以太网2.0和第2层解决方案是如何互利共生的？

日期：2023年04月15日 12:53 浏览量：1

以太网2.0和第2层解决方案如何互利共生？以刚去过中心化金融社区的以太体目前的结构

为背景，了解以太体目前的结构及其现有的可扩展性问题是很有帮助的。以太坊区块链是一个分散的公共分类账。它可以被视为一个大型开源操作系统(或全局计算机)，人们可以在不需要中心机构的情况下公开构建和交易。

对以太网块(和拥塞)进行说明

在以太网上发生的所有交易都用“块”记录。例如，如果您希望通过以太网向交易方发送令牌，则该交易将包含在块中，以便在发送之前获得批准。每个区块通常由许多交易组成而且，这些交易都来自不同的人。当一个块被网络接受时，它将链接到以前接受的块，并且该块中的所有事务都可以通过。封锁确认了交易的准确时间和顺序，并安全地链接在一起单击以防止更改任何块，或在两个现有块之间插入一个块。因此，区块链具有防篡改和不变性。当你开始探索

区块的审批流程时，事情就变得更复杂了。每个区块由以太网上的“矿工”组装(或开采)，交易者向他们支付一定数量的“gas”。 gas可以认为是交易费用，也可以计算交易的成本。

每个块的大小最终决定网络上一次可以发生的事务数量。这是由网络的阻塞gas限制决定的。在写本文时，以太体的平均块大小为3000万单位的gas。换句话说，一个区块只有在所有交易消耗的gas总量小于3000万单位时才有效。这意味着，如果网络繁忙，则不是所有要处理的事务处理都可以在一个块中完成(因为所有事务处理都需要gas )。然后，超过限制)，网络变得拥挤。

以太网平均gas限制图示出了以太网网络的历史每日平均gas限制。与最大块大小为1 MB的比特币不同以太坊在技术上没有最大块大小(矿工可以集体增减以太坊块gas限制)。但是，限制每个区块消费量的gas有助于管理以太网区块链的增加和运营矿工或节点的成本。图片来源：以太网[ xy 002 ] [ xy 001 ]简单来说，这是当前以太网难以扩展的一个例子。 “合并”是以太网2.0的一部分，旨在提高网络速度、效率和可扩展性，避免瓶颈同时处理更多的交易。目前的网络每秒能处理30笔交易，但以太网2.0承诺每秒能处理10万笔交易。

合并/以太网2.0

升级到以太网2.0是对以太网区块链的多阶段升级，旨在通过对网络基础架构进行一些更改来提高网络可扩展性和安全性——通过从工作证明(PoW )共识机制向权益证明(PoS )模式的转变。关于模型之间差异的细节将很快公布。

首先，合并不是推动以太网2.0升级的唯一事件。升级由不同的部分组成，整合是其中的一部分(虽然是重要的部分)。三个主要组成部分为(I )信标链升级，(ii )合并，(iii )片。从技术上来说，这将导致更多的升级但是，这些相对较小的升级是为了确保网络顺利运行而设计的，将与其他升级并行实施。

推动以太网2.0升级的三个主要组成部分。

各部分是以太网向PoS机型过渡过程中的独特部分。信标链于2020年12月1日首次推出，将权益证明引入以太体生态系统。该链作为独立的区块链存在目前不处理以太网主控(“主控网络”简称)上的交易。但信标链很快与主网络集成，成为包括执行层交易在内的所有以太网数据的共识引擎。使用该信标链(资本证书)作为以太网上区块生产引擎的正式转换以合并为代表。

打个比方吧。想象一下以太坊是还没有做好星际旅行准备的宇宙飞船。现在有了信标链社区相当于制造新的发动机和坚固的船体。经过重要测试，为飞行中用新发动机更换旧发动机。这将融合新的、更高效的引擎和现有的宇宙飞船，投入光年的时间，准备占领整个宇宙。 -对- Ethereum.org合并的类比。新引擎是信标链(权益证明)，旧引擎是工作证明，宇宙飞船是以太体。

