了解以太坊进化历史的以太坊将如何拓展未来

以太网是用户和开发人员首选的区块链，在DeFi和NFT的TVL超过550亿美元。 但是，如此高的网络采用率也给太坊网络带来了严重的问题，特别是在其可扩展性方面因为目前的网络在保持理想去中心化程度的同时，平均每秒只能处理13.5笔交易。 为了提高以太体的可扩展性，这几年发展了很多方法，现在正在研究更多的方法。。 这些解决方案包括状态通道、Plasmas、Validiums、Rollups和侧链。 它们可能被分为不同的类别，但实际上并不完全不同。 一些基本思想本质上是一样的而且，通常是建立在以前的思想之上的。 因此，本文的其馀部分旨在概述这些以太网扩展解决方案实际上是如何随着时间的推移而发展的。 以太网扩展解决方案

以太网扩展解决方案示例。 (*侧链可以扩展以太网，但不能从以太网的安全性中获益)状态信道是以太网扩展最快、最简单的方法。 关键思想是在链下处理交易，只把最终结果返回主网络。 这样可以减少主网络不必要的中间交易，减少潜在的网络拥塞。

状态信道用户流。 以太网交易的数量可以减少到2件——频道的开关。 以下是在幕后进行连锁交易的机制。 想象一下，两个用户a和b试图在他们之间汇款。 如果a给b发10美元b给a发5美元，最后a给b发20美元。 如果A同意在一项交易中向B发送总计10-5 20=25美元，而不是向链条分别发送这三项交易。 为了概括这个想法中选择所需的族。 一组参与者可以打开状态通道，并将资金锁定在主网络上通道的多签名智能约定中。 之后，他们可以解决他们之间的链下交易，只有在同意解锁资金，关闭通道后，才能将最终状态更新为以太体。 状态通道主要用于需要就彼此的行为达成协议的两者之间的小额交易和支付。 dApp通常涉及大量最终用户，这使得各方之间的合同更为复杂，因此无法扩展以支持智能合同。 智能约定dApp通常允许任何人在以太网或状态通道上未经许可就可以进行交互，并为每个网络创建不同的事实。 Plasma

Plasma定期向以太网站点发布Merkle根状态散列。 在有人提供欺诈证明并怀疑其有效性之前，所有状态更新都将被视为有效。 Plasma链只是运营商运行的独立区块链，定期将检查点保存在以太网上。 这些检查点存储为Merkle根状态散列，以提高gas效率。 这意味着任何事务性计算都可以卸载到Plasma链中以实现可扩展性同时利用以太网层验证Plasma链状态更新的正确性。 Plasma采用了反欺诈机制来正确进行状态切换。 在有人在该期间内对其提出质疑之前，所有迁移都被认为是正确的(通过提供禁用迁移的证据)。。 系统很容易放弃错误的状态转移，并在先前正确的转移的基础上创建新的转移。 Plasma在正常情况下经常工作。 但是，问题之一是操作者停机或恶意的情况。 如果运营商停止提供交易信息没有人能生成禁用状态转换的证书。 因此，运营商恶意行为，如运营商从另一个账户窃取资金等最终将被主网接受。 在这种情况下，对所有用户实施“大规模退出”方案在最新的有效状态下退出Plasma生态系统。 但是，整个状态数据可能会转储到以太网上，从而导致网络拥塞。 另一个问题是非EVM兼容性的。 一般的智能契约的状态中，没有明确的所有权这样的结构中选择所需的族。 这意味着每个人都在状态转移中取得进展，这些合同可能无法摆脱游戏。 Validium

Validium向以太坊宣布了Merkle根状态散列和ZK证明作为检查点。 状态更新的正确性通过ZK证明得到验证。 Validium还运行自己的块链，并将Merkle根状态散列发布到以太体外部。 这与Plasma类似。 这些主要区别在于状态更新验证机制。 Plasma依赖于反欺诈机制另一方面，Validium使用零知识(ZK )证书，如ZK-SNARKs和ZK-STARKs。 ZK证明将生成的计算与状态更新一起提交给太坊，保证状态转移有效。 ZK证明的复杂生成过程可以在链下计算，但链上验证相当容易。 这样，Validium就可以在以太网上更新状态和证书后立即确定。 但是，由于其复杂密码计算ZK证明了与EVM字节码的兼容性有限制。 因此，当前可用的validi um APP应用程序仅限于简单用途，如令牌传输，并且只与简单的加减运算有关。 不仅EVM不兼容，数据可用性也仍然是个问题。 Validium仍然依赖其链中的数据存储，并通过数据可用性委员会或DAC确保事务数据始终能够重建为完整的块链状态。 但是，这给安全模型增加了另一个级别的信任。 这是因为您需要信任另一方始终可用且运行正常

