自从Defi热潮席卷以太坊，导致以太坊拥堵，Gas费用创历史新高。我们一直以来关心的以太坊扩容的现实问题：在以太坊2.0尚未推出，更为贴合实际的Layer2方案有望解决以太坊的扩容问题。
这次，分布式课堂邀请了Celer团队的Michael着重讲述「链下」技术，它们包括状态通道、Plasma、RollUp等。
，获得计算机硕士学位。Michael目前在Celer负责对于区块链技术，特别是各种二层扩容技术的研究，他参与了通用状态通道、状态守卫者侧链(SGN)以及HybridRollup等的核心设计和开发工作。）
状态通道
优点：延迟低，实时性高
缺点：用户人数有限，资金利用率低
用途：小额支付/预测市场/球赛马
一般情况下是双方会在链下建立一个状态通道，通过交换私钥进行签名以后的信息，并在链下进行交易。当时比特币比特币实现了名为闪电网络的支付通道网络，把这个状态通道互相连接起来：即使用户没有直接状态通道，也可以通过几个中间节点把它一一层一层地转发过去，相当于channelnetwork。
观点：机构资金可能会推动比特币价格在一年内涨到25万美元:Real Vision Group&Global Macro Investor创始人兼首席执行官Raoul Pal认为，比特币价格到2021年11月可能达到15万美元，这是最保守的估计。Pal认为，由于目前有大量机构资金流入比特币市场，比特币甚至可能达到25万美元。
Pal认为，这让比特币的最新涨势与2017年的加密货币泡沫截然不同。人们认为，2017年的泡沫主要是由散户推动的。据Pal称，比特币的大部分额外供应目前正被最近采用加密服务的PayPal、Square和Grayscale吸收了。他认为，由此造成的供应紧张是比特币近期飙升的催化剂。“我从未见过供需如此失衡的市场。”他指出，宏观经济因素对比特币有利。
尽管新冠病疫苗的消息引发了经济快速复苏的希望，但各国政府可能需要出台额外的货币刺激措施来维持经济。Pal认为这将导致法币贬值。他认为，再加上低利率，将推动比特币价格再创新高。“这是改变人生的。没有其他资产能在短时间内上涨5倍、10倍、20倍。”（Cointelegraph）[2020/11/28 22:25:14]
基本上，状态通道的延迟能做到互联网的延迟。比如说服务器之间的延迟是多少，这个状态通道的延迟就是多少。市面上通过其他链发送交易的速度是秒级的。但是状态通道的话，一般都是毫秒级的。另外，它还有一个优点就是实时性非常高。
观点：对于政府来说，交易比拍卖能更好处理没收的加密货币:本周早些时候，立陶宛税务部门（STI）首次出售了没收的约750万美元加密货币。加密初创公司Kaiserex的首席执行官Linas Rajackas表示，这似乎对监管机构有利。Linas Rajackas说：“我们成功地以高于当天平均价格的价格出售了比特币，这是任何拍卖都无法达到的。”STI选择了Kaiserex作为通过公开招标出售加密货币的技术合作伙伴。Kaiserex通过一家主要加密货币交易所的场外交易柜台完成了交易。Linas Rajackas表示：“我的观点是，如果政府想在加密方面有所作为，那就应该由财政部来做。财政部负责计划和管理政府的资产。STI处理税收和充公资产，他们与投机活动没有任何关系，也没有任何投资活动。”据报道，该公司计划继续与立陶宛机构合作进行类似的加密货币交易，并支持立陶宛中央银行开展数字货币业务。（Cointelegraph）[2020/11/27 22:22:50]
状态通道是一种scaleup的手段。scaleup的意思是用技术手段线性地将区块链扩容，比如说像分片。比如说以太坊2.0要启动64个分片，然后它的容量就增加了64倍。而对于状态通道来说，他现在能支持1000个用户同时在线，未来可能最多支持到64000个用户，这个数字还是很低的。
观点：比特币近期上涨由现货市场主导:金色财经报道，Blockhead Capital执行合伙人Matt Kaye表示，比特币市场现在显然是由现货主导的，而且似乎大多数出价都来自美国。据悉，加密货币衍生品交易所BitMEX报告称，在最近的反弹中，已清算的比特币期货合约价值5400万美元，远低于10月21日BTC达到13000美元新高时的7500万美元清算量。[2020/11/7 11:54:13]
