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若是在已往一年左右一直关注区块链行业,就一定听过以太坊“合并”或第2层解决方案。然而,这些都是相当手艺性的看法,导致许多人可能对它们置若罔闻。在本文中,作者试图提供一个更容易明白的概述,即这些器械到底是什么,以及它们之间的相互关系若何向宿世长。

以太坊当前的结构

作为靠山,领会一下以太坊当前的结构及其现有的扩展性问题将会很有辅助。以太坊区块链是一个漫衍式的公共分类帐。可以把它想象成一个大型的开源操作系统(或全球盘算机),在那里人们可以公然构建和生意,而不需要一其中央化的机构。

注释以太坊区块(和拥塞)

在以太坊网络上发生的任何生意都通过“区块”纪录下来。例如,若是我想通过以太坊网络向生意对手发送一个代币,该生意将被包罗在一个区块中,以便在发送之前获得批准。每个区块通常由许多生意组成,而且这些生意都来自差其余人。一旦一个区块被网络接受,它就会链接到先前接受的区块(在一个数据链中)上,该区块内的所有生意都能通过。区块确认了生意简直切时间温顺序,并被平安地链接在一起,以防止任何区块被更改或在两个现有区块之间插入一个区块,因此'区块链'具有防改动和不能变的特征。

当我们最先探索区块的审批历程时,事情变得更庞大。每个区块由以太坊网络上的“矿工”组装(或开采),生意的人向他们支付一定数目的“gas”。可以把gas看作是生意用度或盘算生意的成本。

每个区块的巨细最终决议网络上一次可以发生若干生意,它由网络的区块gas限制决议。住手撰写本文时,以太坊的平均区块巨细为3000万单元的gas。换句话说,一个区块只有在其所有生意消耗的gas总量小于3000万单元的情形下才有用。这意味着,若是网络忙碌,并不是所有待处置的生意都可以在一个区块中竣事(由于每个生意都需要gas,而且会跨越限制),网络就会变得拥塞。

以太坊平均gas限制图表显示了以太坊网络的历史逐日平均gas限制(2016年至今)。与最大区块巨细为 1 MB 的比特币差异,以太坊在手艺上没有最大区块巨细(矿工可以整体增添或削减以太坊的区块gas限制)。然而,限制每个区块消耗的gas有助于治理以太坊区块链的增进以及运营矿工或节点的成本。图片泉源:Etherscan

简而言之,这种拥塞是当前以太坊网络难以扩展的一个例子。“合并”是以太坊2.0的一部门,旨在提高网络的速率、效率和可扩展性,从而避开瓶颈,同时处置更多的生意。现在的网络每秒可以处置30笔生意,而以太坊2.0答应每秒可处置10万笔生意。

合并/以太坊2.0

以太坊2.0升级是对以太坊区块链的一个多阶段升级,旨在通过对网络基础设施的一些更改来提高网络的可扩展性和平安性——最显著的是,通过从事情证实(PoW)共识机制到权益证实(PoS)模子的转换。关于模子之间区其余更多细节将很快宣布。

首先,合并并不是推动以太坊2.0升级的唯一事宜。升级是由差其余部门组成的,合并是其中的一部门(只管是主要的一部门)。三个主要组成部门为:(i)信标链升级,(ii)合并,(iii)分片。从手艺上讲,这涉及到更多的升级,但这些相对较小的升级旨在确保网络的平稳运行,并将与其他升级并行实行。

推动以太坊 2.0 升级的三个主要组成部门。

每一个部门都是以太坊网络向PoS模子过渡历程中的一个怪异部门。信标链于2020年12月1日首次推出,并将权益证实引入到以太坊生态系统。该链作为一个自力的区块链存在,现在不处置以太坊主网(“主网络”的简称)上的生意。然而,信标链很快将与主网合并,成为所有以太坊网络数据的共识引擎,包罗执行层生意。这种使用信标链(权益证实)作为以太坊上区块生产引擎的官方转变就是合并所代表的。

让我们打个譬喻。想象以太坊是一艘还没有准备好举行星际航行的飞船。有了信标链,社区就相当于制作了一个新的引擎和一个坚硬的船体。经由主要的测试后,为航行中的把旧引擎换成新引擎。这将把新的、更高效的引擎与现有的飞船融合在一起,准备投入一些光年的时间,并占领整个宇宙。- Ethereum.org对合并的类比,新引擎是信标链(权益证实),旧引擎是事情证实,宇宙飞船是以太坊。

