以太坊 2.0 与 Layer2 解决方案如何互利共生

他们的核心都在努力解决同样的问题——可扩展性。原文标题：《Ethereum：以太坊 2.0 与第 2 层解决方案的互利共生》(will ether eum 2.0 render existing layer 2 solutions obsolete)。

写作：Grant Griffith

编译：ChinaDeFi

如果你过去一年对区块链行业感兴趣，你可能听说过以太的“合并”或第二层解决方案。然而，这些都是相当技术性的概念，很多人可以无视它们。在这篇文章中，作者想提供一个更容易理解这些东西到底是什么以及它们之间的相互关系如何发展的概要。

嗯

以太坊块(和拥塞)在以太坊网络中发生的所有交易都是通过“块”记录的。例如，如果您想通过以太坊网络向交易对手发送令牌，则该交易将包含在块中，以便在传输前获得批准。每个街区一般由很多交易组成，这些交易来自不同的人。区块被网络接受后，可以连接到以前接受的区块(数据链)，并通过该区块内的所有事务。区块链具有防篡改和不变的特性，因为区块可以验证事务的确切时间和顺序，安全连接，防止块发生变化，或者在两个现有区块之间插入块。

当我们开始探索街区的批准过程时，事情变得更加复杂。每个区块都是由以太网网络的“矿工”组装(或开采)的，交易者向他们支付一定数量的“gas”。您可以将Gas视为交易成本

每个块的大小最终取决于网络的块gas限制，确定网络上一次可以发生的事务数。写这篇文章的时候以太的平均块大小是3000万单位的gas。换句话说，区块仅在所有事务消耗的gas总额少于3000万个单位时有效。这意味着网络正在使用，并不是所有待定事务都在一个块结束(因为每个事务都需要gas，并且超出了限制)。网络可能会停滞。

以太坊平均gas限制图表显示了以太坊网络的平均日gas限制(截至2016年)。与最大块大小为1 MB的比特币不同，以太网在技术上没有最大块大小(矿工可以集体增加或减少以太网的块gas限制)。但是，限制每个区块消耗的gas有助于管理以太网方形区块链的增加和矿工或节点运营成本。照片来源：埃瑟斯坎

简而言之，这种拥挤是目前难以扩展以太坊网络的一个例子。“整合”是以太网广场2.0的一部分，旨在提高网络的速度、效率和可扩展性，从而避免瓶颈，处理更多交易。目前，网络每秒可以处理30笔交易，以太坊2.0承诺每秒处理10万笔交易。

整合/以太网2.0以太网广场2.0升级是对以太网区块链的多阶段升级，旨在通过对网络基础架构进行一些更改来提高网络可扩展性和安全性——。最重要的是从工作证明(PoW)协议机制到PoS(权益证明)模型的转换。模型之间差异的详细信息将很快公布。

第一，合并不是推动以太坊2.0升级的唯一事件。升级由多个部分组成，合并是重要的一部分，但合并是其中的一部分。三个主要组件是：(I)信号链升级、(ii)集成、(iii)碎片。技术上需要更多的升级，但相对较小的升级旨在确保网络的顺利运行，并与其他升级同时实施。

推进以太坊2.0升级的三个主要组成部分

每个部分都是从以太网广场网络到PoS模型的转换过程的独特部分。烽火连锁于2020年12月1日首次上市，并将权益证明书引入以太坊生态系统。该链作为单独的区块链存在，目前不处理以太网家庭以太网(“主网络”的简称)的交易。但是，信号链很快将与主网络集成，成为所有以太网数据(包括执行层事务)的共识引擎。该使用信标链(股权证明)是以太坊的区块生产引擎的正式转换，以一体化为代表。

举个例子吧。想象一下以太坊是一艘还没有准备好星际航行的宇宙飞船。作为信标链，社区就像建造新的发动机和坚固的船体一样。经过重要测试后，在飞行中把旧发动机换成新发动机。这将使新的高效发动机与现有飞船融合，投入光年时间，准备占领整个宇宙。-Ethereum.org关于合并的比喻，新发动机是信标链(权益证明)，旧发动机是工作证明，飞船是以太坊。

