在许多情况下，为了提升可扩展性而提议的Layer-1改进方案和Layer-2改进方案，其实都在做相同的事。这篇帖子将通过一些例子和直觉知识来考虑这些案例。
无状态客户端
请参阅TheStatelessClientConcept了解无状态客户端的背景知识。概括一下，无状态客户端的工作方式是：让全节点仅存储状态的根哈希值，使用与区块一起发送的默克尔分支，来证明状态读写已经正确地执行了。但是无状态客户端可以有两种实现方式，一种是对区块链协议的修改），或者是对特定合约做点改变，用代码来保证合约只有一个哈希值作为其状态，任何对状态的改变都需要有默克尔证据。值得注意的是，在这两种情况下，用来改进可扩展性的行为都是一样的，只是实现不同，一个是对区块链全节点行为的改变，一个是作为可选的应用层改变。
Vitalik持有的ETH已经价值4.749亿美元:ETH的价格于今日创下新高，最高达到1439美元，市值达到1600亿美元。根据Forbes Crypto的信息，以太坊联合创始人Vitalik持有33.3万枚ETH，价值已经达到4.749亿美元。[2021/1/19 16:32:46]
错误性证明
Optimisticrollup的工作方式是：让系统存储一系列的历史状态根；添加了一个新的状态的一段时间后才将新状态最终敲定。当一个新的、包含一些交易的“包”被提交至rollup合约，交易不会在链上被验证；相反，只是把状态根添加到列表中。然而，如果外部观察者发现有的包是无效的，他们可以提交一个挑战。当且仅当如此，包才会在链上实际执行；如果包被证明是无效的，那么这个包及其后面的状态都会回滚。上述模式即是所谓的“错误性证明”。错误性证明的工作方式是：默认情况下，客户端不验证状态，而是去接受区块；只有当客户端收到网络中的消息，其中包含默克尔证明，表明特定的某个区块是无效的时候，才会拒绝区块。显然，相同的机制可以在Layer-2方案中使用，也可以在Layer1中作为对客户端效率的改进。然而要注意一点：想让Layer-1的错误性证明和rollup拥有一样的特性，对数据的共识和对状态的共识需要是分离的过程。否则，创造区块的节点在发布其区块之前，需要自己验证最近的所有区块，这可能会限制可扩展性的增益。
Vitalik：提高首次读取存储和账户访问的gas可以极大降低处理攻击的时间:以太坊创始人Vitalik发推表示：EIP-2929提案提到：提高首次读取存储和账户访问的gas。这可以将出现DoS攻击时的最坏情况处理时间减少到之前的1/3，从而更加安全地维持高gas的限制。[2020/9/2]
签名聚合
像BLSsignatureaggregation这样的技术可以让很多签名被压缩成一个，极大地节省了数据和一些计算开销。这些技术可以用在链上，将一个区块内的所有交易组合成一笔交易。这些技术也可以用在应用层，通过交易打包机制，让许多交易打包成一个包来提交，一个签名检查器根据所有交易的哈希值和交易中声称的发送方的公钥来验证签名，然后再独立执行交易。
动态 | Vitalik Buterin 提出激励开发者的新方案：将智能合约交易手续费资助合约创建者:Vitalik Buterin 在以太坊研究论坛上发表文章，提出一种激励开发者的新方案，当开发者创建一个智能合约后，任何其他使用该合约的用户付出的交易手续费的一部分（比如说 33%），会发送给合约的创建者作为激励，而且还提出了两种关于奖励的算法，分别是线性和超线性。该想法出自于 9 月 16 日在以色列举行的 StarkWare Sessions 会议上，在探讨关于公链基础设施的开发，资金应该是通过治理和协议获得，还是说应该被独立的企业资助话题中，以太坊创始人 Vitalik Buterin 认为，「通过协议获得资金的优势是，这个方法可以获得更多的资金。而劣势也很明显，由于这类方法是中立的，所以无论利用任何机制都会被恶意攻击，之前也已经遇到过各种各样的尝试。所以这类方法的最大的挑战是想出一套合适的治理结构和其组件。然后他还举了一个例子，如果我们设置这样一个资助机制：当有人使用了某个智能合约，因此而产生的转账费的一部分会分配给该合约的创建者，这样的机制就非常的中立。[2019/9/23]
SNARK/STARK
