了解以太坊扩展的演进历程，以太坊会有怎样的扩展未来？

原文作者：Paween Pitimanaaree，由 DeFi 之道翻译编辑

以太坊一直是用户和开发人员的首选区块链，在 DeFi 和 NFT 上的 TVL 超过 550 亿美元。然而，如此高的网络采用率也给以太坊网络带来了重大问题，尤其是在其可扩展性方面，因为目前的网络在保持理想的去中心化程度的同时，每秒平均只能处理 13.5 笔交易。

为了提高以太坊的可扩展性，过去几年开发了多种方法，目前正在研究更多方法。这些解决方案包括状态通道、Plasmas、Validiums、Rollups 和侧链。

虽然它们可能被分类为不同的类别，但实际上它们并不完全不同。一些基本思想本质上是相同的，并且通常建立在以前的思想之上。

因此，本文的其余部分旨在概述这些以太坊扩展解决方案实际上是如何随着时间的推移而发展的。

以太坊扩容解决方案

以太坊扩展解决方案的示例。（* 侧链可以扩展以太坊，但不能从以太坊的安全性中受益）

状态通道

状态通道是以太坊扩容最早也是最简单的方法。关键思想是在链下处理交易，只将最终结果发布回主网络。这将减少到主网的不必要的中间交易，从而减少潜在的网络拥塞。

状态通道用户流。以太坊交易的数量可以减少到 2 笔——打开和关闭通道。

以下是链下交易在幕后的工作方式。想象一下 2 个用户 A 和 B 想要在他们之间转账。如果 A 向 B 发送 10 美元，B 向 A 发送 5 美元，最后 A 向 B 发送 20 美元。而不是在链上分别发送这 3 笔交易，如果他们同意 A 应该在单笔交易中向 B 发送总共 10-5+20= 25 美元。

为了概括这个想法，一组参与者可以打开一个状态通道并将资金锁定在主网上通道的多重签名智能合约中。然后，他们可以在他们之间解决链下交易，并且只有在同意解锁资金并关闭通道后才将最终状态更新到以太坊。

状态通道主要用于需要就彼此的行为达成一致的两方之间的微交易和支付。它们不能很好地扩展以支持智能合约，因为

dApp 通常涉及大量最终用户，这使得各方之间的协议更加复杂。

智能合约 dApp 通常可以由任何人在以太坊或状态通道上无需许可地进行交互，从而在每个网络上创建不同的事实。

Plasma

Plasma 定期将 Merkle 根状态哈希发布到以太坊。在有人提供欺诈证明并质疑其有效性之前，所有状态更新都被视为有效。

Plasma 链只是一个由运营商运行的独立区块链，它定期将检查点保存到以太坊网络。这些检查点存储为 Merkle 根状态哈希以提高 gas 效率。这意味着任何交易计算都可以卸载到 Plasma 链以实现可扩展性，同时利用以太坊层来验证 Plasma 链的状态更新正确性。

为了确保状态转换正确，Plasma 采用了防欺诈机制。每个过渡都被认为是正确的，直到有人在该时间段内对其提出质疑（通过提供使过渡无效的证据）。任何不正确的状态转换都将被简单地丢弃，而新的转换将建立在先前正确的转换之上。

Plasma 在正常情况下可以很好地工作。然而，问题之一是当操作者宕机或恶意时。如果运营商停止提供交易信息，那么没有人将能够生成证明来使状态转换无效。因此，运营商的任何恶意行为（例如运营商从另一个账户窃取资金）最终都会在主网中被接受。

在这种情况下，为所有用户实施“大规模退出”方案，以使用最新的有效状态退出 Plasma 生态系统。但是，整个状态数据将被转储到以太坊上，这可能会引发网络拥塞。

另一个问题是非 EVM 兼容性。通用智能合约的状态没有明确的类似所有权的结构，这意味着任何人都可能在状态转换中取得进展，从而使这些合约无法退出游戏。

Validium

Validium 在以太坊上发布 Merkle 根状态哈希和 ZK 证明作为检查点。状态更新的正确性由 ZK 证明来验证。

Validium 还运行自己的区块链并将 Merkle 根状态哈希发布到以太坊，类似于 Plasma。它们的主要区别在于状态更新验证机制。Plasma 依赖于防欺诈机制，而 Validium 使用零知识 (ZK) 证明，例如 ZK-SNARKs 和 ZK-STARKs。

ZK 证明是生成的计算连同状态更新一起提交给以太坊，以确保状态转换是有效的。尽管 ZK 证明的复杂生成过程可以在链下计算，但链上验证相当容易。这使得 Validium 可以在以太坊上更新状态和证明后立即确定。