以太坊2.0升级的第三个主要组件是将在扩展以太坊网络中发挥重要作用的分割链。很多人经常搞错的一个误区是，以太坊网络合并后，将立即扩大，更加高效。但是，这种扩张效果直到引入预计在2023年某个时候实现的碎片后才会起作用。

碎片本质上是把太芳的整个网络分成称为“碎片”的更小的碎片，努力提高网络的可扩展性。与将所有任务集中在单个块链上不同，碎片链将这些任务水平分布在64个新/迷你块链上。如果负载被拆分，每个验证者将不再需要处理整个网络的所有事务。与传统的工作证明模型相比，这可以减少网络拥塞，提高网络上每秒的交易量。

工作证明(PoW)和权益证明(PoS)到目前为止，以太坊网络通过工作证明受到保护。这个模型是前面介绍的，除了其他特性外，还包括验证街区的矿工。但是，合并后的挖矿(工作证明)不再是以太网网络中生成有效块的手段。相反，BION链的股权证明证明人将承担这一角色，并负责处理所有交易的有效性。

PoS模式和PoW模式有何区别简单地说，不是让矿工验证积木，而是让以太的所有者在以太的智能合同中担保。正是这些相关人员(称为验证者)负责检查通过互联网传播的新区块是否有效。

为什么要切换到PoS模式有几个原因。其中最重要的是，这种模式对碎片化更安全。如上所述，片将在扩展以太坊网络中发挥重要作用。

片将网络分成多个部分。这种结构可以提高可扩展性，但使网络中的特定片更易受到攻击。攻击网络的特定片段(类似于迷你区块链)只需要积累哈希比率的一小部分。否则，必须控制未实现切片的整个区块链。另外，PoW允许矿工具体选择要攻击哪个碎片(更严格地说，可以选择对散列能力有贡献的碎片)。因此，PoW矿工可以相互勾结，集中在一块上，试图获得控制权。如果矿工从一块收购大部分区块生产者，他们可以冒着破坏网络的危险进行操作。(约翰f肯尼迪，Northern Exposure)PoS通过使验证者无法选择要处理的碎片来减轻这种风险。相反，验证者被随机分配到单一碎片上，减少了担保者之间勾结的机会。

“重要的一点是，证明者在碎片之间重组非常频繁(每个块可能是一次)，因此实际上很难攻击特定的碎片。这是碎片化打破三难局面方面至少取得理论成功的一大原因。”——Vitalik Buterin发表了关于2018年权益证明书如何帮助缓解碎片化造成的安全漏洞的演讲。

与股权证明模型的能耗低、中央化、工作证明协议机制相比，是安全的。

能耗——PoS有效地取代了计算能力。不再需要在工作证明计算中使用大量能源来挖矿。

要从中央删除——PoS模型，通常需要比PoW模型更多的计算机和参与者(节点)审核和批准交易。

安全——通过PoS不仅能更好地抵抗51%的攻击，而且在抑制认证者攻击方面也发挥了很大作用。这是因为确保PoS网络安全的认证者需要在协议中投入大量ETH(截至编写时为32 ETH)。如果这些认证者攻击网络或行为不诚实，协议可以自动删除相关的ETH。

在可扩展性方面，以太坊2.0有很高的目标。然而，我们离这些升级完全生效还有一段时间。在此期间，以太网网络是否有办法实现可扩展的目标接下来，让我们看一下第2层解决方案。

第2层解决方案扩展块链的主要目标是在不牺牲集中化或安全性的情况下提高事务处理速度(更快的最终)和事务处理吞吐量(每秒高的事务处理数)。从两个角度考虑扩展是有用的——链上传和链下扩展。

链延伸(第1层；L1)链的扩展包括第1层网络的更改或升级。以李太芳为例，这包括李太芳主网的变更。这是在网络上处理和确定交易的地方。其他许多第1层，包括Solana、Cardano和Avalanche，都有各自的特点和目的。

更改第1层可能是一个非常复杂的过程，通常需要大量的工作。由于技术限制，任何变化或升级甚至接近不可能。例如，从以太坊到股权证明(proof-of-stake)的升级经历了多年的发展，尚未完成。