以太坊2.0升级的第三个主要组成部门是分片链,它将在扩展以太坊网络中施展要害作用。许多人普遍存在的一个误解是,以太坊网络将在合并后立刻扩展并变得加倍高效。然而,直到分片的引入(预计将在2023年某个时刻实现),这些扩展效应才会最先施展作用。

分片实质上是将以太坊的整个网络支解成更小的片,称为“分片”,以起劲提高网络的可扩展性。与将所有操作集中在单个区块链上差异,分片链将这些操作横向漫衍在64个新的/迷你区块链上。通过划分负载,每个验证者将不再需要处置整个网络上的所有生意。与现有的事情证实模子相比,这既可以削减网络拥塞,又可以增添网络上每秒的生意量。

事情证实(PoW)与权益证实(PoS)

到现在为止,以太坊网络通过事情证实获得珍爱。这个模子在前面先容过,除了其他特征外,还包罗用于验证区块的矿工。然而,在合并之后,挖矿(事情证实)将不再是在以太坊网络上发生有用区块的手段。相反,信标链的权益证实验证者将肩负这个角色,并将认真处置所有生意的有用性。

PoS模式与PoW模式有何差异?简而言之,就是不用让矿工验证区块,而是让以太坊的所有者在以太坊的智能合约中质押。正是这些涉众(也称为验证者)认真检查通过网络流传的新区块是否有用。

为什么要转向PoS模式?缘故原由有几个。其中最主要的是该模子对分片来说更平安,如上所述,分片将在扩展以太坊网络中施展要害作用。

分片将网络剖析为多个部门,只管这种结构可能会增添可扩展性,但它也会使网络中的任何特定分片更容易受到攻击。攻击网络中任何特定的分片(类似于迷你区块链)只需要积累一小部门哈希率,否则就需要控制没有实现分片的整个区块链。此外,通过PoW,矿工可以详细选择攻击哪些分片(更严酷地说,他们可以选择在哪些分片孝顺其哈希能力)。因此,PoW矿工可能会相互勾通,集中精神在一个分片上,试图获得控制权。若是矿工接受了一个分片中的大多数区块生产者,他们就可以冒着损坏网络的风险操作它。PoS,通过不允许验证者选择他们想要处置的分片来减轻这种风险。相反,验证者被随机分配给单个分片,这降低了质押者之间相互勾通的时机。

“很主要的一点是,验证者在分片之间的重组异常频仍(甚至可能是每个区块一次),以是现实上很难针对一个特定的分片举行攻击。这是分片在打破三难逆境方面取得至少理论上的乐成的很大一部门缘故原由。——Vitalik Buterin在2018年揭晓了关于权益证实若何辅助缓解分片带来的平安破绽的演讲。

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以太坊高度数据

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与事情证实共识机制相比,权益证实模子的能耗更低、更去中央化、更平安。

在可扩展性方面,以太坊2.0有很高的目的。然而,我们距离这些升级完全生效另有一段时间。在此时代,是否有设施让以太坊网络实现可扩展的目的呢?接下来将讨论第2层解决方案。

第2层解决方案

扩展区块链的主要目的是在不牺牲去中央化或平安性的情形下提高生意速率(更快的最终性)和生意吞吐量(每秒高生意数)。从两种角度思量扩展是有辅助的——链上扩展和链下扩展。

链上扩展(第1层;L1)

链上扩展涉及对第1层网络的更改或升级。就以太坊的情形,这将涉及到以太坊主网的更改,这是在网络上处置和敲定生意的地方。另有许多其他的第1层,包罗Solana, Cardano和Avalanche,每个都有自己怪异的特征和目的。

对第1层举行更改可能是一个极其庞大的历程,通常需要举行大量的事情。由于手艺的限制,某些转变或升级甚至靠近不能能。以以太坊升级到权益证实(proof-of-stake)为例,以太坊的升级履历了多年的生长,现在还尚未完成。

鉴于这些庞大性,链下扩展已成为扩展网络的另一种方式。

链下扩展(第2层)

