以太坊二层:提升可扩展性和用户体验
StarkNet 中文
2024-09-18 16:03
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原文:Ethereum Layer 2s: Enhancing scalability and UX

翻译及校对:Starknet 中文社区

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精选速览

  • 主要的二层技术包括 Rollup 和状态通道,前者通过打包交易减少数据存储

  • 状态通道允许链下交易并最终在主网结算

  • 二层解决方案的成功依赖于基础设施和生态系统的支持,未来以太坊需要多种扩展方案的结合,以满足不断增长的用户和 dApp 需求

引言

以太坊自诞生以来经历了指数级增长。然而,随着增长而来的是可扩展性挑战,导致交易速度变慢,以及 gas 费上涨。为了解决这些问题,以太坊社区一直在积极研究和开发各种扩展解决方案,尤其关注二层技术。二层扩展解决方案旨在独立于以太坊主网(一层)运行,同时仍然能够受益于主网的安全模型。通过将大量的交易处理转移到链下,二层解决方案旨在提高交易吞吐量并降低 gas 费,同时不影响以太坊的去中心化和安全性,而这正是以太坊的价值所在。

二层解决方案的必要性

随着以太坊网络的用户和 dApp 的数量持续增长,当前基础设施的局限性愈发明显。以太坊主网每秒只能处理有限的交易(TPS)— 大约为 15 笔。在高需求时期,会导致网络拥堵和高昂的 gas 费。这不仅降低了用户体验,也增加了新用户和开发者进入生态系统的难度。二层解决方案提供了若干关键优势,来应对这些挑战:

  1. 提升每秒交易量(TPS): 通过在链下处理交易,可以更高效地处理交易,二层解决方案可显著增加每秒可处理的交易数量,减少网络拥堵,提升整体性能。

  2. gas 费更低: 由于交易在计算成本更低的链下环境处理,每笔交易的 gas 费大幅降低,使用户能够以更低的成本与 dApp 互动并参与以太坊生态系统。

  3. 改善用户体验:更快的交易时间和更低的成本可带来更无缝、更愉快的用户体验,从而鼓励更多的人采用和参与基于以太坊的应用程序。

二层解决方案的类型

目前已经出现了许多二层扩展解决方案,每种解决方案都有其实现扩展的方法。其中最突出的两类是 Rollup 和状态通道(State channel)。

Rollup

Rollup 是一种二层解决方案,在以太坊主网之外执行交易,然后将交易数据提交回一层进行共识处理。通过将多个交易打包成一个批次提交,Rollup 可以显著减少以太坊区块链上存储的数据量,从而实现更快的处理速度和更低的 gas 费用。Rollup 主要分为两种类型:

  • 乐观 Rollup:乐观 Rollup 默认假设交易是有效的,只有当交易受到质疑时才进行计算并生成「欺诈证明」,从而减少了以太坊网络的计算负担。这种方法可以加快交易处理速度,降低 gas 费用,因为大多数交易无需大量验证即可处理。

  • 有效性 Rollup:有效性 Rollup 采用不同的方法,在链下执行交易并向以太坊主网提交「有效性证明」。这些证明在不透露具体交易细节的情况下确认交易的有效性,既保护了用户隐私,又确保了网络的安全性。与乐观 Rollup 相比,有效性 Rollup 的交易时间更快,成本更低,因为其无需为每笔交易设置质疑挑战期。

通道(Channel)

通道是另一种二层解决方案,允许参与者在链下快速、自由地进行交易,最终状态才会在以太坊主网结算。通道利用密码学证明最终状态确实是有效中间交易的结果。通过使用多签合约,通道能够最大限度地减少与链上交易相关的网络拥堵、费用和延迟问题。通道主要分为两种类型:

  • 状态通道:状态通道用于通用的链下交互,允许用户执行智能合约并进行各种类型的交易,而无需频繁与以太坊主网交互。这种方法尤其适用于需要频繁、低价值交易的应用,如游戏或小额支付。

  • 支付通道:支付通道是状态通道的一种专门形式,旨在优化参与者之间的高效代币转移。最著名的支付通道实施例子是闪电网络(Lightning Network),在比特币区块链上运行,以实现快速、低成本的交易。

二层基础设施与生态系统

二层扩展解决方案的成功不仅依赖于其底层技术,还取决于支撑它们的基础设施和生态系统。大多数二层解决方案依靠由服务器或节点组成的网络,通常被称为验证器(validators)、操作器(operators)、排序器(sequencers)或区块生产器(block producers)。这些节点可以由个人、企业或专门的第三方运营商运行。在二层网络上,交易通常提交给这些节点,而不是直接提交到以太坊主网。根据具体的实现方式,二层解决方案可能会将多个交易打包在一起,再将其锚定到一层,以确保这些交易受到以太坊网络的安全保障且无法被篡改。随着二层解决方案的广泛应用,开发者、项目和用户组成的充满活力的生态系统正在兴起。这个生态系统对于推动创新、促进合作以及确保二层技术的长期成功至关重要。

以太坊可扩展性的未来

随着以太坊社区不断致力于扩展解决方案,二层技术显然将在平台的未来发展中发挥至关重要的作用。通过实现更快、更便宜和更高效的交易,二层解决方案可以帮助以太坊扩展,以满足全球 dApp 和用户日益增长的需求。然而,值得注意的是,单一的扩展解决方案可能不足以应对所有挑战。以太坊生态系统可能需要依赖多种二层解决方案的组合,以及对以太坊主网本身的持续改进,才能实现其全部潜力。

结论

二层扩展解决方案是以太坊未来的关键组成部分,为提升可扩展性、降低成本和改善用户体验提供了路径。通过利用 Rollup、状态通道等二层技术,以太坊社区可以努力克服当前网络的局限性,释放其全部潜力。随着二层生态系统的不断发展和成熟,开发者、项目方和用户的合作与创新将至关重要,以确保这些解决方案的长期成功与广泛采用。凭借技术、基础设施和社区支持的正确组合,以太坊有望继续保持其作为去中心化应用领先平台的地位,并在未来几年推动整个区块链行业的发展。

【免责声明】市场有风险,投资需谨慎。本文不构成投资建议,用户应考虑本文中的任何意见、观点或结论是否符合其特定状况。据此投资,责任自负。

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