由于这种复杂性，链下扩展成为扩展网络的另一种方法。

链下的延伸(第2层)与链上的延伸不同，链下的延伸不需要更改第1层网络。这些解决方案构建在现有第1层(例如以太网房间)之上或旁边，并用作独立于主网络处理和处理事务的场所。通过将第1层的大部分处理负担转移到这些链下的网络上，主网络可以专注于安全等其他问题，而不会牺牲可扩展性。为了简单起见，术语“第2层”用于表示本文档中所有链下的扩展解决方案。

因为存在多种类型的第2层

例如，在以太网广场环境中，第2层的特征之一是这些解决方案如何获得安全性。部分第2层、最佳rollup、zk-rollup和状态通道直接从以太网家庭以太网(第1层)获得安全性。在此类别中，rollup成为领先的扩展解决方案，目前Arbitrum和Optimism获得了约20亿美元(两者均为Optimistic rollup)。

还有侧链、巴利迪姆和等离子链。这些第2层解决方案包括创建独立于以太网家庭以太网的安全新链。Polygon是这个类别中非常受欢迎的第2层的例子。到目前为止，Polygon锁定了约20亿美元的总价值，支持了Zed Run和Quickswap等流行的web 3游戏和应用程序。虽然有所不同，但第2层可以将以太网的gas成本减少10至100倍，每秒处理数千笔交易(与基于以太网的层目前每秒处理15至45笔交易相比)。

尽管很复杂，但多种第2层解决方案可减少以太网网络所有部分的总体拥塞，并防止单点故障。第2层可以针对不同的使用案例(DeFi、NFT、游戏等)进行优化，从而使生态系统从整体上受益于多种设计。

以太网广场2.0和第2层解决方案能共存吗请花点时间思考以太网2.0升级的目的以及在以太网上构建的现有第2层解决方案。他们的核心都在努力解决同样的问题——可扩展性。

第2层解决方案主要是为了解决基于以太网的层中出现的瓶颈而构建的。但是，一旦以太坊2.0启动，构成规模的基础层本身的效率将呈指数级提高，那么第二层的目的是什么这会导致第二层被淘汰吗

为了回答这个问题，我们有助于反思以太的愿景。也就是说，让以太坊成为主流，为全人类提供服务。这是一个巨大的愿景，考虑到总人口的4%以上拥有加密货币，未来规模需要扩大。即使Etherfang 2.0升级可以大大扩展网络吞吐量，但它是否能在不拥挤的情况下支持未来世界上数十亿潜在的每日加密用户，仍然是个疑问。

因此，以太坊2.0和传统的第2层解决方案之间的关系可以共生。换句话说，不同的可扩展性解决方案协调工作，对未来的事务速度和吞吐量有指数影响。以太为实现其愿景而计划的正是这种综合效果，而不是其中之一。

这不是“roll up”，“roll up”是“s hading with”。也就是说，rollup出现或即将出现，没有碎片的rollup即使在碎片发生之前，也能提供100倍的吞吐量。"-摘自Vitalik Buterin的以太网规模推特帖子

因此，除碎片化外，从每秒15-45笔交易(TPS)大幅增加到100，000 TPS，也在考虑第2层解决方案。因为这是乘法效应。例如，如果第2层的吞吐量增加了约100倍，片增加了约64倍，则片上方的第2层的吞吐量增加了约6400倍。这种综合效应可以扩大网络规模，满足未来更高的需求。

以太坊社区的其他人也表达了对以太坊2.0和现有第2层解决方案之间未来关系的类似想法。

“随着以太网L1变得更加高效，L2将在保持当前额外优势的同时更加高效地工作。”——Alan Chiu，Boba Network首席执行官/创始人

“合并后，为了真正被主流采用，需要尽可能多的扩展解决方案。”——Ahmed Al-Balaghi，Biconomy联合创始人

最后，Etherfang 2.0的升级无疑会影响第二层解决方案的认识和整体效用。但是，以太正在考虑和扩大比现在有更多需求的未来。如果这一愿景得以实现，第二层扩展解决方案将在生态系统中长期继续发挥重要作用。

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