以太网2.0升级的第三个主要组件是瓦片链在扩展以太网网络方面发挥重要作用。很多人普遍存在的一个误解是，以太网的网络在合并后会立即扩展，变得更有效率。但是，直到瓷砖的引入(预计在2023年的某个时候实现) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) )瓷砖) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) )。这些扩张效果开始起作用。

分片实质上是将整个太郎网络分割为更小的片，称为“分片”，努力提高网络的可扩展性。与将所有操作集中在单个块链上不同，区块链将这些操作横向分布到64个新的/迷你区块链。通过划分负载，每个验证者不必处理整个网络的所有事务。与现有的工作证模型相比，这可以减少网络拥塞，增加网络上的每秒交易量。

动作证书(PoW )和权益证书(PoS )

)到目前为止，以太网网络受动作证书的保护。该模型如前所介绍的，除了其他特性外，还包括用于验证区块的矿工。但是，合并后，开采(工作证明)将不再是在以太网上产生有效区块的手段。相反，信标链的资本证书验证者承担这个角色，处理所有交易的有效性。

PoS模式和PoW模式有什么不同？简而言之，不是让矿工验证区块，而是让以太坊的所有者用以太坊的智能合约典当。这些利益相关者(也称为验证者)负责检查通过网络传播的新块是否有效。

为什么要转移到PoS模式？有几个理由。其中最重要的是，该模型对瓦片更安全，如前所述，瓦片在增强型以太网中起着重要的作用。

分片将网络分解为多个部分，但此结构可能会提高可扩展性但是，它容易被网络中特定的瓦片攻击。要攻击网络中的特定分片(类似于迷你区块链)，需要积累一小部分散列速率。否则，就需要控制没有实现分片的整个区块链。另外，通过PoW，矿工可以具体选择攻击哪个切片(更严格地说，可以选择用哪个切片贡献散列能力)。因此，PoW矿工可能相互勾结，集中于一块砖，试图获得控制权。矿工可以接管瓷砖内的大部分砌块生产者，冒着破坏网络的风险进行操作。 PoS通过阻止验证者选择想要处理的瓷砖来降低这一风险。相反，验证者被随机分配给单个分片这降低了当铺之间串通的机会。

“重要的是，验证者的瓷砖之间的重组非常频繁，因此实际上很难对特定的瓷砖进行攻击。这是赖斯在打破三难困境方面至少取得理论成功的重要原因。 ”——Vitalik Buterin在2018年发表了关于权益证明如何帮助瓷砖缓解安全漏洞的演讲。与工作证明共识机制比较、权益证明模型能耗更低、更中心化、更安全。

能耗——PoS有效地替代了计算能力。工作证明计算不再需要耗费大量能量进行开采。

非集中式——PoS模型通常比PoW模型更集中式，因为网络上的更多计算机和参与者(即节点)需要审查和批准交易。

安全——可以更有效地防止PoS通过分片进行51%攻击，同时大大抑制验证者的攻击。这是因为确保PoS网络安全的验证者必须在协议中投入大量的ETH (在制作时为32个ETH )。如果这些验证者试图攻击网络或做出不诚实的行为，协议可以自动丢弃相关的ETH。

在可扩展性方面，以太网2.0有很高的目标。但我们离这些升级完全生效还有一段时间。在此期间，以太网有办法实现可伸缩目标吗？接下来，我们将讨论第2层解决方案。

第2层解决方案

扩展区块链的主要目标是在不牺牲中心化和安全性的情况下，提高交易速度(更快的最终速度)和交易吞吐量(每秒高交易量)。从两个角度考虑扩张是很有帮助的——链上扩张和链下扩张。

链上扩展(第1层； L1 )

链中的扩展包括更改或升级到第1层网络。在以太体的情况下，这导致以太体主控的变更这是在网上处理和决定交易的地方。 Solana、Cardano、Avalanche等其他许多第1层，每个层都有自己的特点和目的。

更改到第1层可能是一个非常复杂的过程，通常需要大量工作。由于技术限制，一些改动和升级几乎是不可能的。以以太坊升级为权益证明(proof-of-stake )为例，以太坊的升级经过多年的发展，还没有完成。