与链上扩展差异,链下扩展不需要对第1层网络举行任何更改。这些解决方案是确立在现有的第1层(如以太坊)之上或旁边,并作为一个可以自力于主网举行生意和处置事务的地方。通过将第1层的大部门处置肩负转移到这些链下网络,主网就可以在不牺牲可扩展性的情形下专注于平安性等其他问题。为了简朴起见,术语“第2层”将用于指代本文中所有的链下扩展解决方案。

由于存在种种类型的第2层,使得明白每个解决方案的细微差异成为了一个挑战。

例如,在以太坊环境中,第2层的一个特征是这些解决方案若何获得其平安性。一些第2层, Optimistic rollup,zk-rollup,和state channel直接从以太坊主网(即第1层)获得其平安性。在这一类中,rollup成为主导的扩展解决方案,现在Arbitrum和Optimism也许获得了近20亿美元(两者都是 Optimistic rollup)。

另有侧链、validium和plasma链。这些第2层解决方案涉及确立新的链,这些链的平安性自力于以太坊主网。Polygon是一个在这个种别中很受迎接的第2层的例子。到现在为止,Polygon已经锁定了快要20亿美元的总价值,并支持盛行的Web3游戏和应用程序,如Zed Run和Quickswap。虽然不尽相同,但第2层可以将以太坊的gas用度降低10-100倍,每秒处置数千笔生意(与以太坊基础层当前每秒处置15-45笔生意形成对比)。

只管庞大,但拥有林林总总的第2层解决方案有助于削减以太坊网络任何一部门上的整体拥塞,还可以防止单点故障。第2层也可以针对差其余用例举行优化(DeFi,NFT,游戏等),因今生态系统作为一个整体可以从多样化的设计中受益。

以太坊2.0和第2层解决方案能共存吗?

让我们花点时间来思索一下以太坊2.0升级的目的以及构建在以太坊网络上的现有第2层解决方案。它们的焦点都致力于解决统一个问题——可扩展性。

构建第2层解决方案主要是为领会决以太坊基础层上泛起的瓶颈。然而,一旦以太坊2.0启动,若是构建陋习模的基础层自己的效率呈指数级提高,那么第2层的目的是什么?第2层会因此被镌汰吗?

要回覆这个问题,有助于我们反思以太坊的愿景,那就是让以太坊成为主流,服务全人类。这是一个远大的愿景,需要扩大未来规模,思量到跨越4%的总人口拥有加密钱币。纵然以太坊2.0升级能够显著扩大网络的吞吐量,它是否能够支持未来天下的数十亿潜在的逐日加密用户而稳固得拥塞仍然是一个疑问。

因此,以太坊2.0与其现有的第2层解决方案之间的关系可能是共生的。这意味着差其余可扩展性解决方案可以协调地事情,从而对未来的生意速率和吞吐量发生指数级的影响。以太坊为实现其愿景而设计的正是这些综合效应,而不是其中之一。

“这不是‘rollup不是sharding’,而是‘rollup在sharding之上’。也就是说,rollup已经泛起或即将泛起,甚至会在分片之前,没有分片的rollup仍然可以提供100倍的吞吐量提升。—摘自Vitalik Buterin关于以太坊规模的Twitter帖子

因此,除了分片之外,从每秒15-45个生意(TPS)大幅增添到100,000 TPS也思量到了第2层解决方案,由于这些都是乘法效应。例如,若是第2层增添了约莫100倍的吞吐量,而分片增添了约莫64倍的吞吐量,那么在分片之上的第2层提供了约 6400 倍的吞吐量增添。这些综合效应可能会使网络扩大规模,并知足未来更高的需求。

以太坊社区中的其他人也表达了关于以太坊2.0和现有第2层解决方案之间未来关系的类似想法。

“随着以太坊L1变得更高效,L2也将变得更高效,同时保持当前的附加优势。——Alan Chiu,Boba Network的CEO/首创人

“纵然在合并之后,为了真正被主流接纳,我们将需要尽可能多的扩展解决方案。——Ahmed Al-Balaghi, Biconomy团结首创人

最后,以太坊2.0的升级无疑会对第2层解决方案的感知和整体效用发生影响。然而,以太坊正在思量和扩展一个比现在有更多需求的未来。若是这一愿景得以实现,那么第2层扩展解决方案将继续在生态系统中耐久施展主要作用。

Source:https://medium.com/blockchain-biz/will-ethereum-2-0-render-existing-layer-2-solutions-obsolete-143c9f98330c

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