随着每日数百万用户的涌入和新应用程序的不断涌现，以太坊目前正面临交易数量的严重瓶颈。其处理交易的能力，即交易吞吐量，被限制在每秒15笔交易，这使得以太坊的运行成本上升、网络拥堵，许多用户因此难以正常使用。以太坊网络的主链上所有交易都称为“链上”交易，而其他交易则被视为“链下”。为了解决以太坊的规模问题，一些脱链解决方案，如侧链和L2技术，应运而生，它们旨在扩大以太坊的规模、提升交易速度，并增加网络可处理的交易数量。 本文将探讨侧链和L2解决方案的原理，以及它们如何助力以太坊实现可扩展性。这些解决方案有助于解决以太坊在追求性能提升时可能面临的去中心化与可扩展性之间的权衡——即所谓的“可扩展性三难困境”。侧链和L2技术允许持续性的创新，同时保持网络的安全性和去中心化特性。 侧链与L2以太坊解决方案的主要差异在于安全性。L2技术继承了以太坊主网络的安全性，而侧链则基于自身的安全性。以太坊侧链是一个独立运行的区块链网络，与主链并行。它通过双向挂钩系统与主链连接，实现资产在侧链间的交换。侧链分为相互依赖和相互独立两种类型。依赖主链的子链通常不会创建自己的资产，而是从主链转移资产。侧链采用特定的共识协议，旨在实现更快、更经济的交易，但通常不继承以太坊的安全特性。使用侧链时，用户只依赖侧链的安全性，包括其共识协议中的节点。 侧链技术的应用不仅减轻了主链的拥堵，降低了成本，还提升了以太坊生态系统的可用性和可扩展性。开发者可以利用侧链探索和测试主链上不存在的功能。目前，流行的侧链包括Polygon PoS、Skale和Rootstock。以太坊2.0也推出了自己的侧链变体——分片链，与信标链相连，旨在最终成为基于权益证明的主链。 侧链技术通过双向挂钩系统或桥接与主链相连。用户可以将以太坊发送到一个充当密码箱的退出地址，完成交易后，将通过“竞赛期”增加安全性。成功通过后，将提供一个名为“简单支付验证”（SPV）的收据，触发从侧链密码箱释放相同价值的操作。从侧链“转移”到主链时，过程相反。 L2协议作为存在于以太坊链中的链，通过二级框架实现更大的可扩展性。它通过在L2层处理大量活动来减轻主链的拥堵。与侧链不同，L2技术通常继承主链的安全属性。L2扩展解决方案包括channel、rollup和plasma。 channel技术允许用户在链下直接进行交易，并将链上的交易减少到只包含最重要的信息。rollup技术则在以太坊主网络区块链之外执行交易，并将多个交易成批处理，然后发送回主网络。rollup依赖于证明，允许以太坊在不处理交易的情况下验证其正确性。两种类型的rollup：Zero-knowledge（ZK）rollup和Optimistic rollup。 Optimism等公司通过提供更高的吞吐量、更低的延迟和更低的gas费用，帮助以太坊实现规模扩大。在撰写本文时，Optimism的gas费用比以太坊便宜10倍。 Plasma技术可以视为以太坊的原生侧链，利用智能合约和默克尔树的组合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。计算和交易数据所需的带宽从父链中卸载，但定期提交到根链。 Alchemy目前支持以太坊第1层链和Arbitrum L2链。Arbitrum作为建立在以太坊之上的独立链，支持更快的交易速度、更高的吞吐量、更低的gas费用和更多好处。大规模采用可扩展解决方案，如侧链和L2（channel、rollup和plasma），有助于减轻以太坊主网的压力，让更多用户享受更快的交易时间和降低交易费用，同时保持相同的安全性和去中心化特性。
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