Rollup公开状态路由和压缩交易信息。 (除了ZK Rollup的ZK证书之外)。 Rollup解决了数据可用性问题。 它们可以被认为是新一代的Plasma链和Validium。 除了状态更新(在ZK Rollup的情况下添加ZK证书)之外，交易信息还作为calldata向以太坊公开。 这意味着在以太坊提交的所有calldata总是可以从头重新构建块链的当前状态。 因此，不需要单独依赖DAC等第三方来保存状态树。 有两种主要类型的ZK Rollup :优化roll up和ZK Rollup。 Optimistic Rollup的作用与Plasma链相同，Optimistic rollups认为状态转换在有人挑战之前是有效的。 以太网上的“验证者协议”提供了反欺诈机制，任何人都可以质疑并声称更新的状态不正确。 反作弊机制有几种方法。 Optimism使用单轮交互式证书，以太网必须通过在链上执行整个L2事务进行验证。 该方法可以立即防止欺诈，但会带来大量的计算gas成本。 Arbitrum使用多个循环来防止欺诈，并在链下执行二进制搜索以查找更新无效转场状态的“操作码”。 在链上只执行一个操作码这意味着这里需要的gas要低得多。 最终，反欺诈功能使向以太网公开的状态有效且完全可重构，而无需信任外部方。 最佳角色也与EVM兼容中选择所需的族。 这意味着在以太体上运行的dApp无需更改代码就可以轻松移植。 因此，Optimistic Rollup作为以太网扩展解决方案被广泛采用。 ZK RollupZK rollup只是将Validium与数据可用性相结合。 链定期向以太网提交散列状态和压缩的事务数据，并使用有效性证明验证状态转移。 与Validium相似ZK Rollup无法有效地与EVM兼容，因为为完全集成的EVM环境生成证书可能需要几个小时。 使用EVM或ZK-EVM开发ZK rollup的项目在EVM兼容性和性能之间取得了平衡。 实际上，Vitalik将ZK-EVM分为四种类型

不同类型的ZK-EVM。 目前，zkSync和Warp等Type 4和Scroll和Polygon Hermez等Type 3还不等同于EVM因为，为了使用ZK证书充分发挥EVM的功能，必须采取更多的变通方法。 但是，以太坊对ZK-SNARK更加友好，正在进行更多的研究和开发我们应该可以看到Type 2和Type 1 ZK-EVM在未来会变得普遍。 侧链侧链是一个独立的区块链，执行自己的区块参数和共识机制。 他们可以通过双向桥与以太坊进行通信。 但是，与其他扩展解决方案不同侧链不会将交易或状态数据公开给以太坊； 因此，不要继承以太坊的安全性。 侧链具有自己的块参数，因此通过调整某些参数(如缩短块时间和增加块大小)，可以轻松支持比以太网提供的吞吐量更高的吞吐量。 但是中选择所需的族。 这些目标是通过牺牲安全和中心化来实现的。 例如，如果有中心化验证者，或者需要高端计算硬件。 以太坊的愿景侧重于去中心化和安全性，因此，侧链并不是以太坊基金会作为扩展解决方案的重点尽管这些被认为是减少以太坊交易流量的最有效方法之一。 扩展解决方案未来过去的扩展解决方案将随着时间的推移而发展。 ——解决了以前扩展设计中的关键问题，如状态转换验证和数据可用性。 在现阶段rollup被认为是扩展以太坊的尖端解决方案。 因为它利用以太网的安全性和EVM兼容性，适合通用用途。 然而，Rollup仍有许多可改进的领域以提高安全性、取消中心化和可扩展性。 取消中心化Rollup排序器——Rollup可以通过PoS这样的机制来选择排序器，以降低中心化和审核的风险。 Rollup之间的直接通信信道——可以在Rollup之间执行桥接和消息收发，而不使用以太网媒介，从而改善用户体验并降低事务成本。 虽然像Rollup这样的链下扩展解决方案已经能够提供多个扩展性，但是以太网也有自己的计划，通过ETH升级在基础层进行扩展。 以太坊是重要的里程碑升级之一通过与Rollup的集成，可以进一步提高以太网的可扩展性。 瓦片可以作为Rollup的“数据仓库”，作为Rollup的——64个数据可用性层以太体2.0瓦片链的一部分，在上面发布哈希根目录。 理论上，瓷砖和上卷可以将太郎的吞吐量提高到100，000 TPS。 代码可执行片——其他片链可以执行智能约定，如EVM字节码或以太网。 但是另外，由于在以前的片链的使用中提供的较大吞吐量，这种实现的实际需要需要确定。 通过充分的可扩展性，以太网可以支持当前使用的web2服务器(如Visa )的高事务吞吐量。 向金融的未来迈出了重要的一步。

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