以太坊侧链与Layer 2：有什么区别？

由 Alchemy 编写

由 Brady Werkheiser 审核

发布于 2022 年 5 月 16 日，阅读时长 5 分钟

随着数百万用户加入以太坊网络以及开发者每天构建以太坊应用程序，以太坊受到其交易数量的限制。以太坊处理交易的能力，即其交易吞吐量，被限制为每秒 15 笔交易，导致其变得越来越昂贵，并且常常过于拥堵，以至于许多人无法使用。

以太坊网络是主链，直接在其上发生的所有交易都是“链上”的，而任何其他交易都被认为是“链下”的。正是这些链下解决方案（如侧链和 layer 2）可以帮助以太坊扩展，提高交易速度并增加网络可以处理的交易数据量。在本文中，我们将向你展示什么是侧链和 layer 2 解决方案，以及它们如何帮助实现可扩展性。

侧链和 layer 2 解决了什么问题？

侧链和 layer 2 以太坊解决方案解决了帮助以太坊扩展的问题。试图扩大链上性能的尝试通常会导致以太坊的去中心化或可扩展性之间的权衡——这被称为可扩展性不可能三角。

增加以太坊 layer 1 的复杂性并不理想，因为它会增加平台不断辩论、决定和实施新改进的管理开销。侧链和 layer 2 解决方案允许持续和增量的创新，从而改善每个人的以太坊体验，同时保持安全性和去中心化。

侧链和 layer 2 解决方案之间的主要区别是什么？

侧链和以太坊 layer 2 解决方案之间的主要区别在于，layer 2 继承了以太坊主网络的安全，而侧链则依赖于自己的安全。

什么是以太坊侧链？

以太坊侧链是一个与以太坊主链并行运行的独立区块链网络。 侧链通过双向Hook系统连接到主链，允许资产在链之间交换。

侧链有两种基本类型，一种是链依赖于另一条链，另一种是它们是独立的。

当一条链依赖于另一条链（如以太坊）时，它可以被认为是该父链的子链。通常，子链不创建自己的资产，并且从父链的转移中获得任何资产。

来源：EthHub 文档

侧链有自己的共识协议，这些协议通常专为特定类型的交易而设计，并允许它们更快、更便宜。但是，这也意味着它们通常不继承以太坊的安全属性，并且在使用侧链时，你会失去对资金的保管权，而完全依赖于侧链的安全性，包括参与其自身共识协议的节点。

侧链减少了主链的拥塞，降低了每个人的成本，并提高了以太坊生态系统的可用性和可扩展性。开发人员还可以使用侧链来探索和测试主链上不可用的新功能和用例。

流行的侧链包括 Polygon PoS、Skale 和 Rootstock。以太坊 2.0 有其自己的侧链变体，称为 分片链，这些分片链附加到最近推出的 信标链，其目标是最终成为基于权益证明 (PoS) 的以太坊的主链。

侧链如何工作？

侧链通过双向Hook系统或桥连接到主链来工作。 从主链，你可以将你的以太坊发送到充当保险箱的退出地址，这样你就无法在其他地方花费它。

一旦此交易完成，并且为了增加安全性，“竞争期”已过，则会提供一张名为“简单支付验证”（SPV）的收据。这会触发通过智能合约从侧链上的保险箱中释放相同的价值。当从侧链“转移”回主链时，会发生完全相同的过程，但方向相反。

如何在侧链上开发？

侧链基于 以太坊虚拟机（EVM） ，它是以太坊的计算引擎，并且与以太坊虚拟机的这种兼容性意味着开发人员在想要在侧链中使用其应用程序时无需进行任何更改。 这仅仅是部署相同代码的问题，因为它们都共享相同的 Solidity 软件层，并且可以通过相同的 Web3 API 访问！

什么是 layer 2 协议？

Layer 2 协议是存在于以太坊链内的链，但可以通过辅助框架实现更大的可扩展性。 这通过让大部分活动通过第二层处理来减少主层的拥塞。与侧链不同，layer 2 通常继承主链的安全属性。

Layer 1 是基础区块链。以太坊是一个 layer 1 区块链，因为它是构建各种 layer 2 区块链的基础。简而言之，layer 2 压缩交易束并将它们提交到以太坊主网络。

