什么是 Layer 2 解决方案以及它们如何扩展以太坊？

了解以太坊生态系统中的第 2 层解决方案

1. 第 2 层解决方案是构建在以太坊主区块链之上的辅助协议，旨在提高交易速度并降低成本。这些系统通过处理主链上的交易来运行，同时仍然依赖以太坊来确保安全性和最终性。通过将计算和数据存储从拥塞的基础层转移出去，第 2 层缓解了网络瓶颈。

2. 第 2 层背后的核心思想是将多个交易捆绑到主网上的单个提交中。这种聚合极大地减少了需要直接记录在以太坊上的数据量，从而降低了汽油费并提高了吞吐量。不是每个动作都需要自己的区块空间，而是可以将数十甚至数千个交互压缩为一个加密证明。

3.通过欺诈证明或有效性证明等机制，安全性仍然锚定在以太坊的主网上。即使执行发生在链外，也可以使用这些验证方法来检测和质疑恶意活动。这确保了无需信任的操作，而不会影响去中心化或安全性。

4. 不同类型的第 2 层技术已经出现，每种技术都有独特的扩展方法。其中最突出的是 Rollups（包括 Optimistic Rollups 和 zk-Rollups）以及状态通道。每个变体都平衡了速度、成本、复杂性以及与现有智能合约的兼容性之间的权衡。

汇总如何实现可扩展性

1. Rollup 在以太坊主链之外执行交易，但将交易数据发布回第 1 层。这使它们能够继承以太坊的安全模型，同时实现更高的性能。存在两个主要类别：乐观汇总和零知识（zk）汇总。

2. 乐观汇总假设交易默认有效，并且仅在出现争议时才运行计算。他们在等待期间使用欺诈证据来质疑不正确的结果。虽然这会带来一些提现延迟，但它实现了 EVM 的完全兼容性，使开发人员更容易迁移 dApp。

3. Zk-rollups 利用先进的密码学来生成验证批量交易的简洁证明。创建这些有效性证明的计算成本很高，但在链上验证的成本却非常低。由于每批都带有正确性的数学证明，因此不需要很长的挑战期，从而可以更快地提取资金。

4. 两种类型都显着提高了交易能力。例如，zk-rollups 每秒可以处理数千笔交易，远远超过以太坊当前约 15-20 TPS 的限制。随着采用率的增长，越来越多的项目部署在基于汇总的网络上，例如 Arbitrum、Optimism 和 zkSync Era。

状态通道和侧链的作用

1. 状态通道允许参与者进行大量的链下交易，同时只在区块链上记录打开和关闭状态。此方法非常适合频繁的双边互动，例如小额支付或游戏动作。一旦开放，该通道允许以接近零的费用进行即时转账，直到在第 1 层进行结算。

2. 与 Rollup 不同，状态通道要求用户在线并积极参与以确保安全。如果一方试图通过广播过时的状态来作弊，另一方必须在规定的时间范围内做出回应。这种对主动监控的依赖限制了它们对于被动用户的可用性。

3. 侧链是可与以太坊互操作的独立区块链，但在单独的共识规则下运行。它们提供了高可扩展性和灵活性，但不直接继承以太坊的安全性。像 Polygon POS 这样的项目就属于这一类，以分散验证为代价提供快速且廉价的交易。

4. 虽然侧链由于其卸载效应而经常被归为第 2 层解决方案，但纯粹主义者认为它们应该被视为独立的，因为它们缺乏与以太坊安全模型的紧密耦合。它们的价值在于提供适合特定应用程序的可扩展环境，在这些应用程序中，绝对去中心化不太重要。

对去中心化应用和用户体验的影响

1. Layer 2 的采用改变了用户与 DeFi、NFT 和 Web3 平台交互的方式。曾经使小额交易变得不切实际的高额天然气费在许多汇总网络上已降至几分之一美分。这种可及性鼓励更广泛的参与，尤其是散户投资者。

2. 开发人员受益于扩展的设计可能性。随着更低的成本和更快的确认，复杂的逻辑和频繁的更新变得可行。随着基础设施限制的缓解，新的金融工具、实时游戏和社交协议应运而生。

3.跨层流动性桥梁实现资产在第一层和第二层环境之间的无缝流动。然而，桥接会带来与智能合约漏洞和集中托管人相关的风险。几起备受瞩目的黑客攻击都以桥接合约为目标，凸显了稳健审计和去中心化设计的重要性。

4. 尽管取得了进展，但分散化仍然是一个挑战。用户必须管理多个钱包，跟踪跨链余额，并了解不同的确认时间。互操作性协议旨在简化导航，但生态系统仍然缺乏与传统网络平台相比的统一体验。

常见问题解答

Layer 2 和 Layer 1 区块链有什么区别？第一层是指基础区块链——以太坊本身——负责共识、安全性和数据可用性。第 2 层在第 1 层之上运行，在将结果返回主网之前处理链下交易处理和计算。这种分离使得 Layer 2 能够在不改变以太坊基础结构的情况下进行扩展。

所有第 2 层解决方案都同样安全吗？不会。安全性因设计而异。在以太坊上发布数据并使用欺诈或有效性证明的 Rollup 被认为是高度安全的，因为它们依赖于第 1 层进行验证。相比之下，具有独立验证器的侧链提供的安全保证较低，因为侧链的泄露可能会导致不可逆转的损失。

二层网络支持智能合约吗？是的，许多现代 Layer 2 平台完全支持智能合约。 Optimism 和 Arbitrum 复制了以太坊虚拟机 (EVM)，允许开发人员以最小的更改部署基于 Solidity 的 dApp。 ZkSync 和 StarkNet 使用 zk 友好的架构提供类似的功能，但开发工具可能略有不同。