区块链的Layer2扩展方案是什么？

第2层扩展方案简介

第2层扩展方案是旨在提高区块链网络的可扩展性和效率的关键技术。随着区块链技术的采用的增长，对可以处理较高交易量的解决方案的需求越来越重要。 Layer2解决方案在基本区块链（Layer1）的顶部运行，并旨在卸载网络的某些工作负载，从而改善其整体性能。在本文中，我们将探讨各种第2层扩展方案，它们的机制以及它们如何对区块链技术的更广泛的生态系统做出贡献。

什么是layer2，为什么需要它？

第2层是指在现有区块链系统顶部（通常称为layer1）顶部构建的二级框架或协议。 Layer2解决方案的主要目的是解决Layer1网络的固有局限性，例如缓慢的交易处理时间和高费用，尤其是在高网络拥塞期间。通过处理链链交易并仅在主要区块链上解决最终状态，Layer2解决方案可以显着增加吞吐量并降低成本，从而使区块链技术更容易访问和实用。

第2层扩展方案的类型

Layer2扩展方案有几种类型，每种方案都具有可增强区块链可伸缩性的独特方法。一些最突出的包括：

• 付款渠道：这些允许参与者多次交易链，而仅记录区块链上的最终状态。
• Sidechains ：这些是单独的区块链，它们平行于主链，并且可以通过双向钉子与之相互作用。
• 等离子体链：这些是固定在主链上的儿童区块链，旨在独立处理交易。
• 汇总：这些批次多次交易到单个交易中，从而减少了主区块链上的负载。

这些计划中的每一个都有其自己的一套优势和权衡，我们将在以下各节中详细探讨。

支付渠道：提高交易速度和成本效益

支付渠道是最早，最直接的Layer2解决方案之一。它们使参与者能够在链上进行众多交易，仅在区块链上解决净结果。这种方法对于需要经常进行低价值交易的应用特别有用。

要了解支付渠道的工作方式，请考虑以下过程：

• 打开渠道：两个政党将资金存入区块链上的多西格钱包中，创建一个频道。
• 离链交易：当事方现在可以互相交易，从链上进行交易，更新频道的余额而不涉及区块链。
• 关闭渠道：当双方完成交易时，它们可以关闭通道，并在区块链上记录最终状态。

此方法大大减少了主区块链上的负载，因为只有通道的开口和关闭以及最终状态才能记录。付款渠道的示例包括用于以太坊的Bitcoin和Raiden网络的闪电网络。

Sidechains：并行处理以提高可扩展性

Sidechains是与主区块链一起运行的独立区块链，但通过双向PEG连接到它。该连接允许资产在主链和侧链之间转移，从而使Sidechain能够独立处理交易。

使用Sidechain的过程涉及：

• 转移资产：用户将其资产锁定在主链上，然后将其锁定在Sidechain上。
• 处理交易：Sidechain处理交易，可能具有不同的规则和共识机制。
• 返回资产：当用户想将其资产返回主链时，他们将其锁定在侧chain上，并且在主链上释放了同等金额。

可以定制Sidechains以适合特定用例，从而提供灵活性和可扩展性。 Sidechains的示例包括用于以太坊的Bitcoin和Polygon（以前是Matic网络）的液体网络。

血浆链：儿童区块链可伸缩

等离子体链是另一种类型的layer2解决方案，涉及创建锚定在主区块链上的儿童区块链。这些儿童连锁店可以独立处理交易，并且只能定期将其状态报告回主链。

血浆链的操作可以分解为：

• 建立一个等离子链：主链上的智能合约是血浆链的锚点。
• 交易处理：血浆链具有独立的一套规则和验证器，独立处理交易。
• 国家报告：周期性地，等离子链将其状态报告回主链，以确保主链仍然是真理的根源。

血浆链对于需要高通量并可以忍受一定程度的集中化的应用特别有用。血浆链实现的一个示例是OMG网络，旨在扩展以太坊。

汇总：批处理交易以提高效率

汇总是一种类型的layer2解决方案，该解决方案将多个事务批量化为单个事务，然后将其记录在主区块链上。这种方法大大减少了主区块链上的负载，因为它只需要处理单个交易而不是多个交易。

有两种主要类型的汇总类型：

• 乐观的汇总：这些假定交易默认情况下是有效的，并且只有在争议期内没有人挑战时才执行它们。
• 零知识汇总（ZK-Rollups） ：这些使用加密证明来验证交易外链，以确保其在将其提交给主链之前的有效性。

使用汇总的过程涉及：

• 批处理交易：多个交易是跨链的批处理。
• 生成证明：对于ZK滚动，生成加密证明以验证批次。
• 提交给主链：批次以及任何必要的证据都会提交给主区块链。

汇总对于缩放以太坊特别有效，其中包括乐观和乐观汇总的仲裁，以及ZKSYNC和ZK-Rollups的Starkware。

常见问题

问：Layer2解决方案如何影响主要区块链的安全性？

答：第2层解决方案旨在通过确保始终将交易的最终状态记录在主链上，以维持主区块链的安全性。尽管某些Layer2解决方案可能会引入额外的安全风险，例如在某些Sidechain实现中对受信任的操作员的需求，但只要主链的共识机制不妥协，总体安全模型仍然坚固。

问：是否可以在不同的区块链上使用Layer2解决方案？

答：虽然大多数Layer2解决方案旨在与特定的区块链一起使用，但仍在努力创建跨链Layer2解决方案。例如，诸如Cosmos和Polkadot之类的互操作性协议旨在使不同的区块链之间进行通信，从而允许Layer2解决方案在多个网络上运行。

问：采用第2层解决方案的主要挑战是什么？

答：采用第2层解决方案的主要挑战包括用户体验，因为用户需要了解并与链链机制进行交互；技术复杂性，因为开发和维护第2层解决方案需要专业知识；和监管的不确定性，因为在某些司法管辖区中，第2层交易的法律地位尚不清楚。

问：Layer2解决方案如何影响区块链网络的分散化？

答：第2层解决方案可能会对分散化产生不同的影响。一些解决方案（例如支付渠道）保持了高度的权力下放化，而另一些解决方案，例如某些Sidechain实施，可能会引入更集中的元素。关键是要平衡可扩展性与区块链技术固有的权力下放和安全性的核心原则。