隨著使用以太坊的人數增加，可以看出區塊鏈已經達到了一定的容量限制。出於這個原因，網絡的使用成本增加了，並且出現了對可擴展性解決方案的需求。
有許多研究、測試和實施的解決方案使用不同的方法來實現類似的目標。在本指南中，我們將研究以太坊可擴展性的問題是什麼以及可用的可擴展性解決方案。
以太坊最大的挑戰：可擴展性問題
區塊鍊網絡尤其是以太坊的可擴展性； 指的是網絡在不對其運營產生負面影響的情況下容納大量交易的能力。
可擴展性；區塊鍊網絡支持高交易量和處理大量交易的能力。因此，每秒可以處理許多事務（TPS）的區塊鍊網絡被認為是可擴展的，而交易量低的區塊鍊網絡被認為可擴展性差。
可擴展性的主要目的是在不犧牲去中心化或安全性的情況下提高交易速度（更快的精度）和吞吐量（每秒更高的交易量）。
深入探究問題：可擴展性三部曲
在解釋可擴展性三元組之前，先了解一下區塊鏈三元組是很有用的。可擴展性是區塊鏈處理更多交易量的能力。安全性是區塊鏈保護數據免受各種類型攻擊和防止雙重支出的能力。最後，去中心化是網絡的去中心化程度，確保沒有中央實體控製網絡。
可擴展性三元組； 它指的是區塊鍊網絡目前的局限性，直到現在還不能同時提供高水平的可擴展性、安全性和去中心化。區塊鏈項目可以只關注以下三個選項之一：
1：以低去中心化成本創建安全且可擴展的網絡。
2：以低安全性為代價優先考慮去中心化和可擴展性。
3：以低可擴展性為代價確保高安全性和體面的去中心化。
以太坊顯然選擇了選項3。但以太坊的核心社區非常清楚可擴展性的必要性。
以太坊提高可擴展性的努力
以太坊之前使用的工作量證明(PoW) 共識算法每秒只能處理15 筆交易(TPS)。以太坊目前正按計劃實施必要的更新以增加TPS 容量。
例如; Merge 將以太坊從PoW 共識算法轉移到權益證明(PoS) 共識算法，一直是專注於此目的的更新之一。因此，效率相對提高的網絡每秒可以處理40 筆交易。即將到來的以太坊匯總和分片匯總計劃將其增加到4,000 和100,000 筆交易。
由於以太坊更新耗時，許多其他獨立項目也應運而生，以解決可擴展性問題。這些項目也稱為第2 層解決方案。這些解決方案是專門為解決以太坊的可擴展性限製而設計的平台或網絡。第2 層解決方案通常利用以太坊的安全機制，有自己的機制來增加吞吐量。
流行的第2 層解決方案有哪些？
第2 層解決方案也稱為“鏈下可擴展性解決方案”，因為它們在主網絡之外處理交易。有四個核心解決方案：嵌套區塊鏈、狀態通道、匯總和側鏈。讓我們仔細看看這些可擴展性解決方案中的每一個。
嵌套區塊鏈
嵌套區塊鏈； 它是一種第2 層區塊鏈架構，其中一個區塊鏈位於另一個區塊鏈中。這種設計被設想為一種“父子”關係，其中“父”區塊鍊是主要或外部區塊鏈，“子”區塊鏈作為次要或內部區塊鏈嵌入其中。
在該方案中，內部區塊鏈負責處理某些交易或數據。相關區塊鏈的區塊鏈接到外部區塊鏈的區塊。因此，創建了一個層次結構。
嵌套區塊鏈； 當特定交易或數據類型需要比主區塊鏈所能提供的更具體的處理或安全措施時，它會很有用。
第2 層解決方案通過將一個區塊鏈嵌入另一個區塊鏈而不影響主區塊鏈的安全性和效率來滿足這些特定需求。嵌套區塊鏈的例子有OMG Plasma 和Gluon Network。
狀態通道
狀態通道是另一種類型的以太坊可擴展性解決方案。狀態通道使雙方能夠處理交易，而無需主區塊鏈（以太坊）驗證每筆交易。這些渠道充當多重簽名智能合約，僅在相關方授權時執行。
狀態通道； 簡單來說，它就像是雙方為特定目的而建立的私人的、臨時的溝通渠道。在主區塊鏈上記錄每筆交易可能既費時又費錢。狀態通道可以執行多個操作而不需要這個。
進行鏈下交易的狀態通道可實現更快、更高效和更具成本效益的交易，同時保持底層區塊鏈技術的安全性和免信任性。用戶可以享受近乎即時的交易，並通過狀態通道顯著降低交易費用。
這使得區塊鏈技術在更廣泛的應用中更容易獲得和實用。狀態通道的例子有Raiden Network、Connext Network 和Celer Network。
匯總
Rollups 是一種以太坊可擴展性解決方案，可處理鏈下交易，從而提供更快、更具成本效益的交易。在匯總中，交易數據被聚合成一個塊並發送到以太坊主鏈。
在這裡，智能合約執行並將堆棧保存為單個事務。這個過程減少了以太坊網絡必須處理的交易數量，使網絡更快、更高效。
Rollups 有兩種形式：optimistic rollups 和zk-rollups。 Optimistic rollups 使用欺詐證明來驗證鏈下交易，而zk-rollups 使用零知識證明來提供額外的隱私和安全層。
由於有效解決了以太坊網絡的可擴展性問題，rollups 非常受歡迎，它可以實現更快、更便宜的交易，同時保持區塊鏈的安全性和免信任性。
通過採用匯總，以太坊可能每秒處理數千筆交易。這為去中心化應用程序(Dapps) 開闢了新的可能性，同時使以太坊更易於訪問和實用，可用於更廣泛的用途。 Optimism匯總的例子有Arbitrum、Boba Network 和ImmutableX； zk-rollups 的例子有zkSYNC、Loopring、dYdX 和StarkNet。
側鏈
與上述所有三種方法一樣，側鏈處理主鏈之外的交易，提供更快、更高效的交易。側鍊是連接到以太坊主網絡但獨立運行的獨立區塊鏈。
這; 這意味著側鏈驗證的交易由單獨的共識機制處理。為了使側鏈有意義，這種機制必須比主網更快、更便宜。這也帶來了潛在的安全風險。
用戶需要信任共識機制和側鏈的安全性。因此，側鏈上的交易可能不如以太坊主網絡上的交易安全或去中心化。
除了用於從以太坊網絡卸載某些類型的交易外，側鏈還可以用於開發主網上尚不可用的新特性或功能。因此，區塊鏈空間中的更多實驗和創新可能成為可能。側鏈的例子有Polygon、Skale、xDAI 和Palm。
登村更新是什麼？
以太坊旨在通過其未來更新解決可擴展性問題。其中一項更新是Cancun-Deneb (Decun)。登村更新； 它有望提高以太坊網絡的可擴展性、安全性和可用性，使其既“更強大”又“能夠處理更高的交易量”。
Dencun 代表了繼最近激活上海之後對以太坊執行層的額外更新。更新的核心是EIP 4844，也就是眾所周知的“proto-danksharding”。增加數據“丟棄”的空間旨在擴展區塊鏈並降低第2 層匯總的費用。
雖然以太坊通過其股權證明共識算法朝著成為可持續區塊鏈邁出了重要一步，但它現在的目標是通過新的更新來解決可擴展性問題。通過這些更新以及Layer-2 解決方案，我們可以期待以太坊的潛力擺脫當前的限制。
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