狀態通道

概念和功能

狀態通道是一種Layer 2擴容方案，允許在有限數量的參與者（通常爲兩人）之間進行安全高效的鏈下交易。支付通道（如比特幣的閃電網絡）是專門爲貨幣交換而設計的狀態通道的經典例子。

更多內容：什麽是比特幣閃電網絡？

在狀態通道中，參與者首先在鏈上存入一定數量的加密貨幣，在區塊鏈之外創建一個多重簽名錢包。隻要他們的餘額不是負數，就可以直接進行交易而無需礦工或主鏈的參與，通過髮送形式爲[轉換次數，金額，簽名]的狀態更新進行交易。

參與者若想關閉通道，就需要曏主鏈提交最後的狀態更新來執行退出操作，主鏈會對更新進行驗證併將最終餘額轉回給各方。爲了確保安全性和防止欺詐性退出，存在一個挑戰期。挑戰期內，其他參與者可以對初始退出進行挑戰。

狀態通道可以應用於其他類型的狀態轉換，如游戲或智能合約的執行，前提是主鏈可以驗證其正確性。狀態通道能夠即時確認交易，交易費用低且構建方式相對簡單，適用於支付和游戲等多種用例。

用例

得益於狀態通道所具有的即時交易確認、低費用和高效的鏈下交易等諸多優勢，它已被廣泛用於多種場景，包括：

• 支付：支付通道（如比特幣的閃電網絡）是一種流行的Layer 2解決方案，可實現安全快速的鏈下交易，用於貨幣的兌換。

• 游戲：狀態通道可以促進安全的鏈下游戲體驗，玩家可以將其操作作爲交易提交給彼此，而無需經過主鏈。

• 智能合約：狀態通道也可用於在鏈下執行智能合約，減少主鏈負載，衕時保持所需的安全性和效率水平。
  盡管狀態通道具有諸多優點，但要安全實施狀態通道併不容易，需要仔細關註相關案例和潛在漏洞。

側鏈

概念和功能

側鏈是區塊鏈網絡的一種擴容方案，獨立於主鏈運行，用於提高主鏈的性能。側鏈有自己的驗證者和操作者，以及實現主鏈和側鏈之間資産轉移的跨鏈橋。側鏈還可以對區塊頭進行快照併髮送到主鏈以防止分叉。

要將資産從主鏈轉移到側鏈，參與者需要在主鏈上鎖定其資産，併在側鏈上提供鎖定的證明。要在主鏈上解鎖資産，他們需要在側鏈上髮起退出操作併提供退出證明。

盡管繼承了主鏈的安全性來防止分叉，側鏈仍然容易受到無效狀態轉換攻擊，即驗證者相互勾連創建無效區塊併竊取其他參與者的資金。大多數側鏈在設計時都假設絶大多數驗證者是正直的。

用例

側鏈用於提高主鏈的可擴展性和效率，適用於多種場景，包括：

• 減少主鏈交易負載：側鏈可以處理主鏈的一部分交易，以減少主鏈的負載併提升其性能。

• 執行實驗性功能：側鏈可以作爲新功能和相關升級的試驗場，而不會影響主鏈的穩定性。

• 可定製的區塊鏈應用：側鏈可以針對特定用例或行業進行定製，實現定製化的區塊鏈應用，而不會使主鏈過載。
  盡管側鏈是區塊鏈網絡的一種擴容方案，但它們併不被看作是一種Layer 2擴容方案。Layer 2擴容方案是運行於主鏈之上的特定類型的擴容方案。

盡管存在潛在的安全風險，側鏈仍然是區塊鏈生態繫統的重要組成部分，可以增強主鏈的可擴展性和靈活性。

Rollup（Optimistic Rollup和ZK-Rollup）

概念和功能

Rollup是一種Layer 2擴容方案，它將多筆交易組合或“彙總”成一個單一的證明併提交至主鏈。Rollup有兩種類型：Optimistic Rollup和ZK-Rollup。二者都可以提高交易吞吐量併降低gas費，但在驗證方式和維護安全性方麵有所不衕。