考虑到这些复杂性，链式扩展是扩展网络的另一种方法。

链下扩张(第2层)

与链上扩张不同，对于链下扩展，不需要对第1层网络进行任何更改。这些解决方案构建在现有的第1层之上或之旁(如以太网)，作为独立于主网络处理交易和事务的位置。通过将第1层的大部分处理负荷转移到这些链接下网络，主网络可以在不牺牲扩展性的前提下集中于安全性等其他问题。为了简单起见，术语“第2层”用于指代本文中的所有链展开解决方案。

由于存在各种类型的第2层，了解每种解决方案之间的细微差别是一个挑战。

例如，在以太网环境中，第2层的特性之一是这些解决方案如何获得安全性。几个层次2，Optimistic rollup、zk-rollup和state chanel直接从以太网主节点(即第1层)获得安全性。在此类别中，rollup是主导的扩展解决方案目前，Arbitrum和Optimism获得了约20亿美元(两者都是Optimistic rollup )。还有

侧链、validium、plasma链。这些第2层解决方案包括创建独立于以太网主节点的安全新链。 Polygon是这个类别中受欢迎的第2层示例。到目前为止，Polygon已经锁定了约20亿美元的总价值支持常见的Web3游戏和APP应用，如Zed Run和Quickswap。不同的是，第二层可以将太坊的gas费用降低10-100倍，每秒处理数千笔交易(与以太坊的基础层目前每秒处理15-45笔交易相比)。

虽然很复杂，但是通过拥有各种第2层解决方案，可以减少以太网网络的任何部分的整体拥塞也可以防止单点故障。因为第二层也可以针对不同的用例进行优化(DeFi、NFT、游戏等)，所以生态系统作为整体可以从各种各样的设计中受益。

以太网2.0和第2层解决方案是否可以共存？

思考以太网2.0升级的目的，以及构建在以太网上的现有第2层解决方案。它们的核心都致力于解决同样的问题——可扩展性。构建

第2层解决方案的主要目的是解决以太体基础层遇到的瓶颈。但是，当以太体2.0启动时，构建规模大基极层本身的效率呈指数函数提高那么，第二层的目的是什么？第二层会因此被淘汰吗？

要回答这个问题，有助于我们反思以太体的愿景。那就是把以太坊纳入主流，为全人类服务。这是一个远大的愿景，需要扩大未来的规模，请考虑到总人口的4%以上拥有密码货币。即使以太网2.0升级大大提高了网络吞吐量，但能否在不消除拥塞的情况下支持未来世界上数十亿潜在的每日加密用户，仍是个疑问。

因此以太网2.0与现有第2层解决方案的关系可能是共生的。这意味着各种可扩展性解决方案将协同工作，对未来的交易速度和吞吐量产生指数影响。以太坊为了实现那个愿景而计划的是这些综合效果，而不是其中之一。

“这不是‘roll up不是sharding’，而是‘roll up在s Harding上’。也就是说另外，rollup已经出现或即将出现，甚至在片之前，无片的rollup仍然可以提供100倍的吞吐量提升。 ”—摘自Vitalik Buterin关于以太坊规模的推特帖子因此，除了分片外，第2层解决方案还从每秒15-45个事务(TPS )大幅增加到100，000 TPS。因为这些都是协同效应。例如，如果第2层提供约100倍的吞吐量，而片提供约64倍的吞吐量，则片上的第2层提供约6400倍的吞吐量。这些综合效应有可能扩大网络规模，满足未来更高的需求。

以太网社区中的其他人也对以太网2.0与现有第2层解决方案的未来关系表达了类似的想法。

“随着以太网L1变得更有效率，L2也变得更有效率维持现在的追加好处。 ”——Alan Chiu，Boba Network的首席执行官/创始人

“为了在合并后也能真正被主流采用，需要尽可能多的扩展解决方案。 “——Ahmed Al-Balaghi，Biconomy联合创始人

最后，以太网2.0的升级无疑会影响第2层解决方案的感知和整体效用。但是以太坊思考并扩展着现在有更多需求的未来。如果这一愿景得以实现，第二层扩展解决方案将在生态系统中长期发挥重要作用。