以太坊 Layer 2 扩容方案及用例综述_币世界+Unitimes

2021-04-08 10:16 栏目:行业动态 来源:网络整理 查看()

二层解决方案的实现是一项先进的技术,该技术的战场测试较少。以太坊 Layer 2 扩容方案及用例综述_币世界+Unitimes

来源_: ethereum。org _

第2层是链下一系列可伸缩性解决方案的总称。这些解决方案旨在通过处理第1层链下的事务来帮助应用程序实现扩展。以太网繁忙时,交易速度会受到影响,这可能会导致某些类型的Dapps用户体验较差。随着网络变得越来越繁忙,燃气的价格也随着交易发送者的投标而上涨。这可能会导致以太网的使用变得非常昂贵。

本文假设您对一些基础知识有很好的理解。二层解决方案的实现是一项先进的技术,该技术的战场测试较少。

为何需要 Layer 2?

对于某些用例(如区块链游戏),目前的事务处理时间不可行;

使用基于区块链的应用程序可能非常昂贵;

对可扩展性的任何改进都不应以牺牲安全性和分散性为代价——第2层建立在以太网之上。

Layer 2 解决方案的类型

汇总

ZK卷起

乐观向上

状态通道(状态通道)

血浆

Validium

侧链

混合方案

大多数第2层解决方案以服务器或服务器集群为中心,每个服务器可以被称为节点、验证者、操作者、块生产者或其他类似的术语。根据实施情况,这些第2层节点可能由使用它们的企业或实体运行,或者由第三方运营商运行,或者由一大群个人运行(类似于以太网主网络)。

一般来说,事务会提交给这两层节点处理,而不是直接提交给第一层(主网);然后,第2层实例将事务以批和组的形式锚定到第1层,这些事务受第1层保护,不能再更改。根据不同的第2层技术及其实现,具体实现细节也有很大不同。

特定的第2层实例可能对许多应用程序开放和共享,或者可能仅由一家公司部署并专门用于支持该公司的应用程序。

01汇总

汇总是一种在第1层之外执行事务,但在第1层发布事务数据的解决方案。由于事务数据位于第1层,汇总受第1层保护。

“汇总”的关键特征是它继承了第1层的安全属性,并在第1层之外执行事务。

汇总的三个简化功能如下:

_在第1层之外执行_事务;

在第1层发布交易数据或证书;

部署在第1层上的汇总智能契约可以通过使用第1层上的事务数据来确保第2层事务得到正确执行。

累计要求运营商在累计智能合同中承诺存款,这鼓励运营商正确验证和执行交易。

汇总可用于:

为用户降低交易成本;

公开参与;

快速事务吞吐量。

目前有两种具有不同安全模型的汇总:

ZK汇总:在链下运行计算并提交有效性证明);到主链;

最优累计:默认情况下,交易被认为是有效的,并且只有当遇到挑战时,才通过欺诈证明进行计算。

1. ZK Rollups

ZK汇总,零知识汇总的全名,将捆绑第2层下的数百个交易,并生成一个名为“SNARK”(简明非交互式零知识证书)的加密证书。这就是所谓的有效性证明,会在第一层提交公布。

部署在第1层的ZK汇总合同将维护发生在第2层的所有交易的转移状态,并且该状态只能通过有效性认证来更新。这意味着ZK公司只需要有效性证明,而不是所有的交易数据。有了ZK汇总,验证块将变得更快、更便宜,因为打包的数据更少。

当使用ZK汇总时,当资金从第2层转移到第1层时不会有延迟,因为之前ZK汇总合同接受的有效性证书已经验证了资金的有效性。

我们还可以使用ZK滚动优化侧链,以进一步减少交易规模。比如一个账户可以用一个索引代替地址来表示,这样事务大小就可以从32字节减少到只有4字节;事务也可以作为调用数据写入以太网,从而减少气体的使用。

ZK Rollups 的优缺点

优势:

当资金需要转移到主链时,不会有延迟,因为有效性证明已经验证了资金;

它不像优鲁罗普斯那样容易受到经济攻击。

缺点:

仅限于简单传输,不兼容EVM(以太网虚拟机);

有效性证明的计算强度很强,对于一些连锁交易活动较少的应用,不值得采用该技术;

