一篇文章看懂以太坊的扩容计划

目前Rollup方案主要描述了一种基于以太坊的扩容方案。 由于以太坊上DApp应用数量众多，链上拥堵导致Gas费用高昂，与链交互的成本快速增加。 因此，社区一直在积极寻找各种扩容方案。 方案（ETH2.0，Rollup）。

扩展解决方案的主要目的是在不降低区块链去中心化特性的情况下，提高网络的交易处理速度和TPS。 目前主要有两种扩容方案：链上扩容和链下扩容。

链上扩容又称Layer1扩容，主要是指增加区块链核心层的处理能力，通常指增加区块的交易量； 因此，在以太坊中，这种方案意味着需要修改协议，增加的区块容量也会要求节点对硬件的配置要求更高，这会减少可运行的节点数量，影响去中心化。 但是，在 ETH2.0 中引入了 shading（指以太坊数据拆分过程）的概念。 通过拆分网络来减少节点的负载，可能对链条是有利的。

链下扩展是指在Layer 1上增加多个层来处理交易，但这些层在处理交易时并不直接使用Layer 1的处理能力，从而间接扩展了基础层（Layer 1）； 通常第 1 层在此解决方案中用作可信层和仲裁器。 因此，链下扩容也称为 Layer 2 扩容，即在以太坊 Layer 1 之上增加一层。

Layer 2 扩容可以看作是以太坊扩容的直接解决方案，因为它保持了以太坊社区最有价值的属性：去中心化； 但是Layer 2的解决方案也需要额外的硬件或者复杂的软件，所以Layer 1也是需要的，感知Layer 2的状态需要一定的时间； 但Layer 2的安全性来自于以太坊主网，个人、社区、组织等可以根据自己的应用进行定制。

侧链：侧链是通过桥连接到以太坊的 EVM 兼容链，它们有自己的共识协议和链上参数。

Rollups：在以太坊主网之外执行交易，然后将交易数据发送回以太坊主网。

状态通道：使用多重签名通道解决主链与参与者之间的交易，并将状态数据传回主链。 该方案非常安全以太坊部署和运行智能合约第五步，但用例有限。

Plasma：是一个通过Root Contract将profile锚定到主链的框架，Root Contract记录了子链的当前状态和子链的规则。

在 Layer2 解决方案中，Channel 技术具有与以太坊主网相同的安全性，但只能在特定用例中发挥作用； 侧链技术具有EVM兼容性，可以扩展各种使用场景，但核心缺陷是不依赖于以太坊。方注网的安全是通过自身的共识模型来保证状态安全。

Rollup 试图提取两种解决方案的优点来构建一个通用的扩展解决方案，

Rollups 通过处理以太坊主网之外的交易来工作，但仍然将交易数据发送回以太坊主网，并且仍然从以太坊主网获得它们的安全性。 每个Rollup在以太坊上部署自己特定的合约，在主链外的特定Rollup链上执行交易，然后将交易批量打包压缩回传给主网，减少主网实际需要的负载处理交易。

这降低了与主网交互的成本，提高了区块链的采用率，并且以太坊主网上目前存在的合约可以部署在汇总上，只需稍加修改。

Rollups 是解决以太坊扩容问题的新方法，但是如果 Rollups 发送回主网的数据保证有效呢？ 不同的 Rollup 类型有不同的解决方案。 目前有两种方案：Optimistic Rollup（乐观）和ZK rollup。

乐观的场景假设提交回以太坊主网的数据默认是正确有效的，并在人们认为存在无效交易时使用争议解决。 例如：参与者向以太坊批量提交交易数据，当有人检测到欺诈交易时，提交交易的欺诈证明。 所以有两个参与角色：首先质押自己的ETH，然后一方负责提交数据，另一方负责检测欺诈提交证明； 任何一方行为不当并失去质押的 ETH。 当提交欺诈证明后，有效交易将在以太坊主网上再次执行。 为了保证事务在 Rollup 上的执行状态被重放，需要创建一个管理合约，用 Rollup 中的一些状态替换一些函数调用。

也称为 Zero-Knowledge（零知识证明）rollups，与 Optimistic 解决方案不同，没有争议解决，它使用了巧妙的密码学证明。 提交到以太坊主网的每个交易批次都包含一个称为 SNARK（简洁的非交互式知识论证）的密码证明，可以通过部署在以太坊主网上的合约进行验证。 该合约在 rollup 上维护所有状态，只有当加密证明有效时才会更新状态以太坊部署和运行智能合约第五步，这意味着以太坊主网上只存储有效证明，而不是繁琐的交易数据。