由於每天有數百萬用戶加入，並且有新應用程序的持續推出，現在的以太坊受到交易數量的嚴重限制。以太坊處理交易的能力，其交易吞吐量，被限制為每秒15筆交易，導致它變得越來越昂貴，過於擁擠，使得許多人無法使用。
以太坊網絡是主鏈，所有直接發生在其上的交易都是“鏈上”，而其他任何交易都被視為“鏈下”。側鍊和L2等一些脫鏈解決方案可以幫助以太坊擴大規模，提高交易速度，增加網絡可以處理的交易數量。在本文中，我們將展示什麼是側鍊和L2解決方案，以及它們如何幫助實現可擴展性。
側鍊和L2以太坊解決方案幫助解決以太坊規模化的問題。試圖提升鏈上性能的嘗試通常會導致以太坊的去中心化或可擴展性的權衡——這被稱為可擴展性三難困境。
側鍊和L2解決方案允許持續和增量創新，為每個人改善以太坊，同時保持安全性和去中心化。
側鍊和以太坊L2解決方案的主要區別是，L2繼承以太坊主網絡的安全性，而側鏈依賴於自己的安全性。
以太坊側鍊是一個獨立的區塊鍊網絡，與以太坊主鏈並行運行。側鏈通過雙向掛鉤系統與主鏈連接，允許資產在側鏈之間進行交換。
側鏈有兩種基本類型，一種是相互依賴的，另一種是相互獨立的。
當一條鏈依賴於另一條鏈（如以太坊）時，它可以被認為是這個父鏈的子鏈。通常，子鏈不會創建自己的資產，而是從父鏈的轉移中獲取資產。
側鏈有自己的共識協議，通常是為特定類型的交易設計的，目的是為了交易能夠更快、更實惠。然而，這也意味著它們通常不會繼承以太坊的安全屬性，當使用側鏈時，我們只依賴於側鏈的安全性，包括參與其自己的共識協議的節點。
側鏈減少了主鏈上的擁堵，降低了每個人的成本，增加了以太坊生態系統的可用性和可擴展性。開發人員還可以使用側鏈來探索和測試主鏈上不可用的新特性和用例。
流行的側鏈包括Polygon PoS， Skale和Rootstock。以太坊2.0有自己的側鏈變體，稱為分片鏈，與最近推出的信標鏈相連，其目標是最終成為基於權益證明(PoS)的以太坊主鏈。
側鏈通過一個雙向掛鉤系統或將橋與主鏈相連。在主鏈上，我們可以將自己的以太坊發送到一個充當密碼箱的退出地址，這樣我們就無法在其他地方使用它。
一旦完成該交易，並且通過了“競賽期”(為了增加安全性)，就會提供一個名為“簡單支付驗證”(SPV)的收據。這將觸發通過智能合約從側鏈上的一個密碼箱釋放相同的值。當從側鏈“轉移”到主鏈時，會發生完全相同的過程，只是過程相反。
側鏈基於以太坊虛擬機(EVM)，它是以太坊的計算引擎，這種與以太坊虛擬機的兼容性意味著開發人員如果想要在側鏈中使用他們的應用程序的話，是不需要進行任何更改的。這只是部署相同代碼的問題，因為它們都共享相同的solidity軟件層，並且可以通過相同的Web3 API訪問!
L2協議是存在於以太坊鏈中的鏈，但能夠通過二級框架實現更大的可擴展性。通過在L2處理大量活動來減少主層上的擁塞。與側鏈不同，L2通常繼承主鏈的安全屬性。
第1 層是底層區塊鏈。以太坊是第1層區塊鏈，因為它是構建各種L2區塊鏈的底層基礎。簡單地說，L2壓縮交易包並將它們提交到以太坊主網絡。
L2擴展解決方案包括channel、rollup和plasma。以下是這些獨立解決方案的分解：
Channel
通過channel，用戶直接在鏈下進行交易，並將鏈上的交易減少到只包含最重要的信息。具體來說，區塊鏈的一部分是通過智能合約鎖定的，因此，在更新它之前，參與交易的參與者必須完全同意。
參與者通過創建和簽署可以提交給區塊鏈的交易來更新他們自己的狀態。一旦我們想停止使用channel，就退出並將最後一次狀態更新提交給主鏈，主鏈將再次解鎖狀態。
rollup
rollup在以太坊主網絡區塊鏈之外執行交易，然後將多個交易成批處理在一起，然後將它們發送回以太坊主網絡。 rollup依賴於證明，允許以太坊在不處理交易的情況下驗證其正確性。
兩種類型的rollup
一般來說，有兩種類型的rollup：Zero-knowledge (ZK) rollup和Optimistic rollup。
Zero-Knowledge rollup (ZK rollup)使用有效性證明。每一批交易都包含一個被稱為SNARK的加密證明，該證明由以太坊主層上的合約進行驗證。
由於只需要在主鏈上存儲有效性證明，而不需要存儲大量的交易數據，這種鏈下計算節省了大量的處理時間，使ZK-rollup更快、更高效。
Optimistic rollup使用欺詐證明。顧名思義，它們樂觀地假設所有交易都是有效的，並在沒有任何初始證明的情況下提交批次。有一個挑戰期，在此期間，其他人能夠檢測並證明有數據是虛假的。
如果批處理被證明是有欺詐性的，那麼Optimistic rollps會執行欺詐證明，並使用以太坊主鏈上的可用數據運行正確的交易計算。要求參與者根據自己的行為進行獎勵或削減，以激勵良好的行為。
像Optimism這樣的公司通過提供更大的吞吐量、更少的延遲和更低的gas費用來幫助以太坊擴大規模。在撰寫本文時，Optimism的gas費用比以太坊便宜10倍。
plasma
可以將Plasma視為以太坊的原生側鏈，使用智能合約和默克爾樹的組合來創建子鏈的無限分支。這些子鍊是以太坊主鏈的較小副本，具有自己的共識機制。
計算和交易數據所需的帶寬從父鏈中卸載，但定期提交到根鏈。每個子鏈都依賴於一個欺詐證明系統來保證安全性，該系統類似於rollup，有一個時間段，任何人都可以質疑它的有效性。
與其他側鏈的關鍵區別在於，每個Plasma鏈區塊的“根”都被發佈到以太坊，這意味著它繼承了主鏈的安全性。
像Polygon這樣的公司為開發者和最終用戶提供了更低的gas費用，從而實現了更快的交易。這些明顯的好處使得在Plasma 上進行開發非常有吸引力，也很容易看出為什麼它們會出現爆炸性的增長。
Alchemy目前支持以太坊第1層鍊和Arbitrum L2鏈。 Arbitrum是建立在以太坊之上的獨立鏈，作為智能合約，其支持更快的交易速度、更高的吞吐量、更低的gas費用和更多的好處。活動和交易最終通過Optimistic rollup 從Arbitrum 中繼到第1 層鏈。
大規模採用可擴展解決方案，如側鍊和L2(channel、rollup和plasma)減輕了以太坊主網的壓力，從而幫助更多用戶享受較快的交易時間，降低高交易費用，同時仍然保持相同的安全性(在L2解決方案中)和去中心化的應用程序。
Source：https://www.web3.university/article/sidechains-vs-layer2s