Optimistic Rollup

Optimistic Rollup依賴於一種“樂觀”的假設機製，即交易在未經證明無效之前即是有效的。這種方式使用一種稱爲“欺詐證明”的爭議解決機製，允許用戶對交易髮起挑戰。如果一筆Rollup交易被確認無效，它將被重新執行，髮起挑戰的用戶可以穫得獎勵。

ZK-Rollup

ZK-Rollup使用零知識證明（zk-SNARK）來提供交易的密碼學驗證，確保其在提交到主鏈之前是有效的。這種方式消除了對爭議解決機製的需求，因爲無效交易無法被包含在Rollup中。

用例

Rollup是當前最有前景的Layer 2擴容方案，由於其安全性和高效性而備受關註。它具有以下優點：

• 提高數據可用性：Rollup要求在快照塊時將完整塊或狀態作爲參數傳遞，從而確保數據不會被隱藏。

• 狀態轉換驗證：Rollup提供zk-SNARK（針對ZK-Rollup）或欺詐證明（針對Optimistic Rollup）來證明狀態轉換的正確性，防止創建無效區塊。

• 無分叉：Rollup中的分叉選擇規則始終優先選擇包含最後一個快照區塊的鏈，防止分叉的産生。

• 降低gas成本：Rollup顯著降低了鏈上驗證的gas成本，使其比鏈上交易更高效。

• 及時退出：如果Rollup操作者相互合作，則可立即執行退出操作。

Rollup實例

Optimism是以太坊網絡上主流的Optimistic Rollup技術的具體實現，旨在擴展智能合約和去中心化應用（dApp）。

zkSync是以太坊的ZK-rollup解決方案，專註於提供低成本、快速和安全的代幣轉移方式。

Plasma

概念和功能

2017年，Joseph Poon和Vitalik Buterin首次提出Layer 2擴容方案Plasma。它在主鏈中創建了多個子鏈，每個子鏈都作爲一個單獨的區塊鏈運行，可以獨立處理交易。該方案減少了主鏈的負載，提高了整體交易吞吐量。資産可以通過智能合約繫統在主鏈和子鏈之間轉移。

Plasma鏈依靠Merkle樹和欺詐證明來確保鏈下交易的安全性和完整性。Plasma的設計模型分爲多個類別，包括Minimum Viable Plasma（MVP）、Plasma Cash、Plasma Debit和More Viable Plasma（MoreVP）。每種類別在安全性、效率和可用性方麵進行了不衕程度的權衡，以滿足特定的用例和應用需求。

Plasma的優勢

• 可擴展性：Plasma鏈可以獨立於主鏈處理大量交易，極大地提高了整體交易吞吐量。

• 降低交易費：將交易轉移到Plasma鏈可以降低鏈上交易的相關費用。

• 可定製性：每個Plasma鏈都可以擁有自己的共識機製和規則，允許針對特定用例定製解決方案。

• 安全性：Plasma鏈繼承了主鏈的安全性，衕時使用欺詐證明來確保鏈下交易的完整性。

用例

Plasma具有多種優勢，具有多種用例：

• 去中心化交易所（DEX）：Plasma可用於創建高吞吐量、低延遲的去中心化交易所，而不會阻塞主鏈。

• 游戲和NFT：Plasma鏈可以支持可擴展和高效的游戲平颱和非衕質化代幣（NFT）市場。

• 物聯網和供應鏈：Plasma可以實現覆雜供應鏈生態繫統中的實時數據處理和資産追蹤。

Plasma實例

• OMG Network（前身爲OmiseGo）：基於Plasma的以太坊擴容方案，專註於實現快速、低成本的代幣轉移和去中心化交易功能。

• Matic Network（Polygon的前身）：基於Plasma的以太坊側鏈，提供了一個創建可擴展和高效的dApp的平颱。Polygon是一個多鏈擴展解決方案，還支持其他Layer 2技術，如ZK-Rollup和Optimistic Rollup。