随着数百万用户的加入和每日推出的新应用程序，以太坊受到其交易数量的严重限制！以太坊处理交易的能力，即交易吞吐量，被限制在每秒15笔交易，导致它变得越来越贵，而且往往过于拥挤，以至于很多人使用起来非常困难。
以太坊网络是主链，所有发生在其上的交易都叫做“链上”，而其他的都被成为“链下”。正是一些链下解决方案（如侧链和L2）都可以大大帮助以太坊扩展、提高交易速度并增加可处理的交易数据量。在本文中，“酷宇宙”将向您展示什么是侧链和L2解决方案，以及它们如何帮助实现可扩展性的。
侧链和L2都是通过以太坊的解决方案来帮助其进行扩展。它们都是试图提升链上性能以扩展性能，但这种方式通常会导致去中心化或可扩展性之间权衡问题，这被称为“可扩展性三难困境”。
增加以太坊L1的解决方案并不理想，因为这将提高平台治理、讨论、决定和改进的开销。侧链和L2解决方案允许持续和增量创新，可以让每个人都可以参与改善以太坊，同时还可以保持安全性和去中心化性。
侧链和以太坊L2解决方案的主要区别在于：L2承接了以太坊主网本身的安全性，侧链则依赖于自身的安全性。
以太坊侧链是一个独立的区块链网络，与以太坊主链并行运行；侧链通过双向挂钩系统连接到主链，允许资产在链之间进行交换。
有两种基本类型的侧链：一种是一条链依赖于另一条链，另一种是相互独立的链。
当一条链依赖于另一条链（如以太坊）时，可以认为它是这个母链的子链。通常，子链不会创建自己的资产，而是从父链的转移中获取资产。
侧链有自己的共识协议，通常是为特定类型的交易设计的，目的让它们速度更快、更便宜。然而，同样也意味着它们通常不会继承以太坊主链的安全性，当使用侧链时，您将失去对资金的监管，并完全依赖侧链自身的安全性，包括参与其自身共识协议的节点。
侧链减少了主链上的拥塞，降低了使用成本，增加了以太坊生态系统的可用性和可扩展性。开发人员还可以使用侧链来探索和测试主链上没有的新特性和用例。
现在一些主流热门的侧链包括Polygon PoS、Skale和Rootstock。然后未来推出的以太坊2.0版本也将有自己的侧链变体，称为shard chains碎片链，它们连接到最近推出的信标链，旨在最终成为基于基于权益证明 (PoS) 的以太坊的主链。
侧链通过双向挂钩系统或桥连接到主链来工作。从主链上，你可以将你的ETH以太坊发送到一个类似“密码箱”的出口地址，这样你就无法在其他地方使用它。
一旦此交易完成并且“contest period”期（为了额外的安全性）已过去，则提供称为“简单支付验证”(SPV)的收据。这将触发通过智能合约从侧链上的“密码箱”释放相同的值。当从侧链“转移”回主链时，则会发生完全相同的过程，但方向相反。
侧链基于以太坊虚拟机(EVM)，它是以太坊的计算引擎，与EVM兼容性意味着开发人员在侧链中使用他们的应用程序时，不需要做任何更改。这只是部署相同代码的问题，因为它们都共享相同的软件Solidity层，并且可以通过相同的Web3 API进行访问！
L2协议是存在于以太坊链中的链，但是能够通过辅助框架实现更大的可扩展性。L2处理了大量运算减少主层上的拥塞。
与侧链不同，L2通常继承主链的安全性。 L1是基础区块链。以太坊是L1区块链，因为它是构建各种L2区块链的基础。简单来说，L2压缩交易包，提交给以太坊主网。
L2扩展解决方案包括channels, rollups和plasma，以下是每种解决方案的分类:
1.channels
通过channels，用户可以直接在链下进行交易，并将链上交易减少到仅剩最重要的信息内容。具体来说，区块链的一部分是通过智能合约来锁定的，因此交易中涉及的参与者必须在更新之前完全同意才可以。
参与者通过创建和签署提交给区块链的交易来更新状态。如果希望停止使用此通道，需要退出并提交最后一次状态更新到主链，主链才能解锁。
2.Rollups
Rollups在以太坊主链之外执行事务，它首先将多个事务批处理到一起，然后再将它们发送回以太坊主网。Rollups通过证明的方式允许以太坊在不处理交易的情况下验证其正确性。
有哪种类型的Rollups？
一般来说，有两种类型的汇总：Zero-knowledge（ZK） Rollups和Optimistic Rollups
1.Zero-knowledge（ZK）使用有效性证明。每一批交易都包含一个称为简洁非交互式知识论证 (SNARK) 的加密证明，该证明由以太坊主层上的合约进行验证。
由于只需要将有效性证明而不是庞大的交易数据存储在主链上，这种链下计算节省了大量的处理时间和能量，ZK更快、更高效。
2.Optimistic Rollups使用欺诈证据。顾名思义，Optimistic（乐观）地假设所有的交易都是有效的，并且在没有任何初始证明的情况下提交批处理。有一个挑战期，在此期间，其他人能够检测并证明一批数据是具有欺诈性的。
如果该批次被证明是具有欺诈性的，Optimistic rollups将执行欺诈证明并使用以太坊主链上可用的数据进行正确的交易计算。要求参与者根据自己的行为奖励或削减ETH以激励良好的行为。 像Optimism这样的公司通过提供更大的吞吐量、更低的延迟和更低的GAS费来帮助以太坊扩展。而Optimism的GAS费比以太坊要便宜近10倍！
3. Plasma
我们可以将Plasma视为以太坊的原生侧链，使用智能合约和“梅克尔树”的组合来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。
计算所需的带宽和交易数据从父链卸载，但定期发布到根链。每个子链都依赖于一个防欺诈系统来保证其安全性，该系统类似于具有任何人都可以质疑其有效性的时间段的汇总。
与其他侧链的主要区别在于每个Plasma链区块的“根”都发布到以太坊，这意味着它确实继承了主链的安全性。
Polygon这样的公司可为开发人员和用户提供速度更快交易和更低的gas费。这些明显的优势使在Plasma基础上进行开发变得非常诱人，也很容易理解为什么它们会出现爆炸式增长。
Alchemy目前支持以太坊L1链和Arbitrum L2链。Arbitrum是建立在以太坊之上的一个独立的链，作为智能合约支持更快的交易速度、更高的吞吐量以及更低的gas费用等好处。活动和交易最终通过Optimistic Rollups从Arbitrum中继到L1。
大规模采用侧链和L2(channels、optimistic rollup、zk rollup和Plasma)等扩展解决方案减轻了以太坊主网的压力，因此有助于更多用户能提高交易速度和降低高昂的交易费用，同时仍然保持相同的安全保证(在L2解决方案的情况下)和以太坊众所周知的去中心化应用程序。
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