什么是 layer 2 扩展解决方案？

Layer 2 扩展解决方案包括通道、Rollup 和 Plasma。 以下是这些单独解决方案的细分。

1. 状态通道

借助状态通道，用户直接在链下相互交易，并将链上交易减少到仅最重要的信息。具体来说，区块链的一部分通过智能合约锁定，以便参与交易的参与者必须在更新之前完全同意。

参与者通过创建和签名可以提交到区块链的交易来相互更新状态。一旦你想停止使用该通道，你可以退出并将最后的状态更新提交到主链，这将再次解锁该状态。

来源：EthHub 文档

2. Rollup

Rollup 在以太坊主区块链之外执行交易，然后将多个交易批量处理，然后再将它们发送回以太坊主网络。Rollup 依靠证明来允许以太坊验证其正确性，而无需处理交易。

Rollup 有哪两种类型？

一般来说，Rollup 有两种类型，零知识 (ZK) Rollup 和 Optimistic Rollup。

1. 零知识 Rollup (ZK Rollup)

零知识 Rollup (ZK Rollup) 使用有效性证明。每批交易都包含一个加密证明，称为简洁非交互式知识论证 (SNARK)，该论证由以太坊主层上的合约验证。

由于只需要将有效性证明而不是庞大的交易数据存储在主链上，因此这种链下计算节省了大量的处理时间和能力，从而使零知识 Rollup 更快、更高效。

2. Optimistic Rollup

Optimistic Rollup 使用欺诈证明。顾名思义，这些 Rollup 乐观地假设所有交易都是有效的，并在没有任何初始证明的情况下提交批次。存在一个挑战期，在此期间其他人可以检测并证明批次中的数据是欺诈性的。

如果该批次被证明是欺诈性的，则 Optimistic Rollup 会执行欺诈证明，并使用以太坊主链上可用的数据运行正确的交易计算。要求参与者质押 ETH，这些 ETH 会根据他们的行为而被奖励或削减，从而激励良好行为。

像 Optimism 这样的公司通过提供更高的吞吐量、更低的延迟和更低的 gas 费来帮助以太坊扩展。在撰写本文时，Optimism 的 gas 费比以太坊便宜 10 倍！

3. Plasma

可以将 Plasma 视为以太坊的原生侧链，它结合使用智能合约和 Merkle 树来创建子链的无限分支。这些子链是以太坊主链的较小副本，具有自己的共识机制。

计算所需的带宽和交易数据从父链卸载，但定期发布到根链。每个子链都依赖于欺诈证明系统来保证安全性，该系统类似于具有时间段的 Rollup，在此期间任何人都可以质疑其有效性。

与其他侧链的主要区别在于，每个 Plasma 链块的“根”都发布到以太坊，这意味着它确实继承了主链的安全性。

来源：Nirolution

像 Polygon 这样的公司使开发人员和最终用户能够以更快的速度和更低的 gas 费进行交易。这些明显的优势使得在 Plasma 上构建极具吸引力，并且很容易理解为什么它们会爆炸性增长。

Alchemy 支持哪些侧链和 layer 2？

获取一个免费的 Alchemy 开发者帐户，开始在以太坊或这些侧链和以太坊 layer 2 上构建：

• Polygon（侧链）

• Arbitrum（Layer 2）

• Optimism（Layer 2）

• Starknet（Layer 2）

大规模采用侧链和 layer 2（通道、Optimistic Rollup、ZK Rollup 和 Plasma）等扩展解决方案的实施可以减轻以太坊主网的压力，因此有助于更多用户加快较慢的交易时间并降低较高的交易费用，同时仍然保持与以太坊一样广为人知的相同安全保证（在 Layer 2 解决方案的情况下）和去中心化应用程序。

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📚 目录

• 侧链和 layer 2 解决了什么问题？
• 什么是以太坊侧链？
• 侧链如何工作？
• 如何在侧链上开发？
• 什么是 layer 2 协议？
• 什么是 layer 2 扩展解决方案？
• Alchemy 支持哪些侧链和 layer 2？

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