ZK Rollups 的用例

活套

Starkware

物质实验室的ZkSync

Aztec 2.0

零交换

他的帽子

低压单线

不可变的X

2. Optimistic Rollups

最佳滚轮与以太网主链平行运行。最佳汇总可以提高可伸缩性,因为默认情况下它们不执行任何计算。相反,交易完成后,他们会向主网提出一个新的身份,即“公证”交易。

有了最优rollops,事务将作为calldata写入Ethereum主链,通过降低Gas的成本进一步优化事务。

因为链上计算是以太网速度慢且昂贵的原因,所以优化汇总可以根据事务类型提供《10-100时报》的可扩展性改进。随着Eth2升级中碎片链的引入,这个数字还会进一步增加。这是因为当优化汇总链中的事务有争议时,会有更多的数据可用。

当交易存在争议时

最佳汇总实际上并不计算交易,因此需要有一种机制来确保交易是合法的,而不是欺诈性的。这就是欺诈证据发挥作用的地方。如果有人发现欺诈交易(并出示欺诈证书),最佳汇总链将使用可用的状态数据来验证欺诈证书并运行交易计算。这意味着,与ZK- r累计相比,最优累计可能有更长的等待交易确认的时间,因为交易可能会受到质疑。

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当您提交欺诈证明时,您甚至会因计算燃气消耗量而获得补偿,也就是说,您会因证明欺诈而获得补偿。最优性团队的本琼斯描述了现有的保证金制度:

Optimistic Rollups 的优缺点

优势

你可以在以太网第一层上做的任何事情都可以在优化滚轮上完成,因为优化滚轮与EVM和实度兼容。

所有交易数据都存储在第1层链中,这意味着优化汇总是安全和分散的。

缺点:

由于潜在的欺诈挑战,交易确认需要很长的等待时间。

Optimistic Rollups 的用例

乐观

链外实验室的仲裁汇总

燃料网络

卡特西

合成

02频道(频道)

渠道允许参与者在仅提交两笔交易时,在链下进行X笔交易。这实现了极高的事务吞吐量。

适用于:

大量状态更新;

事先知道参加人数时;

当参与者一直存在。

参与者必须在一份多签合同中锁定一笔ETH存款。多签合同是一种需要多个私钥签字(以便各方达成共识)才能执行交易的智能合同类型。

锁定存款是基于这种方式的第一笔交易,从而打开一个交易渠道。之后参与者可以在链条下快速自由交易。当交互完成后,将提交最终的连锁交易,从而解锁之前锁定的存款。

状态通道 (State channels)

井字游戏状态频道:

在Ethereum主链上创建一个多签智能合同“Judge”,它了解井字游戏的规则,可以将爱丽丝和鲍勃识别为游戏中的两个玩家。本合同持有1 ETH的奖励。

然后爱丽丝和鲍勃开始玩游戏,打开状态频道。每个操作都将创建一个值为“nonce”的离线事务,这意味着我们总是可以知道这些操作稍后发生的顺序。

获胜者产生后,爱丽丝和鲍勃通过向“法官”合同提交最终状态(如交易列表)来关闭频道,这样他们只需支付一次交易费。“法官”确保这个“最终状态”由爱丽丝和鲍勃签署,等待一段时间,确保没有人会质疑这个结果的合法性,然后将1 ETH的奖励发送给爱丽丝。

目前有两种类型的频道:

状态通道——如上所述;

支付渠道——一个只处理支付的简化状态渠道。支付渠道允许两个参与者之间的离线转账,只要他们的净转账不超过存入的代币数量。

优缺点

优势:

即时撤单/主网结算(前提是渠道涉及双方合作);

有可能实现极高的事务吞吐量;

每笔交易成本最低,有利于小额支付。

缺点:

创建和清理渠道的时间和成本——不利于任何用户之间偶尔的一次性交易;

需要定期检查渠道网络,或者将此责任委托给他人,以保证用户资金的安全;

开通渠道时必须锁定资金;

不支持开放参与。

状态通道的用例

Connext

k通道

Perun

雷电

Statechannels.org

03等离子

等离子体链是一个独立的区块链,锚定在以太网主链,并使用欺诈证明(类似于最佳汇总)来仲裁争议。

等离子体的优缺点

优点:

吞吐量高,交易成本低;

适用于任意用户之间的交易(如果两个用户都在等离子链中,每个用户都没有开销);

缺点:

不支持一般计算,只支持基本令牌传递、交换等交易类型;

需要定期检查网络,或者将此责任委托给他人,以保证用户资金的安全;

依靠一家或多家等离子连锁运营商存储数据,并根据要求提供服务;

有交易挑战期,撤单会延迟几天。流动性提供者可以缓解这种情况,但有相关的资本成本。

Plasma 用例

OMG网络

多边形(以前的自动网络)

胶子

瞪羚

LeapDAO

04 Validium

Validium使用了ZK-罗洛普这样的有效性证明,但是数据并不存储在Ethereum第1层的主链中,而是将第2层的交易数据存储在该链下。有可能每个Validum链每秒可以处理10k个事务,多个Validum链可以并行运行。

Validium的优缺点

优点:

没有提款延迟(链/跨链交易没有延迟),从而提高资金效率;

它不会像基于欺诈证据的系统那样容易受到一些经济攻击。

缺点:

对通用计算/智能合同的有限支持;特殊语言要求。

生成ZK证明需要很高的计算能力,这种方案对于低吞吐量的应用程序不划算;

Validium 用例

Starkware

物质实验室的兹波特

循环

05侧链

Sidechain是一个独立的区块链,与主网络并行独立运行。侧链有自己的共识算法(如权威证明、DPoS委托权限证明、拜占庭容错等。).侧链通过双向桥与主链相连。

优点和缺点

优点:

技术更成熟;

支持通用计算,兼容EVM;

缺点:

不太分散;

使用单独的共识机制,其安全性不受第1层保护(所以从技术上讲,侧链不是第2层);

一定数量的侧链验证器可以实现欺诈。

侧链的用例

Skale

行动纲领网络

xDAI

06混合解决方案

结合多种第2层技术的最佳部分,并提供可配置的折衷方案。

用例

连锁实验室的阿比特鲁姆SCSC

Celer网络

扩展读数

Validium和第二层2乘2-第99期

https://www . buildblockchain . tech/newsletter/issues/no-99-validium-and-the-layer-2-two-two-by-two

评估以太网第2层扩展解决方案:一个比较框架

https://medium.com/matter-labs/evaluation-ether eum-L2-scaling-solutions-a-comparison-framework-B6 B2 f 410 f 955

在赛勒的以太网相干第二层平台上添加混合位置汇总侧链

https://中等。com/celer-network/add-hybrid-pos-roll-side chain-to-celers-coherent-layer-2-platform-d1d 3067 Fe 593

零知识区块链可扩展性

https://ethworks。io/资产/下载/零知识-区块链-缩放-ethworks.pdf

状态通道

国家频道上的EthHub

https://个医生。et hhub。io/以太网-路线图/第2层-扩展/状态-通道/

了解以太网的第2层扩展解决方案3360状态通道、等离子体和trubit乔希斯塔克,2018年2月12日

https://中等。com/l4-media/making-sense-of-ether eums-layer-2-scaling-solutions-state-channels-plasma-and-true bit-22cb 40 DCC 2 f 4

国家频道-解释2015年11月6日-杰夫科尔曼

https://www.jeffcoleman.ca/state-channels/

州频道基础-第0x区

https://教育。0x区。io/general-topics/understanding-ether eum/basic-state-channels/

支付通道

支付渠道上的EthHub

https://个医生。et hhub。io/ether eum-路线图/第2层-扩展/支付-渠道/

ZK卷起

ZK-卷起上的EthHub

https://个医生。ethhub。io/以太网-路线图/第2层-扩展/ZK-汇总/

乐观向上

乐观向上的EthHub

https://个医生。et hhub。io/ether eum-路线图/第2层-扩展/反向卷起/

维姆深海潜水

https://medium.com/ethereum-optimism/ovm-deep-pe-a300d1085f52

侧链

侧链上的EthHub

https://个医生。et hhub。io/以太网em-路线图/第2层-扩展/侧链/

通过侧链缩放以太网-2018年2月8日-圣乔治孔斯坦托普洛斯

https://中等。com/织机-网络/DAP chains-scaling-ether eum-dapp-through-side chains-f99e 51 fff 447

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