截至2021年底，以太坊已經發展到可以支持來自去中心化金融、NFT、遊戲等領域的數千個應用程序。整個網絡每年結算數万億美元的交易，超過1700億美元被鎖定在平台上。但與此同時，問題也隨之而來。

以太坊的去中心化設計最終將其可以處理的交易量限制為每秒15筆。由於以太坊的受歡迎程度遠遠超過每秒15筆交易，這就導致以太坊的交易擁堵，以及Gas費的高昂。最終，這也讓許多用戶望而卻步，並限制以太坊目前能夠處理的應用程序類型。

如果基於智能合約的區塊鏈想要成長為數十億用戶的金融和Web 3應用程序，就需要可擴展的解決方案。值得慶幸的是，現在的市場上已經出現了很多以太坊解決方案。本文將就目前市場上的以太坊解決方案進行深度分析和探討。

來源：Coinbase

作者：Justin Mart、Connor Dempsey

編譯：陳一晚風

競爭還是互補？

以太坊解決方案的目標，是增加可公開訪問的智能合約平台可處理的交易數量，同時保持足夠的去中心化。請記住，通過由單個實體管理的中心化解決方案來擴展智能合約平台是微不足道的（Visa每秒可以處理45,000筆交易），但是我們馬上就會回到起點：一個由少數強大的集中參與者擁有的世界。

解決這個問題的方法有兩個：

1. 建立與以太坊競爭的全新網絡，可以處理更多的活動；

2. 建立可以處理以太坊過剩容量的互補網絡。

從廣義上講，它們分為幾個類別：

1. Layer 1區塊鏈（與以太坊競爭）；

2. 側鏈（部分與以太坊互補）；

3. Layer 2網絡（完全與以太坊互補）。

雖然每個架構和方法都不同，但目標是相同的：讓用戶實際使用網絡（例如，與DeFi、NFT等交互），而無需支付過高的費用或經歷漫長的等待時間。

Layer 1

以太坊被認為是Layer 1區塊鏈，一個獨立的網絡，可以在一個地方保護用戶資金和執行交易。例如，在以太坊中，用戶就可以使用Uniswap等DeFi應用程序將100 USDC換成DAI。

競爭的Layer 1可以完成以太坊所做的一切，但在一個全新的網絡中卻一言難盡。它們的區別在於新的系統設計可以實現更高的吞吐量，從而降低交易費用，但通常要以增加中心化為代價。

在過去的10個月裡，新的Layer 1成群結隊地上線。在同一時期內，這些網絡的總價值從0美元飆升至750億美元左右。該領域目前由Solana、Avalanche、Terra和Binance Smart Chain領導，每個都擁有不斷增長的生態系統，價值已超過100億美元。

由TVL引領的非以太坊Layer 1

所有Layer 1都在競爭以吸引開發人員和用戶。在沒有任何以太坊的工具和基礎設施的情況下，可以輕鬆構建和使用應用程序，這是很困難的。為了彌補這一差距，許多Layer 1採用了一種稱為EVM兼容性的策略。

EVM代表以太坊虛擬機，它本質上是執行計算以使交易發生的大腦。通過使他們的網絡與EVM兼容，以太坊開發人員可以通過基本上複製和粘貼他們的代碼，輕鬆地將他們現有的以太坊應用程序部署到新的Layer 1。用戶還可以使用現有的錢包輕鬆訪問與EVM兼容的Layer 1，從而使遷移變得簡單。

以BSC為例。通過推出兼容EVM的網絡並調整共識設計以實現更高的吞吐量和更便宜的交易，BSC在去年夏天見證了數十個DeFi應用程序的使用量激增，這些應用程序都類似於Uniswap和Curve等流行的以太坊應用程序。 Avalanche、Fantom、Tron和Celo也採取了相同的方法。

相反，Terra和Solana目前不支持EVM兼容性。

EVM兼容與非EVM兼容Layer 1的TVL

互操作鏈

通常來說，Layer 1就代表著區塊鏈生態系統，如Cosmos和Polkadot。這些項目不是構建新的獨立區塊鏈，而是構建標準，讓開發人員創建能夠相互通信的特定於應用程序的區塊鏈。例如，這可以允許來自遊戲區塊鏈的代幣在構建在用於社交網絡的單獨區塊鏈上的應用程序中使用。

目前，使用Cosmos標準構建的鏈上有超過1000億美元，最終可以互操作。與此同時，Polkadot最近也達到了一個里程碑，將同樣統一其區塊鏈生態系統。簡而言之，現在以太坊的直接競爭對手呈現出多樣化的格局，而且未來還會有更多。

側鏈

側鍊和新的Layer 1之間的區別無疑是一個模糊的區別。側鏈與EVM兼容的Layer 1非常相似，不同之處在於它們專門用於處理以太坊的過剩容量，而不是與整個以太坊競爭。這些生態系統與以太坊社區緊密結合，並以互補的方式託管以太坊應用程序。

