证明某事是已知的，而无需直接泄露已知信息。交易被汇总成在链下执行的批次，完成的批次使用 zk 证明提交到第 1 层链，以证明提议的状态更改是正确的。

你需要知道的以太坊扩容

有许多不同的第 2 层和侧链网络建立在以太坊之上或与之并列，每个网络都有自己首选的技术解决方案来扩展第 1 层。根据 CoinGecko 的数据，截至 2024 年 11 月，按总锁定价值 (TVL) 计算，以下是最大的以太坊链。

Base

Base 由加密货币交易所 Coinbase 孵化，建立在以太坊扩展解决方案 Optimism 之上。自 2023 年 8 月推出以来，它迅速成为第 2 层领域的领先者，仅用 11 天就飙升至超过 100 万个地址。据 Coinbase 首席执行官 Brian Armstrong 称，该交易所没有为 Base 发行代币的计划，并试图让 Base 成为“比 Coinbase 主导的项目更广泛的东西”。

Arbitrum

Arbitrum 由 Offchain Labs 创建，利用乐观汇总来扩展以太坊，声称其 tps 为 40,000，而以太坊的 tps 仅为 14。2023 年 3 月，Arbitrum 推出了其原生 ARB 代币用于治理，将项目的控制权移交给由社区成员组成的去中心化自治组织 (DAO)。

Polygon

Polygon 原名为 Matic Network，采用多管齐下的方法来扩展，部署了多种解决方案，包括其主 POS 链（侧链）、Plasma 链、zk-rollups 和optimistic rollups。它立志成为不仅仅是一个扩展解决方案，而是将自己标榜为推出可互操作区块链的平台。2024 年 9 月，它完成了从原始原生代币 MATIC 到新代币 POL 的迁移。

Optimism

Optimism 于 2021 年 1 月在主网上推出，顾名思义，它使用乐观汇总，假设汇总中的所有交易都是有效的。Optimism 使用序列器进一步压缩其汇总中的数据，然后将交易数据提交到主以太坊链。每个汇总的验证者都有一周的时间来查询汇总，如果他们认为汇总包含欺诈数据。

Scroll

Scroll 是第二层领域的一个相对较新的参与者，于 2023 年 10 月在主网上推出。该平台使用 zkEVM 技术进行批量证明，利用“字节码级兼容性”和以太坊虚拟机支持来确保 EVM 应用程序和工具“开箱即用”兼容。Scroll 在 2024 年 10 月的空投中推出了其 SCR 代币。

Blast

Blast 由 NFT 市场 Blur 创始人 Tieshun “Pacman” Roquerre 领导的团队于 2024 年 2 月推出，与其他第 2 层网络不同，其特点包括 ETH 和稳定币的原生收益。第 2 层网络于 2024 年 6 月对其原生代币 BLAST 进行了空投。

第 2 层网络的未来

以太坊联合创始人 Vitalik Buterin 表示，第 2 层网络是以太坊“以汇总为中心路线图”的关键部分，他希望使用第 2 层解决方案来提高区块链每秒处理超过 100,000 笔交易的能力。

Buterin 概述了将以太坊的两种扩展策略（分片和第 2 层协议）融合在一起的计划，他将其称为“The Surge”。该路线图将使第 2 层区块链实现加密解决方案，例如 SNARK（简洁的非交互式知识论证），以确保交易的完整性。Buterin 还寻求确保第 2 层网络继承以太坊的核心原则，即无需信任、开放和抗审查。

第 2 层网络不仅限于以太坊。2024 年 6 月，BitcoinOS 的程序员声称首次在比特币主网上验证了零知识证明，从而开启了使用汇总来扩展比特币的可能性。Solana 也看到了越来越多的第 2 层活动，例如通过以游戏为中心的 Sonic SVM 网络。

与此同时，新的第 2 层网络继续在以太坊上涌现。2024 年 10 月，去中心化交易所 Uniswap 宣布计划使用 Optimism 技术开发自己的第 2 层网络 Unichain，此外中心化交易所 Kraken 将推出自己的基于 Optimism 的第 2 层网络 Ink。