关于以太坊未来的演进？

以太坊是最受用户和开发者欢迎的区块链，TVL 在 DeFi 和 NFT 上的总投资已经超过 550 亿。 然而，如此高的使用率也给以太坊网络带来了严重的问题，尤其是其可扩展性。 目前的网络平均每秒可以处理 13.5 笔交易，同时保持理想的去中心化水平。

近年来，以太坊的可扩展性开发了很多新的方式，现在正在进行更多的探索。 这些解决方案包括状态通道、promes、willydim、循环和侧链。

尽管它们可以分为不同的类别，但实际上并没有太大区别。 一些基本思想在本质上是相同的，而且往往是基于以前的思想。

以太坊扩容解决方案

以太坊扩展解决方案示例。 （*侧链可以扩展以太坊，但不能受益于以太坊的安全性）

状态通道

状态通道是扩展以太坊最早和最简单的方法。 其核心思想是链下处理交易，只将最终结果返回主网。 这将减少到主网络的不必要的中间流量，从而减少网络可能的拥塞。

状态通道用户流。 以太坊交易的数量可以减少到 2 - 打开和关闭通道。

以下是链下交易在后台的工作方式。 想象一下，两个客户 A 和 B 想在他们之间转账。 A给B 10元，B给A 5元，A给B，B给20元。 如果A同意A在一笔交易中总共给B 10-5+20=25，而不是将这3笔交易分别发送给B。

总结一下这个思路，一群人可以打开一个状态通道，并将资金锁定在主网上的多个签署的智能合约中。 他们之间可以在链下完成交易，只有在他们同意去货币并关闭通道后，他们才会将最终状态更新到以太坊。

状态通道主要是在两方就另一方的行为达成一致时使用的微交易和支付。 由于没有足够的扩展来支持智能合约，dApps 往往包含许多终端用户，这使得双方之间的协议更加复杂。

人们通常可以通过以太坊或状态通道与智能合约 dApp 交互，在每个网络中创建不同的事实。

Plasma 定期向以太坊发布 Merkle 根状态哈希。 在有人提供虚假证据并质疑其有效性之前，所有状态更新都将被视为有效。

Plasma 链只是一个独立的区块链，由运营商运营，定期将检查点存储到以太坊网络。 这些检查点充当 Merkle 根哈希以提高气体效率。 这意味着在使用以太坊级别验证 Plasma 链的状态更新是否正确时，所有交易计算都可以卸载到 Plasma 链上。

为了确保正确的状态转换，Plasma 使用了反欺骗机制。 每次轮班都被认为是真实的，除非有人在此期间提出异议（提供轮班无效的证据）。 任何错误的状态转换都将被丢弃，新的转换基于先前的正确转换。

等离子工作得很好。 但是，问题之一是操作员是否无法正常工作或恶意操作。 如果运营商不再提供业务信息，则没有人可以生成取消状态转换的证明。 所以，如果运营商的恶意操作以太坊官方网站，比如盗取其他账户的钱，最终都会被主网所接受。

在此示例中，为所有用户执行“大规模退出”计划，以使用 Plasma 生态系统中的最新有效状态。 然而，所有状态数据都被传输到以太坊，导致网络拥塞。

此外，非EVM兼容性也是一个问题。 通用智能合约没有明确的所有权结构，即每个人都可以在这种状态转换中取得进步，从而使合约无法离开。

Validium 发行 Merkle 的根状态哈希和 ZK 证书作为以太网上的检查点。 使用 ZK 证明验证状态的更新。

Validium 也在自己的区块链上运行，向以太坊发布 Merkle 根状态哈希，这与 Plasma 类似。 两者最大的区别在于状态更新确认机制。 Plasma 依赖于防伪机制，而 Validium 是通过零知识证明（ZK）来验证的，例如 ZK-SNARK 和 ZK-STARKs。

ZK 验证是将生成的计算和状态更新提交给以太坊，以保证状态转换的有效性。 虽然 ZK 证明的复杂生成过程可以在链下完成，但链上的验证却非常简单。 这样，Validium 可以在更新以太坊和证书的状态后立即做出决定。

但由于其加密算法的复杂性，ZK和EVM的字节码存在一定的兼容性。 因此，目前的Validium应用只能用于一些简单的操作，比如代币转账，只需要简单的加减法。

数据可用性仍然是 EVM 不兼容的问题。 Validium仍然依赖数据存储在DAC（DAC）链下，以确保业务数据始终可以重构为完整的区块链。 但这为安全模型增加了一种新的信任，因为即使交易对手是去中心化的，也必须相信交易对手始终有效。

Rollups 发布状态根和压缩交易信息（ZK Rollups 中的 ZK 证明）。

Rollup 解决了数据可用性问题。 它们可以被视为下一代 Plasma 和 Validium。 除了状态更新（ZK Rollup 的 ZK 认证）之外，交易信息在以太坊中以 calldata 的形式发布。

