编者按：本文来自imToken，Odaily星球日报经授权转载。金融是区块链最容易落地的场景。过去的一年，我们在以太坊生态中看到的各种去中心化的金融产品，很多都带着传统金融产品的影子，像是去中心化的借贷，交易，衍生品等。而金融追求效率，比特币网络每秒5笔，以太坊15笔的交易处理能力，相较于Visa网络均值2000笔，峰值数万的效率，仿佛不同时代的产品。区块链的TPS在很大程度上限制了区块链的普及，由此也限制了普惠金融。最近出现了一个新词叫DeFi后现代，而我以为DeFi的现代还未到来，过去半年间流行的DeFi可能只是公元前。受限于TPS，价高者得的交易处理机制使DeFi热潮时以太坊网络贵且拥堵，最拥堵时gas值突破了1000gwei，单笔交易花费几十上百美元成为家常便饭。这样的交易代价也将很多人拒于DeFi门外。面对当前可拓展性极其有限的难题，以太坊社区和开发者提出了两个方向的解决方案，Layer2和分片。Layer2字面意思是二层网络，相对的，当前的以太坊主网也称为一层网络，二层网络也就是基于当前以太坊主网的一个系统。Layer2方案主要是从减轻Layer1负担的角度出发，将Layer1的大量计算需求搬到Layer2上；分片则是从更基础的角度，通过增加Layer1数量达到提升基础带宽的目的。Eth2预计总共将分为4个阶段实施，目前处于阶段0存款合约的启动阶段，关于Eth2的具体信息不在本文展开，后续我们会对Eth2的最新进展持续跟进。这篇文章接下来将和大家介绍Layer2的常见方案和主要进展。在DeFi拥堵时，Layer2作为解决拥堵的救星之一也被热炒，相关概念代币价格也一路走高。在这背后，Layer2到底是如何解决以太坊交易处理效率低下的问题呢？
我们知道当前以太坊交易处理能力主要受限于区块体积和出块时间。区块体积决定了当前以太坊网络单个区块可容纳的交易笔数；出块时间决定了平均每12秒才能产生一个区块。目前主流的Layer2方案有很多，本文重点介绍Plasma、Rollup两种，其中Rollup又可细分为OptimisticRollup和ZKRollup，这些方案从不同角度来解决以太坊交易处理能力有限的问题。Plasma
Plasma是以太坊社区中出现的第一个试图解决网络处理问题的方案，早在2017年被提出，也被寄予厚望。在介绍Plasma前需要先了解「侧链」的概念。由于以太坊主网拓展不易，开发者就想到了创建一个连接到主网的独立区块链，也就是侧链，通过在侧链上高效处理交易来实现对主网的扩容。而侧链的潜在问题是安全性，作为一个独立的区块链，侧链需要有自己的矿工，建立足够的算力来保障安全，而足够的算力和不作恶的矿工，对于当前除比特币和以太坊之外的区块链来说，都是一个不小的门槛。不同于侧链，Plasma将Layer2交易数据处理后提交到Layer1，并且增加了欺诈性证明的退出机制，通过这种方式利用Layer1算力保障Layer2安全性。理论状态下，Plasma可将以太坊的TPS提升至1-9k。由此Plasma受到了广泛关注。但在随后的开发中，更多现实问题暴露出来：用户从中取出资金的周期过长所有用户都被要求监控Plasma链上的所有交易再往后，Plasma的发展陷入停滞，进展缓慢，不过近期我们也观察到一些项目基于Plasma再继续探索并有所突破，下文中将介绍相关项目的进展。Rollup
Rollup是当前最受关注，也是最有可能真正落地的Layer2方案。上面提到以太坊网络每个区块中可包含的交易数量是有限的，而Rollup则是通过将数千笔交易打包压缩，然后将处理后简洁的数据同步到以太坊主网中实现TPS的提升，解决网络交易处理能力有限的问题。和Plasma的区别在于，Plasma是将交易处理后的结果同步到Layer1，我们无法直接通过它上传Layer1的数据了解到每一笔交易的信息，而Rollup压缩处理后同步到Layer1的交易数据中包含了每笔交易的基本信息。通过上面的描述也可以了解到，Rollup方案对交易处理能力的提升是线性的，打包压缩的交易数量越多，打包后的数据也就越大。在实际测试中，Rollup可将TPS提升100倍。在当前的以太坊网络下，TPS最高可达到2k，也就是Visa处理能力均值；和Eth2的分片结合后，理论TPS可达到20k+，接近或超过Visa网络峰值水平。根据如何确保压缩数据的正确性，Rollup又可分为ZKRollup和OptimisticRollup。ZKRollupZKRollup通过零知识证明zk-SNARKs的密码学技术来确保安全性，ZK是zeroknowledge的缩写。>零知识证明：证明者能够在不向验证者提供任何有用信息的情况下，使验证者相信某个论断是正确的。ZKRollup=交易压缩+零知识证明ZKRollup核心思想是在链下达成交易共识，并通过零知识证明保证链下交易状态的安全性，同时压缩交易数据，最后将数据同步至主链。通过下图对比，可以更直观地认识零知识证明是如何压缩交易数据的：
通过将每笔交易中的签名信息等进行零知识证明处理，来达到压缩交易数据的目的。目前的ZKRollup方案可将当前以太坊网络的TPS提升30倍，达到每秒约500笔交易的处理能力。但由于对智能合约创建零知识证明的过程较长，所以目前零知识证明算法对通用型的智能合约支持不友好。当前ZKRollup方案更适用于普通转账交易等场景。OptimisticRollup由于ZKRollup存在无法良好支持智能合约，生成零知识证明耗时较长的问题，2019年6月，OptimisticRollup方案被提出，这个方案中去除了零知识证明，增加了惩罚机制，来达到保障数据安全性的同时又可以更方便地支持通用性智能合约的目的。OptimisticRollup方案采用了OVM，OVM是功能完备、与EVM基本兼容的环境。通过OVM，将DApp移植到Layer2变得简单，而且也使得项目方无需部署各种Layer2扩容方案，而只需接入OVM，就可以使用其中的各类Layer2结构。因此，目前OptimisticRollup更适合于DeFi应用，此方案可将TPS提升至100，通过BLS签名聚合技术可进一步提升至500。各方案的采用情况
目前基于Plasma方案的团队主要有OmiseGo，其PlasmaMVP已上线主网，Tether已确定将与其合作。基于ZKRollup方案的团队的有MatterLabs，Hermez等，以其中采用最广泛的MatterLabs团队为例，其开发的zkSync已上线主网，并且预计将于2021年推出通用兼容Solidity的代码。目前生态合作项目有Curve、Gitcoin和Balancer等。基于OptimisticRollup方案的团队主要是Optimism，他们开发的OVM已于9月25日上线测试网，并且已经和Uniswap、Synthetix和CoinbaseWallet达成生态合作。
PhotobyNickFewingsonUnsplash未来会怎么样？Layer2作为解决以太坊可拓展性问题最有效的路径之一，还需要不断地优化和开发。希望当Layer2进一步流行和采纳后，可以帮助当前的以太坊网络从狭窄小路升级为宽阔车道，让更多人可以使用DeFi产品，体验到去中心化金融。再往后，当Eth2分片上线，我们期待见到以太坊网络从地面交通成长为海陆空运输系统。到时，我们或许将真正进入DeFi的现代。
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