第 1 层区块链是否解决了区块链网络可扩展性问题？
当区块链技术的概念于 2009 年随着比特币被引入世界时，其主要重点是提供一种能够满足透明交易能力的去中心化、安全的分布式数据库技术。
它需要创建一种原生代币来促进网络交易的支付，从而导致 BTC 等流行加密货币的出现。然而，随着区块链生态系统以指数级增长，它暴露出交易速度低和此类第 1 层区块链固有缺乏可扩展性的根本问题。
第 1 层区块链（例如比特币和以太坊）是基础协议，然后与第三方第 2 层协议结合使用，也称为 L1 区块链、主网或主链。
区块链网络可扩展性的主要问题主要是 由于第 1 层区块链采用的工作量证明 (PoW)共识机制，该机制需要大量的计算资源来在网络上构建每个交易数据块。
此外，第 1 层区块链可以处理的交易量与完成交易所需的时间成反比，从而导致此类网络的交易或 Gas 费用增加。
由于此类第 1 层区块链在自己的区块链上处理和完成交易，因此对底层协议的任何更改都可能破坏其功能，并使改变共识机制的任务成为一项危险的提议。
另一个第一层区块链以太坊计划从其 PoW 共识机制过渡到权益证明 (PoS) 模型，以解决这种可扩展性问题。虽然这将减少计算要求并提高区块链的能源效率，但它确实依赖于分片等第一层扩展解决方案，最终扩展到每秒 100,000 笔交易。
在两种第 1 层扩展解决方案中，分片是比较流行的一种，它涉及将交易分成小的数据集，然后使用水平分割处理算法并行处理它们。
然而，由于 PoS 共识模型中的验证权被赋予最大的利益相关者，它确实导致了需要解决的中心化问题，尤其是对于金融应用而言。
什么是第 2 层区块链网络以及为什么需要它？
毫无疑问，尽管第 1 层区块链存在可扩展性和速度方面的缺陷，但其日益增长的受欢迎程度和随之而来的充足流动性导致了第 2 层区块链解决方案的诞生，例如基于以太坊的 Polygon 区块链或基于比特币的闪电网络。
这些第 2 层或 L2 区块链解决方案能够在并行区块链上验证后处理数千个低价值交易，然后将记录传输到主区块链或主网，以确保它们被不可变地记录。
第 2 层解决方案最初是作为一个集合术语来描述一组特定的以太坊扩展解决方案，旨在满足超过区块链每天 100 万笔交易容量的需求。
如今，这些二级区块链正在扩大使用案例，通过每秒更高的交易量、更低的 gas 费用以及确保所有交易一旦完成就不可逆转地记录在主网上，提供更优质的最终用户体验。
通过确保主网处理去中心化、数据可用性和安全性的关键方面，L2 区块链解决方案可以有效地将交易负担转移到其并行网络上，并在此过程中缓解主网拥堵。
这解决了困扰比特币和以太坊等第一层区块链的扩展问题，同时确保了当今越来越普遍的各种去中心化应用程序 (DApp)都可以访问强大的去中心化安全标准。
Ethereum Rollups 作为第 2 层扩展解决方案
Rollups 之所以被称为 Rollups，是因为它们将多笔交易打包成一笔主网交易，它是第 2 层扩容解决方案，最终继承了以太坊提供的安全性。根据最终交易数据在第 1 层区块链上的记录方式，它们进一步分为两种类型。
第一种是 Optimistic Rollups，它是与主链平行的区块链，避免了以太坊昂贵的计算。本质上假设所有发布的交易都是有效的，它们能够在怀疑存在无效交易的情况下运行故障证明，从而提供安全性。
第二种类型是零知识 Rollups 或 zk-Rollups，它采用有效性证明来计算链下交易，随后压缩数百笔交易，然后在以太坊主网上发布加密有效性证明。
这两种类型之间的主要区别在于，在零知识汇总中验证区块的速度要快得多，因为它们只需要有效性证明，而不是像乐观汇总那样需要所有交易数据。
Zk-rollups 实现了从第 2 层到第 1 层链的加密货币资金转移的几乎零延迟，使其更适合金融交易相关的用例，就像流行的第 2 层加密网络 Polygon 一样。