这意味着只要将所有调用数据提交给以太坊，就可以重建当前的区块链状态。 因此，我们不再需要依赖DAC等第三方来存储状态树。

rollups 主要有两种类型：optimal rollups 和 ZK rollups。

乐观汇总

与 Plasma 链类似，Optimistic rollups 认为状态转换在受到挑战之前是有效的。 任何人都可以质疑并声称在以太坊的“验证协议”中使用了“验证协议”，并声称系统的状态更新是错误的。

有多种防止欺骗的方法：

Optimism 证明以太坊通过一次交互对一条链上的所有 L2 交易进行验证。 这种做法可以立即防止欺诈，但会造成巨大的gas计算成本。

Arbitrum 通过多个循环执行反欺骗，对“操作码”执行二进制搜索以查找无效的过渡状态更新。 这条链只有一个操作码，这意味着需要更少的gas。

最后，反欺骗可以确保以太坊上发布的状态高效且完全可重构，而无需信任外界。

Optimistic rollups 也兼容 EVM，这意味着所有 dApp 都可以轻松移植到以太坊，无需任何代码修改。 这使得 Optimistic Rollup 成为以太坊的扩展解决方案。

ZK Rollup

ZK rollup 是 Validium 和数据可用性的结合。 该链定期将其哈希状态和压缩交易数据提交给以太坊，并使用有效性证明来验证状态转换。

和 Validium 一样，ZK Rollup 在 EVM 中与 EVM 的兼容性不是很好，因为在完整的 EVM 环境中需要几个小时才能生成一个证明。 使用 EVM 或 ZK-EVM 实现 ZK rollup 的项目是 EVM 兼容性和性能之间的权衡。 实际上，Vitalik 将 ZK-EVM 分为 4 种类型，即 EVM 等价于 EVM 和部分兼容的 EVM。

不同类型的 ZK-EVM

目前只有 Type 4（比如 zkSync 和 Warp）和 Type 3（比如 Scroll 和 Polygon Hermez），这是一种有效的方式，因为 EVM 的角色在使用 ZK 证明时需要更大的灵活性。 但是，随着以太坊对ZK-SNARK的使用越来越广泛，研发越来越多，我们可以预见Type 2和Type 1 ZK-EVM会越来越流行。

侧链

侧链是一个独立的区块链，有自己的区块参数和共识机制。 他们可以通过以太坊之间的双向桥梁进行通信。 然而，与其他扩展解决方案不同，侧链不会向以太坊发布任何交易或状态数据； 因此，请不要继承以太坊的安全性。

因为侧链有自己的区块参数，所以它们可以轻松支持比以太坊更高的吞吐量，例如，缩短区块时间或增加区块大小。

然而，为了实现这些目标，它们是以安全性和去中心化为代价的，例如拥有中央验证器或需要高端计算机硬件。 因为以太坊的长期目标是去中心化和安全性，所以侧链一直不是以太坊基金会的主要目标，尽管它们被视为减少以太坊业务的最有效方式。

扩展解决方案的未来

过去的扩展方案是一个持续的改进，它解决了以前扩展设计中的一些重要问题，例如状态转换的确认和数据的可用性。 在目前的情况下，rollup 被认为是以太坊安全性和 EVM 兼容性最先进的扩展，可以满足一般应用。 然而，Rollup 有很多可以改进的地方，以进一步提高安全性、去中心化和可扩展性：

Decentralized Rollup Orderer - Rollup 可以使用类似 PoS 的方法来选择排序者，从而降低集中化和审计的风险。

Rollups 之间的直接通信通道 - Rollups 之间的桥梁和消息传输不需要以太坊作为中介，可以提高用户体验并降低交易成本。

虽然像Rollup这样的链下扩容方案可以实现多次扩容，但以太坊也有自己的方案，即通过ETH升级实现底层扩容。 以太坊切片是一个里程碑式的更新，通过集成 Rollup 提高了以太坊的可扩展性。

Slicing 是 Rollup 数据可用性的一层，64 条 Ethernet2.0 区块链中的一部分可以作为 Rollup 的“数据仓库”，将哈希根分发给 Rollup。 理论上以太坊官方网站，切片和滚动可以让以太坊的产能达到 100,000 TPS。

代码可以拆分，其他区块链可以运行 EVM 字节码和类以太网智能合约。 然而，由于以前的分片链利用了巨大的吞吐量，这种实现的实际需求尚未确定。

凭借足够的可扩展性，以太坊可以为目前正在使用的 Visa 等 web2 服务提供高业务吞吐量。 在财务上，这是重要的一步。

在加密行业，要想抓住下一波牛市机会，就必须要有一个优质的圈子，让大家保暖，保住洞察力。 如果你一个人，茫然地环顾四周，发现没有人，在这个行业坚持下来其实是非常困难的。