介绍
区块链领域中最具争议的话题之一无疑是可扩展性。
更具体地说，扩展以太坊已经被证明是一个具有挑战性但必要的操作；随着其日益流行，要求将交易包含在区块中的请求增加，从而导致交易成本增加。以太坊主网以每秒处理约15笔交易，所以似乎有必要提高吞吐量。
为了减轻以太坊节点的负担，出现了许多限制主网所需处理或存储量的解决方案，每个解决方案都有自己的优点和缺点。
为了提高以太坊网络在其实际单链配置中的速度，现在正在使用多种可替代的扩展策略；它们都旨在从以太坊主区块链上卸载交易处理以提高可扩展性，但它们确实这以各种不同的方式。
值得注意的是，这些扩展技术并不仅限于以太坊，也可能用于其他网络。
今天这篇文章的目的是介绍区块链生态系统中主要的扩展可能性。
实际上，现有技术有各种共识算法和新的实现，比如分片方法，它们直接在基础层解决可扩展性问题。
正如在之前的报告中所预期和解释的，分片链仅占当前区块链的一小部分，这些区块链在最近几个月引起了人们的极大兴趣，包括在HarmonyOne上的DeFiKingdoms和Aurora(NearProtocol的EVM兼容链)的引入。这些生态系统发展的主要驱动力是部署在其中的应用程序，其更快的速度和更便宜的gas费用会给用户带来更好的体验。
上海市人大代表康凯：建议在AI、元宇宙等科技领域全面布局:1月23日消息，2022年上海两会期间，上海市人大代表、上海帝联信息科技股份有限公司董事长康凯建议，在硬核新技术方面，上海应全面推进人工智能产业布局，包括在AI、元宇宙等新赛道全面布局，挖掘超级智能算力。如果我们能在元宇宙中做好虚拟城市的数字建模，将现实中城市功能区域的划分、城市基础设施的覆盖范围、城市的水、电、通信、交通、停车位等运行使用状态，以及公共服务人员的配置情况，都动态地呈现在虚拟环境中，通过新能源智能网联汽车、智能穿戴设备、智能家居等不同类型的终端产品进行数字世界与现实世界的映照，通过数字世界的不间断虚拟数据训练优势让场景‘活起来’，我相信会对我们上海城市的规划、运行、安保提供最直观的参考，在帮助提高城市能级方面有一定的促进。（上海证券报）[2022/1/23 9:07:48]
在分片链家族中，有可能找到以太坊2.0。
此外，还有构建在rollup之类的侧链和解决方案；这种技术继承了来自主层的所有安全性和共识协议，使它们比大多数其他扩展技术具有更大的优势。在这方面，这些解决方案可以被归类为“非托管”侧链。
从本质上讲，rollup收集大量的交易，在链下计算它们，然后将它们作为单个链上交易进行广播。
目前在以太坊主网上活跃的rollup分为两种类型：
ZK-Rollup(其中Zk代表零知识)，由有效性证明支持
Optimistic，通过欺诈证明实现
金猴证券与奶牛基所就品牌、投研和市场达成全面合作:据官方消息，Cow Global联席CEO贝壳(前OKEx华南区商务总监）与香港金猴证券有限公司就品牌、投研和市场达成全面合作。区块链券商和互联网券商联姻，推动数字货币和传统金融的跨界融合与进程统一。
据了解，金猴证券是香港证监会认可的1/4/9号牌照持牌法团(中央编号：BJV607)，提供港美A股经纪和交投服务，是互联网券商领导品牌。COWEX奶牛基所依托持牌法团打造区块链券商和基金型交易所，自持澳大利亚数字货币和期货交易所牌照，聚合全球合法的数字货币市场和传统金融市场，并以首创的标准化数字货币基金全面支持DeFi金融，推动市场的合规化和去散户化。据悉，奶牛基所日前已获得金猴证券、数科资本等5家机构千万港币融资。[2020/8/20]
在深入这个领域之前，有必要提一下什么是“零知识”证明。
零知识证明
从它的纯定义开始，零知识证明(ZeroKnowledgeProof,ZKP)是一组工具，可以在不揭示潜在假设的情况下验证信息。
“零知识”的表达源于没有提供任何(“零”)关于特定事实的信息的想法：这是由一组加密技术实现的，该技术使“证明者”能够在不披露任何数据的情况下，以数学方式向“验证者”表明一个计算断言是有效的。
ZKP已经被引入到区块链域以改进其功能。零知识证明可以分为交互式和非交互式两种类型。
火币大学于佳宁：DCEP将带动区块链应用全面爆发:近日央行数字货币频频传出内测落地消息，似乎DCEP呼之欲出。4月17日16点，火币大学校长于佳宁在媒体直播间就央行法定数字货币对区块链创新发展的影响和行业机会带来最新思考和解读。
