概述
以太坊，作为最受欢迎的区块链，长期以来一直面临扩展性问题。由于网络拥堵导致的高 gas 费用是主要的痛点。随着使用网络的成本不断增加，大量的扩展解决方案应运而生。今天，在本指南中，我们将探讨一些以太坊扩展解决方案，并深入探讨 rollups。
更喜欢视频讲解？跟随 Radek 在 6 分钟内了解以太坊 rollups。
ZK-Rollups vs. Optimistic Rollups - YouTube
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以太坊扩展解决方案
所有以太坊扩展解决方案的主要目标是在不损害区块链去中心化性质的情况下提高交易速度和吞吐量。
这些扩展解决方案主要在两个方向上进行探索：
链上扩展
链上或 Layer 1 扩展解决方案是指通过增加可以放入一个区块中的交易数量来提高核心区块链层的容量。在以太坊的情况下，链上扩展意味着更改以太坊主网协议。增加可以放入以太坊区块中的数据/交易数量也会提高运行节点的硬件要求，这引发了对这种扩展解决方案的一些批评。它可能会限制节点的数量，并可能影响去中心化。但是，随着以太坊 2.0 的到来，引入了分片的概念；分片是将以太坊基础设施/数据库拆分的过程。这将通过划分工作来减少节点负载；这是一个更广泛的概念。
链下扩展
链下扩展解决方案旨在通过添加更多层来处理交易，而不使用实际的核心区块链，间接扩展主层区块链。链下扩展使用区块链的主层作为信任和仲裁层。链下扩展通常被称为 Layer 2 扩展，因为它在主以太坊层之上添加了另一层。
Layer 2 扩展被视为以太坊可扩展性的即时解决方案，因为它保持了去中心化，这是以太坊社区最宝贵的财富。Layer 2 解决方案进一步需要构建额外的硬件或复杂的软件，因此网络需要更长时间才能感受到其效果。Layer 2 解决方案从以太坊获得其安全性，并且可以根据用例由个人、组织或社区定制构建/运行。
以下是几种类型的解决方案：
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侧链：侧链是通过桥连接到以太坊的EVM兼容区块链。它们有自己的共识协议和区块参数。
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Rollups：Rollups在主以太坊区块链之外执行交易，并将交易数据发送回主以太坊网络。
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状态通道：状态通道使用多重签名通道在主链之外结算交易，并将状态发送到主区块链。这些非常安全，但有特定的用例。
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Plasma：Plasma是一个框架，其中有锚定到主以太坊区块链的侧链，它们通过根合约连接到以太坊区块链；该合约记录当前状态并为子链规定规则。
Rollups
一方面，我们有像通道这样的 Layer 2 解决方案，它们完全依赖于以太坊的安全性，但仅适用于特定的一组应用；另一方面，侧链通常与 EVM 兼容，可以扩展通用应用程序，但主要缺点是它们不依赖以太坊的安全性，而是有自己的共识模型。
Rollups 试图通过创建一个通用解决方案，同时仍然保留以太坊的安全性，来结合两者的优点。Rollups 在主以太坊网络之外结算交易，但将交易数据发布回以太坊网络，并且仍然从以太坊协议中获得其安全性。每个 rollup 在以太坊主网上部署了其特定的合约。Rollups 主要在 rollup 特定的链上执行链下交易，然后批量处理交易数据，压缩并将其发送到主以太坊链；这减少了主以太坊网络实际处理这些交易的负载。
这有助于通过增加参与度来降低费用并促进区块链的采用。Rollups 还允许将所有现有的以太坊智能合约重新部署到 rollup 上，几乎不需要或不需要更改。
Rollups 的类型
Rollups 看起来是解决以太坊可扩展性问题的有前途的解决方案，但我们如何确保 rollups 发布到以太坊上的交易数据是有效的？不同的 rollup 类型以不同的方式处理这个问题。基于此，有两种类型的 rollups：Optimistic Rollups 和 ZK-rollups。
Optimistic rollups:
顾名思义，Optimistic rollups 最初假设提交到以太坊网络的交易数据是正确的和有效的。每当出现无效交易时，就会有一个争议解决机制。一方将一批交易数据提交到以太坊，每当有人检测到欺诈交易时，他们可以针对该交易提供欺诈证明。在这里，提交交易数据批次的一方和提交欺诈证明的一方都有他们的 ETH 质押。这意味着任何一方的行为不端都会导致他们的 ETH 损失。每当提交欺诈证明时，可疑交易将再次执行，这次是在主以太坊网络上。为了确保交易在最初在 rollup 链上执行时的确切状态下重放，创建了一个管理器合约，用来自 rollup 的状态替换某些函数调用。
示例：Optimism, Arbitrum.
ZK-rollups:
ZK-rollups 或零知识 rollups，与 Optimistic rollups 不同，没有任何争议解决机制。它使用了一种巧妙的加密技术——零知识证明。在这种模型中，每批提交到以太坊的交易都包括一个称为 SNARK（简洁非交互式知识论证）的加密证明，该证明由部署在以太坊主网上的合约验证。该合约维护了 rollups 链上所有转账的状态，并且该状态只能通过有效性证明进行更新。这意味着只需要在以太坊主网上存储有效性证明，而不是庞大的交易数据，从而使 zk-rollups 相对更快且更便宜。
示例：Loopring, STARKWARE, zkSync.
结论
如果你读到这里，你现在对以太坊扩展解决方案有了一些了解，并且对 rollups 有了更多的了解。
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