一文读懂公链扩容发展史，Layer 2会是区块链拓展的未来式吗？

可扩展性可以说是DApp开发者和用户最棘手的问题。当网络流量增加时，大多数流行的公链网络无法扩大交易规模。每当建立在以太坊上的应用程序流行时，网络上的交易费用高达数十美元！

Layer 2解决方案已经成为解决这种可扩展性问题的实际解决方案。与试图提高区块链协议本身性能的Layer 1解决方案相反，Layer 2解决方案运行在Layer 1区块链之上。它们继承了底层区块链的安全属性，并提供了更大的吞吐量(或交易处理能力)、更低的交易费用和更快的交易确认。

多年来，区块链项目采用Layer 2扩容技术，如状态通道、侧链、Plasma和ZK Rollup等，以取得了不同程度的成功。在这篇文章中，我们将研究流行的Layer 2扩容技术以及Layer 2领域的一些最新进展。

支付通道

当涉及比特币扩展时，我首先想到的就是闪电网络。该项目采用了支付通道，这使得大部分交易在链下进行结算，只留下节点的最终状态记录在区块链上。

支付通道是所谓的状态通道的子集，它不仅支持支付，还可以支持常规的“状态更新”和数据广播。

由于仅需要参与交易的参与者知道其所有详细信息，因此无需在区块链中记录每笔交易。参与方可以通过状态通道继续进行交易，只有当状态通道关闭时，节点的最终状态才会广播到网络，并记录为单个链上交易。

闪电网络使用“惩罚”支付通道，该通道允许任何一个参与者离线签署交易，从而向双方输出不同的金额。如果一个参与者试图广播旧的状态，那么他/她将受到协议的惩罚，允许其他参与者获得该通道中的所有资金。

闪电网络减少了与交易中涉及的网络上的每一方建立通道的需求，进一步减少了链上交易的数量，并减少了交易所需的成本和时间。

通过使用支付通道，闪电网络允许极低的费用，并承诺在网络中进行大规模扩展。这可以降低链上的压力，并导致出现新的用例（例如即时小额支付）。

侧链

在以太坊Layer 2的扩展解决方案上使用Matic Network已经有相当长的时间了。为了增加吞吐量，Matic在主链和Matic专有的侧链之间创建了一个双向挂钩，将工作量分配在在两者之间。

用户可以将主链的代币转移到该侧链上的代币以完成交易。在侧链上确认所有交易后，代币就会被转移回主链，从而使用户能够利用侧链的优势而无需更改主链的协议。由于侧链可以提供更强大的自定义智能合约和更高的交易速度，因此可以在侧链上更快地结算交易。

Matic的扩展技术包括一种改进的基于PoS侧链的Plasma。Plasma是一种框架，允许创建“子”区块链的框架，该区块链使用以太坊主链作为信任和仲裁层。子链（或侧链）可以配置为匹配特定应用程序的需求，从而进一步提高效率和吞吐量。

但是，侧链存在安全隐患，因为与主链相比，侧链缺乏足够的计算能力来维持共识。这就开辟了主链中矿工攻击侧链的可能性。

在最近的一次更新中，Matic宣布该项目将更名为Polygon，在那里他们将试验其他扩容技术，如ZK rollps和Optimistic rollps。Polygon还计划实现链间通信协议，并创建基于以太坊的区块链互联网。

xLumi

V Systems是一个区块链基础设施项目，旨在为Web3.0应用程序提供高网络吞吐量和安全性，最近推出了他们自己的支付通道版本。这种被称为xLumi的支付通道的改进版本可以在区块链上实现快速和安全的小额支付。

与传统的双向支付通道不同，xLumi只允许资金在一个方向上转移。通过让付款人签署交易并将交易传递给接收者，支付交易可以离线进行；接收人须将付款人的签名广播到区块链，以确保付款人确实有意进行该项交易。

由于支付给接收人的金额只能增加，因此单向支付通道可确保仅广播较新的状态。这确保了付款人不能通过签署离线交易，然后从通道中提取所有资金来进行诈骗。

参加者可以商定在开放支付通道之前接收者必须广播更新的到期时间。xLumi交易可以离线进行，这使得无需支付任何交易费用即可完成重复支付。这允许用户进行高频小批量小额支付，无需成本。

与闪电网络的惩罚支付通道相比，xLumi确保在不惩罚恶意方的情况下维护支付通道的正确状态。这大大降低了支付通道的复杂性，以及每次交易所需的交互次数和密钥存储。

ZK Rollup

ZK Rollup是一种相对较新的Layer 2扩容技术。 Loopring 是开发者在以太坊上构建高吞吐量、非托管、基于订单簿的交易协议，它使用了ZK rollup。作为概念证明，Loopring已经使用ZK rollpps创建了一个达到2000 + TPS的DEX。

在密码学中，零知识证明（ZK-Proof）是一种方法，通过这种方法，一个人(“提供者”)可以向另一个人(“验证者”)证明他们拥有特定信息的知识，而无需透露信息本身。ZK-Proof是各种隐私技术发展的基础。

与此同时，Rollup是一种类似于Plasma的Layer 2扩容解决方案，它允许数百个侧链交易离线处理，而在主链中只包含侧链区块的单个哈希。但是，当Plasma每次传输创建一个交易时， ZK Rollup就将数百次转移捆绑为一个交易。

在ZK Rollup中，所有资金都由主链上的智能合约持有，而链上执行链下的计算和存储。ZK Rollup确保了侧链的有效性，使协议能够压缩聚合的交易，减少写入主链的信息量。

最近，Loopring公布了Layer 2到Layer 1环境的无Gas传输。启用此功能后，用户将不再局限于只能与其他Layer 2协议进行交易；他们现在可以将资产从Layer 2账户转移到任何以太坊Layer 1钱包。

那么，Layer 2领先了吗？

当许多新的区块链项目正在适应Layer 2的运作方式时，并不是每个人都相信Layer 2是未来的道路。ParaState是Polkadot的一个项目，它提供了一个智能合约虚拟机，可以用流行的编程语言编写与以太坊兼容的智能合约，并在Polkadot上运行它们。ParaState认为Layer 2不如Layer 1扩展。

在很多情况下，Layer 2解决方案要求开发者学习和使用新的编程语言来在新的区块链上构建DAPP。此外，涉及与基础链上构建的多个Layer 2协议交互的使用场景可能会降低用户体验，同时也会导致整体交易费用上升。

ParaState认为，Layer 1解决方案本质上更安全、功能丰富且稳定。与Matic等流行的扩展解决方案不同，ParaState希望开发者使用以太坊上可用的所有工具和功能。

另一个例子是Harmony，它是一个用于部署Web3.0应用程序的快速、安全、高度可扩展的区块链。通过将分片和PoS共识机制相结合，Harmony通过Layer 1框架本身提供了快速的确定性(<2s)。