于佳宁认为，DCEP将为区块链应用扣上关键的一环，使得区块链，尤其是一些联盟链项目，可以从目前的信息存储功能升级为价值转移功能，进而将带动区块链应用的全面爆发。比如，今年的一个热点是新基建，新基建必然会带动大量的项目招投标，如果项目招投标能够尽快使用DCEP+区块链的模式，那么整个工程管理会变得非常简单高透明度，拖欠农民工工资等行为也不会再发生。[2020/4/17]
交互式ZKP要求证明者进行一系列的活动或行动，以说服验证者他们拥有某些知识。交互式ZKP中所需的大部分活动都包含了数学概率思想。
非交互式zkp不需要证明者和验证者之间的交互，否则验证可能会在之后发生。在这种情况下，这类ZKP需要额外的计算机或软件。
所有的零知识证明(交互或非交互)必须满足三个先决条件:
完整性：如果一个陈述为真，验证者可以验证证明者持有所有必要的输入。
有效性：断言不能被反驳，验证者不能被说服证明者有必要的输入。
零知识：验证者除了断言是真还是假之外没有其他信息。其他各方的信息和个人数据保持匿名。
ZK-Rollup
零知识Rollups将所有交易数据提交到主链，它们使用所谓的Zk-Snark验证交易。
国网电商公司：全面推进区块链技术在采购 金融等场景的应用:新冠肺炎疫情发生以来，国网电子商务有限公司（简称国网电商公司）发挥区块链技术优势，依托工信部区块链试点示范项目——可信区块链公共服务平台，全面推进区块链技术在物资采购、金融服务和项目管理等场景的应用，实现平台服务范围从电力行业到公共服务领域的拓展和深化，将区块链构建的多方互信机制，转化为助力企业复工复产、促进经济社会发展的新动能。（中国金融信息网）[2020/3/18]
该加密工具由VitalikButerin于2018年推出。
缩写SNARK代表succinct,non-interactiveargumentofKnowledge：
简洁意味着证明比基础数据更短。
知识论证表明，如果没有适当的“证人”或证据来证明他们所证明的东西是真实的，一个证明者就不能构建被验证的证明。
一旦这些验证证明完成并发布到主链，其中包含的所有交易都被声明为final。L2节点构造这些证明所需的处理能力非常高，因为它们使用加密活动。
ZK-rollup通过中继者(也称为操作者或验证者)合并交易，然后由中继者生成零知识证明来证明交易的真实性。在此之后，在主层上提交并发布证明。
OptimisticRollup
声音 | 福建省委书记：大力发展区块链等新产业新业态，全面提升产业竞争力:据台海网消息，3月29日，福建省委书记于伟国在与在闽企业家、专家代表的交流座谈会上表示，创新创业创造对产业发展的引领推动作用日益显著。要通过激发创新创业创造动能，深入开展新一轮技改专项行动，进一步加快传统产业转型升级，大力发展大数据、物联网、人工智能、工业互联网、5G商用、区块链和光通信等新产业新业态，全面提升产业竞争力。[2019/3/30]
OptimisticRollups的基本假设是，所有已处理的交易都是有效的。事实上，这个名字来源于节点对链的乐观状态。
每当发现交易无效时，节点可以通过提供欺诈证明来质疑发现错误交易的整批交易：支持乐观的底层系统将在主链上重新运行一批交易rollups。
总的来说，OVM允许L2上的交易完成，即使它们已被L1拒绝为无效；如果交易被认为无效，L2链会重置到欺诈交易被发现之前的状态。由于欺诈性交易，所有后续交易都变得无用。
由于这种乐观的方法是建立在提交的交易总是真实的前提下，直到被证明是不同的，所以它被认为有点“基于信任”。
如果在生态系统中为玩家提供了适当的激励，那么这个假设就会变得现实。然而，为了防止出现最坏的情况，也有必要采取额外的预防措施。例如，当将资金从L2转移到L1时，Optimism有7天的持有时间，以便为验证者提供足够的时间来发现和标记任何欺诈性交易。
Optimism和Arbitrum是在以太坊上实现的两个最新的OptimisticRollups，它们是同类中最重要的。这些解决方案在以太坊社区中得到了大量关注和报道。
Validium
以类似于ZK-rollup的方式运行，不同之处在于数据保存在链下。因为交易数据不是发布在区块链上的，所以有必要采用额外的信任假设，因为用户必须信任运营者，以便在需要时可以访问数据。
Validium的链下数据存储有很多好处，包括更快的交易速度和保障了客户隐私，因为交易是不允许公众访问的。
然而，由于数据是在链下保存的，因此用户将无法轻松显示他们在智能合约中的可用金额。
因此，为了筹集资金，他们必须从中继者那里获得数据，并且必须对中继者的可用性做出假设。
