Ethereum 和 Layer2的关系

文章目录

  • 一、Ethereum 和 Layer2
    • 1.1 以太坊(Ethereum)
    • 1.2 Layer 2(第二层解决方案)
  • 二、目前的 Layer2 不同的解决方案有什么优缺点?
    • 2.1 状态通道(State Channels)
    • 2.2 侧链(Sidechains)
    • 2.3 Plasma
    • 2.4 Rollups
    • 2.5 Validium

一、Ethereum 和 Layer2

Ethereum(以太坊)和Layer 2(第二层解决方案)是区块链技术领域中的两个重要概念,它们在解决区块链网络的可扩展性和性能方面发挥着关键作用。

1.1 以太坊(Ethereum)

以太坊是一种基于区块链技术的开源平台,允许开发者构建和部署智能合约和分布式应用程序(DApps)。与比特币等其他加密货币不同,以太坊的主要特点是它支持智能合约,这是一种可以自动执行和执行特定条件的计算机代码。 以太坊的原生加密货币是以太币(Ether),它是平台上智能合约的“燃料”。以太坊主网,也称为“layer 1

以太坊在区块链领域中拥有巨大的影响力,因为它为开发者提供了一个强大的平台,可以构建各种去中心化应用程序。然而,随着以太坊网络的发展和应用数量的增加,它面临着可扩展性和性能方面的挑战,导致交易速度变慢和交易费用增加。

1.2 Layer 2(第二层解决方案)

要了解Layer2是什么?首先要从以太坊扩容说起,以太坊的拥堵无需赘述,大家深有感触,扩容作为提升以太坊性能的解决方案

Layer 2 就是一组解决方案,旨在通过在区块链之上构建第二层协议或网络,提高区块链网络的吞吐量和性能,从而解决可扩展性和交易速度等问题,而不必对底层区块链进行修改。

Layer 2 解决方案的主要思想是将部分交易或计算从主区块链(如以太坊)移至第二层网络,以减轻主链的负担。这些解决方案通常通过批量处理、状态通道、侧链等技术来实现。它们允许用户在不牺牲安全性的情况下进行更多的交易,并且通常具有更低的交易成本和更快的确认时间。

在我的理解里,Layer2 的主要理念就是在保证数据的完整性和安全性的同时,把一些计算、存储和传输的任务从 Layer1 迁移到 Layer2。从而达到它的三个目标。

三个目标即:

  • 1、提高吞吐量
  • 2、提高交易确认速度
  • 3、降低交易费用

除了三个主要目标外,Layer2 其实也是对不可能三角的一种尝试,因为大家都知道区块链是无法同时满足安全性、去中心化和可扩展性的。所以 Layer2 也是通过技术手段来去做创新,试图解决不可能三角问题。

为了方便大家理解两种方案,我们来举一个例子说明。

如果把当下的以太坊主链Layer1比作一栋房子,那么搭载在主链上运行的DApp、DeFi以及智能合约可以看成是住进房子里的人,随着入住人数的不断增加,这栋老房子(Layer1)越来越难以承接更多的人来入住。目前的两种解决方案,方案一:Layer1扩容就相当于在老房子的基础上进行扩建,增加房间数量,依此来容纳更多的人入住;方案二:Layer2是保持原有的老房子不变,在老房子旁边建造新的房子,然后将一部分人转移到新房子里来,从而到达扩容的效果。

二、目前的 Layer2 不同的解决方案有什么优缺点?

目前存在多种 Layer 2 解决方案,每种方案都有不同的代表项目和优缺点。以下是几种主要的 Layer 2 解决方案、代表项目以及它们的优缺点:

2.1 状态通道(State Channels)

允许参与者在链下进行交易,并将最终的状态提交到主链上,以实现高吞吐量和低延迟的交易处理。

  • 代表项目:
  1. Raiden Network
  2. Celer Network
  3. Connext Network

缺点就是需要交易双方都在线;另外用户人数有上限。它比较适合用来做预测市场、赌球、赛马这类场景。

  • 优点:
  1. 高吞吐量:允许链下交易,因此能够实现高吞吐量和低延迟的交易处理。
  2. 低交易成本:大部分交易在链下进行,因此交易成本较低。
  3. 隐私保护:链下交易提供一定程度的隐私保护,交易信息不会公开到主链上。

缺点:

  1. 资金锁定:参与者需要在通道中锁定资金,可能会导致资金效率低下。
  2. 通道管理:管理状态通道需要与通道内的其他参与者协调,可能引入复杂性和管理成本。
  3. 需要出口交易:通道内的参与者想要提交最终状态到主链上时,需要执行出口交易,可能需要等待时间和支付额外的交易费用。

2.2 侧链(Sidechains)

是与主链平行运行的独立区块链,可以处理不同的交易负载,并将结果最终提交到主链上。

  • 代表项目:
  1. Polygon(前身为Matic Network)
  2. xDai Chain
  3. Ronin Network
  • 优点:
  1. 独立性:侧链是与主链平行运行的独立区块链,具有较高的灵活性和自治性。
  2. 可扩展性:侧链可以处理不同的交易负载,提高整体系统的可扩展性和吞吐量。
  3. 多资产支持:侧链可以支持多种加密资产和代币,提供多样化的资产操作和交易。

缺点:

  1. 安全性风险:侧链的安全性取决于共识机制和安全模型,可能存在安全风险。
  2. 互操作性挑战:侧链与主链之间的互操作性可能面临挑战,限制了其应用范围。
  3. 中心化风险:某些侧链可能采用集中的共识机制,可能引入中心化风险。

2.3 Plasma

是一种构建在主链之上的框架,通过创建树状结构的侧链来扩展主链的处理能力,并提高吞吐量和性能。

  • 代表项目:

1.OmiseGO(现为OMG Network)
2.Matter Labs
3.Fuel Labs

  • 优点:
    1.高扩展性:通过创建树状结构的侧链来扩展主链的处理能力,提高吞吐量和性能。
    2.低交易成本:较低的交易成本和更快的交易确认。
    3.提高了主链的数据压缩和验证。

缺点:

1.复杂性:实现和管理 Plasma 需要解决诸多技术和安全问题,因此复杂性较高。
2.安全性考虑:依赖于主链的安全性,如果主链出现问题,可能会影响 Plasma 的安全性。
3.需要出口交易:需要将最终状态提交到主链上,可能需要等待时间和支付额外的交易费用。

2.4 Rollups

是一种技术,通过将交易数据批量压缩,并将其提交到主链上,从而提高了主链的吞吐量和性能。

  • 代表项目:
  1. Optimism(Optimistic Rollups)
  2. zkSync(Zk-Rollups)
  3. StarkWare
  • 优点:
  1. 高吞吐量:通过批量处理交易数据,提高了主链的吞吐量和性能。
  2. 低成本:较低的交易成本和更快的交易确认。
  3. 提高了主链的数据压缩和验证。
  • 缺点:

某些 Rollup 解决方案可能需要一定的时间来验证数据,可能存在一定的延迟。

2.5 Validium

是一种结合了状态通道和零知识证明技术的解决方案,旨在提供高吞吐量和隐私保护。

  • 代表项目:
  1. zkPorter
  2. Arbitrum
  3. zkSync
  • 优点:
  1. 高吞吐量:提供高吞吐量的链下交易。
  2. 低成本:较低的交易成本和更快的交易确认。
  3. 隐私保护:结合了状态通道和零知识证明技术,提供了一定程度的隐私保护。

缺点:

部分依赖于主链:虽然链下处理,但最终状态需要提交到主链上,可能存在安全风险。

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