动态 | Gravity将为难民推出自我主权数字身份平台:据btcmanager消息，内罗毕区块链初创企业Gravity为非洲难民推出证明自我主权数字身份的平台，从而帮助难民获得金融服务。据报道，该公司已经开始在肯尼亚卡库马的一个难民营部署其平台，约有80,000名用户。测试将在营地的三所学校举行，允许Gravity跟踪每日出勤率和学生的学习成绩。该公司还将与非政府组织建立密切关系，以便能够追踪可能对难民营难民生活条件产生积极影响的其他数据和指标。[2018/12/2]
SNARK和STARK可以解除客户端重新执行长时间计算的需要，因为其验证只需一个简单的证明。这个同样可以在layer1上或者在layer2上完成。
在layer1实现vs在layer2实现
金色财经现场报道 以太坊创始人Vitalik Buterin：验证节点的“4个不要”:金色财经6月3日现场报道，在今天的以太坊技术及应用大会上，以太坊创始人Vitalik Buterin做了题为“Casper与分片技术最新进展”的主题演讲。V神介绍说，验证节点不要加入跟别人一样的权益池，不要用跟别人一样的VPS，不要使用跟比人一样的操作系统；不要用跟别人一样的客户端。[2018/6/3]
在Layer1上实现有以下优势：
它对链“保留可识别性”，因为默认的基础设施能够理解可扩展性解决方案，并且解释发生了什么
它降低了Layer-2解决方案的碎片化风险
它允许网络围绕解决方案去组织基础设施，例如，为响应新的区块，自动地更新证明；交易可抵抗DoS攻击；等等
在需要有所牺牲的情况下，它为节点提供了更多的选择自由，节点可以考虑自己的需要。例如，一些客户端可能存储所有的状态，并最小化带宽，然而其他的客户端可能无状态地验证区块，并接受这样做带来的带宽损失。作为一种选择，一些客户端可能会使用基于错误性证明的验证方式去节省花销，而另一些客户端可能会验证所有状态去最大化他们的安全等级。
在layer2上实现有以下优势：
它给未来可能出现的创新保留了空间，不需要硬分叉区块链
可以最小化共识层的复杂性，尤其是在不同场景需要多种方案时，这是很大的优势
用户可以因此从拥有很强假设的应用中受益，而不必在共识安全性构造中引入这些假设
需要权衡的时候，它为应用提供了更多的选择自由，应用可以按自己的需要挑选方案。一些应用可以在链上运行，而另一些可以在rollup中运行
其他的关键点
从依赖于相同底层行为的Layer1和Layer2上获得的可扩展性增益一般是不能结合的。例如，使用错误性证明得到的可扩展性增益与使用rollups得到的可扩展性增益不会彼此叠加，因为他们根本上是实现了相同的机制，因此如果使用rollups在基础层得到了10000tx/sec，使用错误性证明达到1000tx/sec是安全的，只使用错误性证明在相同的基础层上得到10000tx/sec也是安全的。在Layer1和Layer2上做相同的事会导致不必要的基础设施膨胀，因此经常在两者中选择一个是比较合理的。例如，如果不管不顾地使用Layer2的无状态合约，那么这也会使Layer-1的状态极其昂贵，而不能去有效地实施layer-2的方案，因此，要保持较小的状态，免得layer1也需要构建无状态客户端。同样的需要注意的是，数据可用性是唯一一件可以在Layer1上可以解决、但在Layer-2上则只能依靠大幅放松的安全假设来提供的事。这是因为在数据可用性证明或者其它可用别的块和纠删码来重构一个块的替代性系统中，区块重构在很大程度上依赖于客户端一侧的随机性，而对于不同的客户端这个随机性又是不一样的，且在链上不能重复。
结论
在Layer2进行持续创新的愿望是一个很重要的论点，这驱使我自己倾向于对eth2提供一个重量级的Layer-2设计，即最小化Layer1提供的特性。然而，因为一些需要，我们想在Layer1提供一个显式的工具。根据前述理由，最重要的一件事应该就是在通用可扩展区块链的Layer1中的数据可用性，这也是为什么要完全实现eth2，而不是对已存的eth1链构建一个重量级Layer-2的路线图的主要原因。
原文链接:https://ethresear.ch/t/cases-where-the-same-thing-can-be-done-with-layer-1-and-layer-2-techniques/6111作者:Vitalik翻译&校对:haiki&阿剑
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