什麼是 Layer 2 解決方案以及它們如何擴展以太坊？

了解以太坊生態系統中的第 2 層解決方案

1. 第 2 層解決方案是構建在以太坊主區塊鏈之上的輔助協議，旨在提高交易速度並降低成本。這些系統通過處理主鏈上的交易來運行，同時仍然依賴以太坊來確保安全性和最終性。通過將計算和數據存儲從擁塞的基礎層轉移出去，第 2 層緩解了網絡瓶頸。

2. 第 2 層背後的核心思想是將多個交易捆綁到主網上的單個提交中。這種聚合極大地減少了需要直接記錄在以太坊上的數據量，從而降低了汽油費並提高了吞吐量。不是每個動作都需要自己的區塊空間，而是可以將數十甚至數千個交互壓縮為一個加密證明。

3.通過欺詐證明或有效性證明等機制，安全性仍然錨定在以太坊的主網上。即使執行發生在鏈外，也可以使用這些驗證方法來檢測和質疑惡意活動。這確保了無需信任的操作，而不會影響去中心化或安全性。

4. 不同類型的第 2 層技術已經出現，每種技術都有獨特的擴展方法。其中最突出的是 Rollups（包括 Optimistic Rollups 和 zk-Rollups）以及狀態通道。每個變體都平衡了速度、成本、複雜性以及與現有智能合約的兼容性之間的權衡。

匯總如何實現可擴展性

1. Rollup 在以太坊主鏈之外執行交易，但將交易數據發布回第 1 層。這使它們能夠繼承以太坊的安全模型，同時實現更高的性能。存在兩個主要類別：樂觀匯總和零知識（zk）匯總。

2. 樂觀匯總假設交易默認有效，並且僅在出現爭議時才運行計算。他們在等待期間使用欺詐證據來質疑不正確的結果。雖然這會帶來一些提現延遲，但它實現了 EVM 的完全兼容性，使開發人員更容易遷移 dApp。

3. Zk-rollups 利用先進的密碼學來生成驗證批量交易的簡潔證明。創建這些有效性證明的計算成本很高，但在鏈上驗證的成本卻非常低。由於每批都帶有正確性的數學證明，因此不需要很長的挑戰期，從而可以更快地提取資金。

4. 兩種類型都顯著提高了交易能力。例如，zk-rollups 每秒可以處理數千筆交易，遠遠超過以太坊當前約 15-20 TPS 的限制。隨著採用率的增長，越來越多的項目部署在基於匯總的網絡上，例如 Arbitrum、Optimism 和 zkSync Era。

狀態通道和側鏈的作用

1. 狀態通道允許參與者進行大量的鏈下交易，同時只在區塊鏈上記錄打開和關閉狀態。此方法非常適合頻繁的雙邊互動，例如小額支付或遊戲動作。一旦開放，該通道允許以接近零的費用進行即時轉賬，直到在第 1 層進行結算。

2. 與 Rollup 不同，狀態通道要求用戶在線並積極參與以確保安全。如果一方試圖通過廣播過時的狀態來作弊，另一方必須在規定的時間範圍內做出回應。這種對主動監控的依賴限制了它們對於被動用戶的可用性。

3. 側鍊是可與以太坊互操作的獨立區塊鏈，但在單獨的共識規則下運行。它們提供了高可擴展性和靈活性，但不直接繼承以太坊的安全性。像 Polygon POS 這樣的項目就屬於這一類，以分散驗證為代價提供快速且廉價的交易。

4. 雖然側鏈由於其卸載效應而經常被歸為第 2 層解決方案，但純粹主義者認為它們應該被視為獨立的，因為它們缺乏與以太坊安全模型的緊密耦合。它們的價值在於提供適合特定應用程序的可擴展環境，在這些應用程序中，絕對去中心化不太重要。

對去中心化應用和用戶體驗的影響

1. Layer 2 的採用改變了用戶與 DeFi、NFT 和 Web3 平台交互的方式。曾經使小額交易變得不切實際的高額天然氣費在許多匯總網絡上已降至幾分之一美分。這種可及性鼓勵更廣泛的參與，尤其是散戶投資者。

2. 開發人員受益於擴展的設計可能性。隨著更低的成本和更快的確認，複雜的邏輯和頻繁的更新變得可行。隨著基礎設施限制的緩解，新的金融工具、實時遊戲和社交協議應運而生。

3.跨層流動性橋樑實現資產在第一層和第二層環境之間的無縫流動。然而，橋接會帶來與智能合約漏洞和集中託管人相關的風險。幾起備受矚目的黑客攻擊都以橋接合約為目標，凸顯了穩健審計和去中心化設計的重要性。

4. 儘管取得了進展，但分散化仍然是一個挑戰。用戶必須管理多個錢包，跟踪跨鏈餘額，並了解不同的確認時間。互操作性協議旨在簡化導航，但生態系統仍然缺乏與傳統網絡平台相比的統一體驗。

常見問題解答

Layer 2 和 Layer 1 區塊鏈有什麼區別？第一層是指基礎區塊鏈——以太坊本身——負責共識、安全性和數據可用性。第 2 層在第 1 層之上運行，在將結果返回主網之前處理鏈下交易處理和計算。這種分離使得 Layer 2 能夠在不改變以太坊基礎結構的情況下進行擴展。

所有第 2 層解決方案都同樣安全嗎？不會。安全性因設計而異。在以太坊上發布數據並使用欺詐或有效性證明的 Rollup 被認為是高度安全的，因為它們依賴於第 1 層進行驗證。相比之下，具有獨立驗證器的側鏈提供的安全保證較低，因為側鏈的洩露可能會導致不可逆轉的損失。

二層網絡支持智能合約嗎？是的，許多現代 Layer 2 平台完全支持智能合約。 Optimism 和 Arbitrum 複製了以太坊虛擬機 (EVM)，允許開發人員以最小的更改部署基於 Solidity 的 dApp。 ZkSync 和 StarkNet 使用 zk 友好的架構提供類似的功能，但開發工具可能略有不同。