尽管状态通道的scaleup是说你节点数量越多，你的网络越大，你的容量越大。这只是一个很美好的设想，实际上它受到了一个很大的限制——lowliquidityutilization。状态通道是要这个双方都把这个钱存到链上的通道，之后再互相进行发送支付。第一步，就是要把钱存到链上去，这个钱是有限的。就是你比如说手上你有1000个以太，状态通道只能发送1000个以太。如果你突然发送一笔2000以上的以太，它就无能为力了。
因为容量可以扩容，然而资金流动性却没有办法扩容。如果一个用户给另一个用户发送一大笔钱，那中间每一个转发的节点都要有这么大的容量，在现实生活中是不太可能的。等大家把这么多钱都锁到一个状态通道里边，如果只能用状态通道转发的话，这个效率是非常低下。
观点：与法币不同，人类和机器都可以使用比特币:印度加密货币新闻平台Crypto Kanoon发推称，法币只是为人类而制造的。而比特币不管你是人类还是机器，两者都可以用。[2020/9/8]
状态通道只能支持小额支付。像闪电网络其实并不大，可能和资金利用率低是有关系的。另外，把一般的dAPP搬到状态通道是相当难的。我们曾经尝试把五子棋搬到状态通道上。尽管我们写了sdk，让别的项目的开发去用，他们还是觉得这个开发是相当难的。
另外，状态机只适用于这个固定的人数。就是你要把uniswap放在状态机上是不现实的。因为在这个dAPP的用户是无限量的，没有一个固定的用户集。即使你把棋类游戏或是稍大的PC游戏搬到状态通道上，这些游戏也必须写成状态机的形式。他们每一个状态的转移，要非常清楚地写出来。
理论上，你可以把任意单机游戏都搬到状态通道上。但现实中没有人会去这样做，除非你是非常不信任游戏服务器。一般来说，预测市场以及球赛马，是可以搬到状态通道上的。
侧链
优点：代码和数据独立
不增加主链的负担
缺点：安全性弱
侧链的本质就是在这个基础层上再搭一个链，然后用完全另外一套验证人。它的整个安全性是分开的：主链有主链的安全性，侧链有侧链的安全性。
观点：超高净值人士可能很快对比特币产生兴趣:加密货币分析师Plan B认为，超高净值人士（净资产超过3000万美元）可能很快对比特币产生兴趣。他表示，目前有超过20万名超高净值人士，一旦他们对比特币感兴趣，不会只购买一两枚而是更多。如果发生这种情况，比特币的采用率和价格会发生根本性的转变。即使这些投资者中有10％转向比特币并决定购买一些，也会对比特币产生重大影响。（U.Today）[2020/5/20]
主链从POW转到POS会有更强的安全性，但侧链的验证人偏少，安全性也较弱：比如说Cosmos才只有100个验证人。
侧链的TPS取决于它的验证人。验证的人数越多，它的TPS会越低。侧链的延迟是相对低的，比状态通道的毫秒级高一些，比主链的十几秒几十秒延迟低很多。
状态通道的安全性就是双方互相签过名，就具备主链的安全性。只要一方做恶，另外一方都可以提交到主链，把它这个争议解决掉。而侧链的话就是你要信任多数的验证人是好人，所以它的安全性要比主链低很多。
Rollup/Plasma
Plasma：缺点是无法应用到智能合约上
用户跑节点的负担重
RollUp：优点是数据在链上，
可以随时验证
链下支付可以用任何代币支付
而链上支付只能用ETH
Rollup是19年慢慢火起来的一个概念。和Rollup类似的Plasma，是以太坊上也是V神认为大有希望的一个解决方案。Plasma的问题是它只能够把支付做好，对于稍微复杂的智能合约却无能为力。作恶的一方是不会把数据给你提交上链，以至于这种争议至少要等两个星期才能解决。这个过程是对于用户来说难以接受的。另外，由于Plasma的数据都在链下，用户跑plasma的节点负担是很重的：你跑的时间长了，就会消耗几十个G或者几百个G，是手机无法承受的。
