区块链扩展性的关键问题：是层1升级，还是层2解决方案？

为什么区块链网络面临扩展性问题？

区块链技术在保障安全性、透明度和去中心化的同时，也遇到一个悖论性的问题：其成功反而带来了自身的问题。随着网络的普及，交易速度变慢，费用上升。比特币和以太坊等主链（Layer 1）每秒只能处理15-30笔交易，而Visa等中心化系统的处理能力则高达每秒24,000笔。

Vitalik Buterin提出的“区块链三难困境”解释了这一现象：去中心化、安全性和可扩展性三者不能同时完全实现。加密项目必须在这三者之间寻求平衡。在这一点上，出现两种不同的解决方案：增强网络自身能力，或在顶层构建新系统。

现实中的差异是什么？Layer 1与Layer 2的对比

Layer 1 (基础网络)： 比特币、以太坊等网络，按照自己的协议验证和执行所有交易。安全性高，但速度有限。要提升网络性能，必须修改协议规则——这需要网络成员投票和达成共识。以太坊2.0的权益证明（PoS）转型就是此类改革的例子。

Layer 2 (上层网络)： 闪电网络（Lightning Network）、Rollup技术和侧链（sidechains）(sidechains)，都在Layer 1网络之上运行。大部分交易在这一层完成，安全性依赖于主链。速度大幅提升，费用降低，但某些用例可能受限。

###侧链（Sidechains）是什么？与Layer 2有何不同？(

侧链是独立的区块链，连接到主链，拥有自己的共识机制和规则。例如，Polygon与以太坊的关系就是如此：Polygon拥有自己的协议，不完全依赖以太坊的安全性。其优势在于更高的灵活性，缺点则是安全性略低。

Sidechain与Layer 2的区别： Layer 2解决方案在验证交易时，承担在Layer 1验证的责任，完全继承主链的安全性。而Sidechains则相对独立，更快、更便宜，但安全责任由自己承担。

截至2023年6月，Polygon网络在去中心化金融（DeFi）领域的锁仓总资产约为13亿美元，显示侧链在规模上确实发挥了作用。

Layer 1解决方案：网络如何自我增强？

分片（Sharding）)： 将区块链数据拆分成更小的部分，允许并行处理。Zilliqa就是采用此技术的例子。结果：交易速度可以成倍提升。

共识机制变革： 比如以太坊从工作量证明（PoW）转向权益证明（PoS）。权益证明使用更少能源，提升处理速度。Cardano的Ouroboros PoS和Algorand的纯PoS也采用了类似路径。

SegWit（隔离见证）(： 2017年比特币升级，将数字签名从交易数据中分离出来，有效增加了区块容量。结果：在同一块中可以处理更多交易。

) Layer 1解决方案的优劣如何？(

优点：

• 长远解决方案：网络架构得到增强
• 保持去中心化：没有中介系统
• 交易费用更低，因为网络容量真正提升

缺点：

• 挖矿者/验证者可能收入减少)PoW→PoS的转变解决了这个问题(
• 单个节点存储需求增加，可能导致中心化风险
• 由于需要网络共识，变革较慢

Layer 2解决方案：速度快但复杂

Rollup： 将交易在链外打包、压缩，作为证明提交到主链。Arbitrum和Optimism是典型代表。它们在继承以太坊安全性的同时，速度可提升百倍，费用大幅降低。

状态通道（State Channels）： 双方可以无限制地进行交易，只在开始和结束时在Layer 1记录。比特币的闪电网络（Lightning Network）就是此类方案，微支付几乎可以瞬时完成。

侧链（Sidechains）： 如Polygon等项目，属于此类。更灵活，但安全责任由自己承担。

) Layer 2解决方案的优劣如何？(

优点：

• 极大提升速度)100倍-1000倍更快###
• 显著降低费用
• 不改变Layer 1，立即部署
• 多样的技术方案(每种失败的rollup、状态通道、sidechain都能学习)

缺点：

• 分裂风险：每个Layer 2系统有自己的网络，资产转移复杂
• 流动性分散：资产在不同Layer 2中锁定，难以形成统一市场
• 用户参与门槛高：用户必须知道自己选择的Layer 2

Ethereum 2.0的未来将如何改变？

Ethereum 2.0旨在将以太坊的每秒处理能力提升至100,000笔，远超目前的30笔。将分片技术集成到主链中。

但关键是：Ethereum 2.0不会让Layer 2方案变得无用。相反，Layer 2方案将继续满足更复杂的去中心化金融应用需求。Sidechain与Layer 2的界限可能变得模糊，混合系统或将出现。

谁在使用哪些解决方案？

游戏行业： Polygon自2021年以来为游戏开发者提供专属支持。原因？NFT交易和游戏内交易在Layer 1成本高昂，Polygon更实惠。

微支付： Strike应用和THNDR Games在闪电网络上提供移动支付和游戏体验。几分钱的微支付几乎瞬间完成。

去中心化金融： Compound和Aave等项目在Polygon上运行。流动性池在这里更高效。

稳定币： DAI###1美元水平(在以太坊智能合约上运行，但在Layer 2上可以实现更快转账。

未来：是混合方案还是单一方案？

区块链的扩展未来可能同时包含Layer 1升级和Layer 2解决方案。Ethereum 2.0强化Layer 1，而Arbitrum、Optimism和Polygon等项目将在Layer 2上持续发展。

长期目标是提升Layer 2之间的互操作性)可组合性(。Sidechain与Layer 2的争论证明了每种技术方案都有其优势。或许，未来的主流解决方案将是融合两者优点的混合协议。

目前还没有一种强有力的单一方案能完全解决区块链的扩展性问题。但分片、权益证明、Rollup和侧链的协作，正为加密货币的真正普及铺平道路。

总之，Layer 1与Layer 2方案不是竞争关系，而是互补发展。两者都是让区块链技术变得实用和普及的关键。因此，未来几年投资这两类方案的项目，将成为加密生态系统最重要的基础设施。