Axie Infinity的Ronin側鏈就是一個很好的例子。 Axie Infinity是一款最初建立在以太坊上的NFT遊戲。由於以太坊高Gas費使玩遊戲變得非常昂貴，因此Ronin側鏈旨在允許用戶將他們的NFT和代幣從以太坊轉移到低Gas費用環境。這使得更多用戶可以負擔得起該遊戲，並推動了這款遊戲的歡迎程度。

在撰寫本文時，用戶已經從以太坊轉移了超過75億美元到Ronin側鏈來玩Axey Infinity。

Polygon POS

像Ronin這樣的側鍊是特定於應用程序的，而其他側鏈則適用於更通用的應用程序。目前，Polygon的股權證明（POS）側鍊是行業領導者，擁有近50億美元的價值，部署了100多個DeFi和遊戲應用程序，其中就包括Aave和Sushiswap，以及名為Uniswap的克隆版本Quickswap 。

同樣，Polygon POS與EVM兼容的Layer 1看起來確實沒有什麼不同。但是，它是作為擴展以太坊而不是與之競爭的框架的一部分而構建的。 Polygon團隊看到了未來，以太坊仍然是高價值交易和價值存儲的主導區塊鏈，而日常交易將轉移到Polygon的低成本區塊鏈。 （Polygon POS 還通過一個稱為檢查點的過程與以太坊保持著一種特殊的關係）。

由於交易費用不到一分錢，Polygon的未來願景看起來似乎是合理的。在激勵計劃的幫助下，用戶紛紛湧向Polygon POS，其每日交易量超過了以太坊（儘管其中包括很多垃圾郵件交易）。

Layer 2（Rollups）

Layer 1和側鏈都面臨著一個明顯的挑戰，那就是確保其區塊鏈的安全。為此，他們必須向新一批礦工或股權驗證者支付費用，以驗證和確保交易的安全，通常以基礎代幣的通貨膨脹形式，例如Polygon的$MATIC、Avalanche的$AVAX。

然而，這也帶來了顯著的缺點：

1. 擁有基礎代幣使得該生態網絡具有了更多競爭力，而不是與以太坊互補；

2. 驗證和保護交易是一項複雜且具有挑戰性的任務，該生態網絡將無限期負責。

如果我們可以藉鑑以太坊的安全性來創建可擴展的生態系統，這不是很好嗎？

所以，接下來讓我們一起進入Layer 2網絡。

簡而言之，Layer 2是位於以太坊之上的獨立生態系統，其安全性依賴於以太坊。至關重要的是，Layer 2不需要具有原生代幣，因此它們不僅與以太坊更具互補性，而且本質上是以太坊的一部分。以太坊路線圖甚至通過表明以太坊2.0將“以Rollups為中心”來表達對這一想法的敬意。

Rollups的工作原理

Layer 2通常稱為Rollups，因為它們在將更新的交易數據發送回以太坊之前，將交易“Rollups”或捆綁在一起並在新環境中執行它們。不是讓以太坊網絡單獨處理1,000個Uniswap交易，而是在將結果提交回以太坊之前在Layer 2 Rollups上卸載計算。

然而，當結果被發布回以太坊時，以太坊如何知道數據是正確和有效的？以太坊如何防止任何人發布不正確的信息？這些關鍵問題區分了兩種類型的Rollups：Optimistic Rollups和零知識Rollups(ZK-Rollups）。

Optimistic Rollups

當向以太坊提交結果時，Optimistic Rollups“樂觀地”假設它們是有效的。換句話說，他們讓Rollups的運營商發布他們想要的任何數據（包括可能不正確/欺詐的數據），並假設它是正確的，毫無疑問這是一個樂觀的前景。

但打擊欺詐還是有辦法的。作為一種制衡，在任何提款之後都有一個時間窗口，任何人都可以在此指出欺詐（請記住，區塊鍊是透明的，任何人都可以看到正在發生的事情）。如果這些觀察者之一可以用數學方法證明欺詐發生（通過提交欺詐證明），Rollups將恢復任何欺詐交易並懲罰壞人並獎勵觀察者。

缺點是當你在Rollups和以太坊之間轉移資金時會出現短暫的延遲，等待觀察者是否發現任何欺詐行為。在某些情況下，這可能長達一周，但預計這些延遲會隨著時間的推移而減少。

關鍵是Optimistic Rollups與以太坊有著內在的聯繫，並準備好幫助以太坊在今天擴展。因此，隨著許多領先的DeFi項目轉向領先的Optimistic Rollups，例如Arbitrum和Optimistic以太坊，讓我們看到了強勁的初期增長。

Arbitrum與Optimistic以太坊

Arbitrum和Optimistic以太坊是當今實現Optimistic Rollups的兩個主要項目。值得注意的是，兩家公司都仍處於早期階段，都保持集中控制的水平，但都計劃隨著時間的推移去中心化。