19年有人提出了RollUp，在我看来是一个中间道路。RollUp就是链下的计算+链上的数据+Fraudproof。然后它最关键的一个点就是不是所有数据都在链上，它的链上数据仅仅限于它每一笔交易的输入，但不包括它的最终状态。比如说，你从a走到b，我只是把路径告诉你了；但是你具体在a做了什么事，在b做了什么事，这种状态是记录在链下的。
任何人任何用户都可以去看RollUp的区块，也就是打包后的交易，然后把它这个状态的转移重新更换。如果状态转移是错的，用户就可以在链上提交Fraudproof，并将验证人淘汰掉。因为验证人在链上是有质押的，如果他作恶的话，他的质押会被没收掉。且虽然不是每一笔Rollup都会进行验证，但是验证人会一直跑，一旦发现有Fraud，就可以拿到相应奖励。这个过程可以理解为任何人都可以进行抽查以及督察。
他的好处是数据都在链上，可以任凭用户随时去验证，不会出现像plasma那样的数据可用性问题。且验证的结果具有唯一性，验证人链下把这个智能合约跑一遍，就会发现验证链下的计算是否按照链上的智能合约。从经济学角度来说，一般的验证人不太会去做恶，因为他的质押额太大了。
RollUp和Plasma其实非常类似。只是Rollup把数据放到链上去，FraudProof的过程会非常简单。Rollup的TPS会在主链的几百倍左右，一般是在几百上千的级别；根据不同业务，如果应用简单一些的话，应该可以做到几千级别。而plasma的TPS最高能到上万。
OptimisticRollUP/ZKRollUp
OptimisticRollUP：
可以支持通用的智能合约
缺点：需一到两周时间去跑证明
ZKRollUP：可以支持支付以及DEX
缺点：耗内存和CPU/无法支持智能合约
离落地还有时间
OptimisticRollUP从技术来说要比ZKRollUp简单很多。它的好处是可以支持通用的智能合约。ZK和Optimistic的区别是，FraudProof变成了ValidityProof。这两种验证方式相当于两种不同的思维方式：OptimisticRollUP是乐观思维，就是说相信验证人是不会做恶的；ZK是悲观思维，相信验证人还是会作恶的，所以要生成一个零知识证明，然后和RollUp一起打包到链上去。大家去验证不需要跑状态转移，因为这个转移已经通过零知识证明跑过一遍了。
这就类似法律上的举证证明，是自证清白还是别人证明你是好人。ZKRollUp相当于自证清白。其实，Optimistic和ZK都牵涉到一个最终性的问题。OptimisticRollUP的最终性是比较长的，用户没有跑过这个证明，提现期需要一到两周。这期间系统会给足够多的窗口，让足够多的人去验证这个事情。ZK不会碰到这个问题，因为一旦它的零知识证明上链，它的最终性也就确认了。
那么ZKRollUp的问题是什么呢？它对于这个节点要求是非常非常高的。ZKRollUp就是耗CPU和内存，并需要很强的服务器去做这个打包。而OptimisticRollUP对于打包者的要求并不那么高。唯一要求的就是验证人在链上质押来保证不会作恶。
由于这个ZK的复杂性，导致它目前只能用于一些特定的应用：比如说像那个支付和DEX。另外ZK还包含了零知识电路，它是密码学中非常新的概念，目前存在安全隐患的可能。
HybridRollUp
避免了中心化的问题，引入了侧链做打包人
HybridRollUp是结合了侧链和RollUp。我们发现了一个问题打包者可能很中心化，比如说路印。而ZKRoll因为对打包者要求很高，它的中心化问题更加严重。这会引发一个问题：假设路印的服务器到期以后，机器就会发生宕机，交易所会进入提现模式，相当于变相被解散。为了预防这种风险，我们牺牲了一些TPS，引入了侧链的验证人。
HybridRollUp的好处：第一，不会出现打包人只有一个以及单点故障这个情况，因为这需要一个侧链共同去打包。第二，作恶的可能性更小了，因为需要所有节点共同加强才能去作恶。且安全性是双重的：侧链以及RollUp的双重安全性会防止有人作恶。
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