为了解决这个问题,，StarkWare等解决方案提供了一个数据可用性委员会(DAC)，使它存储所有链下数据并在紧急情况下可以公开访问，从而使用户能够减少对这些中继者的依赖。因为它们仍然是使用零知识证明，不存在传播错误状态的危险；相反，用户此时必须相信的只是信息的及时性。
Validium解决方案是最近才出现的，因为它们建立在ZK-rollup所奠定的基础上，如果扩展解决方案的有效性证明套件越来越流行，它们可能会获得动力。
Validium的项目包括DeversiFi、ZKSwap(支付和交易平台)、Sorare(足球NFT游戏)和ImmutableX(NFT市场)。
Plasma
在Plasma家族中，你可以找到几个基本复制以太坊的区块链，它们通过信任最小化的桥架构连接到以太坊。每个Plasma链都可以采用自己的交易验证流程，但以太坊区块链仍然是真理的最终权威。
Plasma用户不需要对运营者抱有信心，而且总是有机会收回他们的现金，即使是在运营者不诚实或进行阻碍的情况下。虽然Plasma的发布在以太坊社区引起了极大的兴趣，但它也带来了一些挑战：新数据可用性的混合网络攻击，要求用户监控交易来检测恶意行为，以及对如果大量用户试图同时退出Plasma链，主链上的数据容量会减缓基于Plasma的系统的采用。
此外，许多Plasma设计一直受到一系列用户体验和安全问题的困扰，它们并不能促进智能合约的开发。例如，OMG和Polygon现在已经放弃了Plasma，这让一些人认为它已经死了。
比较
到目前为止，由于其允许开发者将他们的以太坊应用“复制和粘贴”到L2平台上的特性，OptimisticRollups得到了最大的关注和接受。
领先的以太坊主网应用，如Uniswap和Synthetix，已经开始使用基于概率Rollups解决方案的OptimisticRollups解决方案部署他们的应用。类似地，ZK-rollup和Validium解决方案虽然目前对通用智能合约提供的支持非常有限，但仍在积极实施中。
ZK-rollup相对于Optimisticrollup的一个主要优势是没有退出时间。中继者将无法系统，因为使用零知识证明来建立交易的真实性。
一般而言，这些举措的发展高度依赖于他们可以提供什么。零知识证明EVM兼容性的未来有望很好地促进基于有效性证明的L2解决方案组合的增长。
随着MatterLabs和StarkWare率先通过选择数据可用性来使用这些证明的可访问性，它们可能会超过Optimisticrollup。零知识证明所提供的安全性，以及中继者发布恶意活动的难度，使得L2系统使用它们的能力的未来看起来更加光明。
截至今天，整个L2领域的锁定总价值约为60亿美元。
从下面的图表中可以看出，我们已经从门户网站L2Beat获得了更新的数据，其中突出显示了OptimisticRollups如何保持市场领先地位，占总市场价值的70%，其中Arbitrum以31亿美元排名第一。采用ZK-Rollup的L2应用程序dYdX以9.95亿美元的价值位居第二。到目前为止，Validium提供了一个较低的TVL，随着IMX和Sorare的出现，这看起来很有希望。
结论
预计rollup的使用将是未来最常见的扩展方法。考虑到功能完备的以太坊2.0的发布还有很长一段时间，它们可能还会存在很长一段时间。
可组合性是以太坊的一个关键元素，它使网络中的任何人都可以轻松地在现有资产之上或围绕现有资产构建新的用例。
事实上，如果你是以太坊网络的用户，这给了你很多自由；你可以在同一个安全框架下进行相对复杂的交易，在同一条链上，通过一些用户友好的活动进行相对复杂的交易。
虽然L2解决方案通过降低费用明显改善了用户体验，但它们也提供了独立执行环境的选项。
最近，在实现方面出现了很多犹豫不决的情况，因为应用程序开发人员在选择部署在哪个平台上之前，一直在等待看到哪个L2解决方案受到欢迎。
一个或几个L2之间的集成将是未来的关键发展。它不仅对整个以太坊生态系统的网络效应有影响，而且对更广泛的智能合约平台环境也有影响。
Source：https://medium.com/coinmonks/how-to-scale-ethereum-a-comprehensive-analysis-of-all-the-actual-layer-2-environment-3e909d4e679f
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