另一方面，Optimistic Rollup 确保了更高的安全性和去中心化程度，因为交易数据存储在第 1 层区块链上，更适合链上活动最少的应用程序。它们还具有完整的以太坊虚拟机 (EVM)和 Solidity 兼容性，因此可以在 Optimistic Rollup 上完成以太坊区块链上可以完成的所有事情。
揭秘其他流行的 L2 扩展解决方案
侧链是独立的区块链，它们具有自己的共识机制，但也与以太坊主网并行运行，并具有连接两个区块链的双向桥梁。
它们为开发者提供了与以太坊主网相同的体验，并能够相对轻松地在这些侧链上部署 DApp。但是，由于它们使用单独的共识机制，侧链在技术上并不是第 2 层区块链，因为它们的协议中内置了较低的去中心化程度。
双向区块链类型的另一个示例是状态通道，也称为支付通道，其中加密资金存入第 1 层区块链上的智能合约中，并在前者上生成签名票证。比特币和以太坊主网上都有，流行的例子包括闪电网络，它允许用户快速进行链下交易，并稍后将最终数据记录回比特币主网。雷电网络是另一个与以太坊区块链配合使用的状态通道，也允许用户通过它们运行智能合约。
Plasma 链锚定在以太坊主网上，使用与 Optimistic Rollups 类似的欺诈证明来检查交易有效性，以防发生争议。在任意用户之间以高速和较低的 gas 费用进行交易的场景中，它们更受欢迎。
然而，从这些区块链中提取资金需要几天的时间来准备仲裁索赔，并且在寻求可替代资产的流动性的情况下还涉及额外的资本成本。
嵌套区块链与 Plasma 链类似，但涉及多个互连的次级链，这些次级链运行在第 1 层区块链之上。嵌套区块链形成父子关系，将工作分配给这些次级链或子链，并依靠底层主网来设置整个网络的参数。
Validium 与零知识汇总非常相似，因为它们不易受到网络攻击，并且从这些区块链中提取资金时不会有任何延迟。然而，它们确实需要大量的计算能力，并且对于吞吐量较低的用例来说并不划算。
第 1 层区块链与第 2 层区块链
尽管第一层扩展解决方案（例如进行共识协议更改和分片）试图使比特币和以太坊等区块链更具可扩展性，但它们仍在进行中，目前有多个项目致力于将用户友好的解决方案推向市场。
然而，这两种方法 都在试图解决“可扩展性三难困境”，这是以太坊创始人 Vitalik Buterin 创造的一个术语，指的是基于分布式账本技术的网络中尚未解决的问题，其中每个验证交易的节点无法同时实现去中心化、安全性和可扩展性。
虽然这些解决方案能否成功目前尚无定论，但第 2 层解决方案已经促进了交易速度和费用，这对于扩展区块链生态系统来说是理想的，从而释放这项突破性技术的全部潜力。
许多 DApp 已经在采用这些解决方案，在游戏、去中心化金融（DeFi）和元宇宙领域提供以前不可能实现的体验，此外还彻底改革了金融、公司治理、审计等传统领域。
尽管这些区块链有诸多优势，但其验证交易的方式仍需要根据用例进行评估，并且需要仔细分析第 2 层区块链上的验证者实施欺诈的可能性。话虽如此，新的第 2 层扩展解决方案正在不断开发中，这一领域将继续吸引大量关注、赞誉和批评。
L2 区块链的未来
随着区块链技术在现实世界中的应用不断增加，对可扩展性、快速交易速度和低 gas 费用的关注将推动 L1 和 L2 区块链的发展。随着以太坊等 L1 区块链承诺带来重要更新，例如改变共识机制并引入分片等方法，它将对与其链接的 L2 区块链产生放大的影响。
L2 区块链将无意中提供更快的交易时间，并将成本降低到前所未有的水平。这些优势，再加上 L2 区块链的普及，无疑将推动新应用的崛起，尤其是在 DeFi 领域。
此外，随着各个 L2 区块链平台之间建立更多的桥梁，用户将能够享受更高的区块链互操作性带来的好处，并在数字资产交易等领域开辟新的途径。
因此，L2 扩展解决方案将在促进多链世界中发挥关键作用，这将使开发人员有责任确保增长持续，而不会损害区块链所著称的安全性、去中心化和可扩展性的原则。
整个加密行业必须联合起来，不断创新和相互合作，将 L2 扩展解决方案和 DApp 推向市场，帮助世界向去中心化经济过渡。
