Ethereum二層（layer2）擴容是怎麼回事？Optimism、xDai、OMG和Loopring等項目之間又有什麼區別？接下來我們將回答這些問題。
擴容的必要性
自以太坊網絡推出以來，以太坊的擴容是討論最多的話題之一。關於擴容的爭論總是在以太坊網絡出現重大擁堵後上演。
最早出現這樣的爭論是在2017年的加密牛市，名聲不那麼好的CryptoKitties與ICO，堵塞了整個以太坊網絡，造成gas費的大幅飆升。
今年，網絡擁堵又來了，且更為嚴重，這一次是由DeFi和流動性挖礦的火熱造成的。有一段時間，即使支付高達500多gwei的gas費，也會出現一時無法驗證交易的情況。
說到以太坊或其他區塊鏈的擴展，主要有2種方式：擴展基礎層本身（layer 1），或將部分工作放到layer2上，以實現網絡的擴容。
Layer1擴展 VS Layer2擴展
Layer1是標準的基礎共識層，目前幾乎所有的交易都在這一層結算。「層」的概念不是以太坊特有的，其他區塊鏈也有這樣的概念，如Bitcon或Zcash。
Layer2是建立在Layer1之上的另一層。這裡有幾個重要的點。Layer2不需要對Layer1進行任何改變，只需利用Layer1現有的組成部分（如智能合約）建立在它之上即可。Layer2還可通過將其狀態錨定到Layer1來享用Layer1的安全性。
以太坊目前在其基礎層（Layer1）上每秒可以處理約15筆交易。Layer2的擴展可以大幅增加交易數量。根據解決方案，能達到2000-4000 筆交易/秒。
那Ethereum 2.0呢？那也是對以太坊進行擴容的嗎？
是的，Ethereum 2.0引入了POS和分片，這將大幅提高基礎層的交易吞吐量。
這是否意味著Ethereum 2.0發布後，我們就不需要Layer2的擴展了？
並非如此，即使有了分片，Ethereum仍然需要Layer2的擴展，以便在未來能夠處理每秒數十萬甚至數百萬量級的交易。
這也是著名的「可擴展性三難」問題。理論上，我們可以跳過layer2，專注於擴展基礎層，但需要高度專業化的節點來處理增加的工作量，這樣會造成更高程度的中心化，從而降低網絡的安全性和抗審查性能。
保證可擴展性決不能以犧牲安全性和去中心化為代價，在未來的發展中我們只能採用Layer1和Layer2擴展相結合的方式。
Layer2擴展解決方案
Layer2擴展是指通過處理鏈下交易（layer1鏈外）來幫助提高Layer1性能的解決方案的統稱。Layer2主要是可以提高交易速度和交易吞吐量。除此之外，還可以大大降低gas費。
當涉及到具體的擴容解決方案時，有多種選擇。其中一些方案目前就可以使用，並且可以在短、中期內提高以太坊網絡的吞吐量。
一些擴展解決方案是針對特定應用的，例如，支付通道。其他的方案比如Optimistic Rollup，可以用於任何任意合約的執行。
為了更好地理解這些差異，讓我們來探討一下最流行的layer2擴展解決方案。
通道
通道是最早被人們廣泛討論的擴展解決方案之一，它可以讓參與者在鏈外進行多次交易，而同時只向基礎層提交兩個交易。
最受歡迎的通道類型是狀態通道及其子分類——支付通道。
雖然通道具有每秒輕鬆處理數千筆交易的潛力，但它們也有一些缺點：它的參與不是開放的，參與者必須是提前被知悉的，用戶必須在多籤合約中鎖定自己的資金。最重要的是，這種擴展解決方案針對特定應用，不能用於擴展通用的智能合約。
在Ethereum上使用狀態通道的項目是Raiden，支付通道的概念也被比特幣的閃電網絡所使用。
Plasma
Plasma是最初由Joseph Poon和Vitalik Buterin提出的一個layer2擴展解決方案。它是一個在以太坊上構建可擴展應用的框架。
Plasma利用智能合約和Merkle樹可以創建無限數量的子鏈，即以太坊區塊鏈的副本。
將交易從主鏈卸載到子鏈中，可以實現快速和便宜的交易。但Plasma的一個缺點是，對於想要從layer2提取資金的用戶來說，等待時間會很長。Plasma與通道類似，不能用於擴展通用的智能合約。
OMG網絡建立在他們自己的Plasma上，稱為MoreViable Plasma。而Matic Network是另一個使用改編版Plasma框架的平臺。
側鏈
側鏈是兼容以太坊的獨立區塊鏈，有自己的共識模型和區塊參數。
與以太坊的互操作性是通過使用相同的EVM（以太坊虛擬機）來實現的，因此部署在以太坊基礎層的合約可以直接部署到側鏈上。xDai 就是這樣一個側鏈的例子。
Rollups
Rollups通過將側鏈交易捆綁或 "滾動 "到一個交易中，並生成一個加密證明，也就是SNARK（簡潔的非交互式知識論證）來提供擴展。只有這個證明才會提交給基礎層。
使用Rollups，所有的交易狀態和執行都在側鏈中處理。以太坊主鏈只存儲交易數據。
有2種類型的Rollup。Zk rollups和Optimistic rollups。
Zk rollups雖然比Optimistic rollups更快、更高效，但並沒有為現有的智能合約提供一個簡單的方式來遷移到layer2。
Optimistic rollups運行一個名為OVM（Optimistic Virtual Machine）的EVM兼容虛擬機，它允許執行與以太坊上相同的智能合約。它能夠使現有的智能合約更容易維護其可組合性，這在所有主要的智能合約均已經過battle測試的DeFi中極為重要。
運用Optimistic rollups的主要項目之一是Optimism，它們的主網很快就發布。
談到Zk rollups，Loopring和Deversifi是建立在layer2的去中心化交易所的好例子。除此之外，還有ZkSync實現了可擴展的加密支付。
Rollups的可擴展性也可以被以太坊2.0放大。事實上，由於rollups只需要擴展數據層，所以可擴展性在Ethereum 2.0階段1(關於數據分片)中就可以獲得巨大的提升。
總結
儘管有一系列layer2擴展解決方案可供選擇，但看起來以太坊社區傾向於主要通過rollup和以太坊2.0 階段1的數據分片進行擴展的方法。
這方法也在Vitalik Buterin最近發表的一篇名為 "A rollup centric Ethereum roadmap "的文章中得到了確認。