據估計，一旦成熟，Optimistic的Rollups可以將可擴展性提高10-100倍。即使在早期，Arbitrum和Optimism上的DeFi應用程序已經積累了數十億的網絡價值。

Optimistic主義在其採用曲線上較早，在7個DeFi應用程序中部署了超過3億美元的TVL，其中最著名的是Uniswap、Synthetix和1inch。

Arbitrum走得更遠，在60多個應用程序（包括熟悉的DeFi協議，如Curve、Sushiswap和Balancer）中的TVL約為25億美元。

Arbitrum還被選為Reddit的首選擴展解決方案，因為他們期待已久的努力為社交媒體平台的5億月活躍用戶標記社區積分。

ZK-Rollups

Optimistic Rollups總假設交易是有效的，並為其他人提供了證明欺詐的空間，ZK-Rollups會實際向以太坊網絡證明交易有效。

隨著捆綁交易的結果，他們向以太坊智能合約提交所謂的有效性證明。顧名思義，有效性證明讓以太坊網絡驗證交易是否有效，從而使中繼者無法欺騙系統。這消除了對欺詐證明窗口的需要，因此在以太坊和ZK-Rollups之間轉移資金是有效的即時操作。

雖然即時結算和無提款時間聽起來很棒，但ZK-Rollups並非沒有權衡。首先，生成有效性證明需要大量的計算，因此需要高性能的機器來讓它們工作。其次，圍繞有效性證明的複雜性使得支持EVM兼容性變得更加困難，限制了可以部署到ZK-Rollups的智能合約類型。因此，Optimistic Rollups最先推向市場，並且更有能力解決當今以太坊的擴展問題，但從長遠來看，ZK-Rollups可能會成為更好的技術解決方案。

ZK-Rollups採用

ZK-Rollups的情況很深入，在工作和生產中有多個團隊和實現。一些著名的參與者包括Starkware、Matter Labs、Hermez和Aztec。如今，ZK-Rollups主要支持相對簡單的應用，例如支付或交易所（由於目前ZK-Rollups可以支持的應用類型受到限制）。例如，衍生品交易所dYdX採用Starkware（StarkEx）的ZK-Rollups解決方案來支持每週近500萬筆交易和10億美元以上的TVL。

然而，真正值得稱讚的是ZK-Rollups解決方案，它與EVM完全兼容，因此能夠支持流行的通用應用程序（如全套DeFi應用程序），而不會出現Optimistic Rollups的退出延遲。該領域的主要參與者是MatterLab的zkSync 2.0、Starkware的Starknet、Polygon Hermez的zkEVM和Polygon Miden，它們目前都在致力於主網發布。

許多業內人士（包括Vitalik）都在考慮將ZK-Rollups與以太坊2.0結合起來，作為擴展以太坊的長期解決方案，這主要是因為它們能夠在不影響安全性或去中心化的情況下從根本上每秒處理數十萬個交易。隨著擴展以太坊的進程不斷推進，即將推出的完全兼容EVM的ZK-Rollups將成為值得關注的關鍵問題之一。

“碎片化”的世界

從長遠來看，如果智能合約平台要擴展到數十億用戶，這些擴展解決方案是必要的。然而，在短期內，這些解決方案可能會給用戶和加密運營商帶來重大挑戰。從以太坊導航到這些網絡需要使用跨鏈橋，這對用戶來說很複雜並帶有潛在風險。例如，幾個跨鏈橋已經成為1億美元以上的攻擊目標。

更重要的是，多鏈世界碎片化打破了可組合性和流動性。考慮到Sushiswap目前已在以太坊、BSC、Avalanche、Polygon和Arbitrum上實施。 Sushiswap的流動性曾經集中在一個網絡（以太坊）上，現在它分佈在五個不同的網絡中。

以太坊應用程序長期以來一直受益於可組合性，即以太坊上的Sushiswap與其他以太坊應用程序（如Aave或Compound）即插即用。隨著應用程序擴展到新網絡，在Layer 1/側鏈/Layer2上實現的應用程序不再可與在另一層上實現的應用程序組合，從而限制了可用性並給用戶和開發人員帶來了挑戰。

不確定的未來

像Avalanche或Solana這樣的新Layer 1會繼續增長以與以太坊競爭嗎？像Cosmos或Polkadot這樣的區塊鏈生態系統會激增嗎？側鏈會繼續與以太坊和諧運行，承擔其過剩的產能嗎？還是與以太坊2.0相結合的Rollups會勝出？沒有人可以肯定地說。

雖然未來充滿不確定性，但感到安慰的是，每個人都可以有這麼多聰明的團隊致力於解決開放的、無許可的網絡所面臨的最具挑戰性的問題。正如寬帶最終幫助互聯網支持YouTube和Uber 等一系列革命性應用程序一樣，我們相信我們最終會以同樣的眼光看待這些獲勝的擴展解決方案。