原文是ethereum.org的官方文档，原文链接：https://ethereum.org/en/developers/docs/scaling/
本人倾情(尽力)翻译，水平有限，以原文为准。

• 扩容概述
• 前言
• 链上扩容
  • 分片
• 链下扩容
  • Layer2 扩容
  • Rollups
  • 状态通道 State channels
  • 侧链 Sidechains
  • Plasma
• 为什么需要这么多扩容方案？
• 深度阅读

扩容概述

随着使用以太坊的人越来越多，以太坊区块链也到一定的容量限制。为了降低使用成本而提出来“扩容”这一个需求。目前有多种采用不同的方法来实现扩容的解决方案正在研究、测试和实施。

扩容的主要目标是在不牺牲去中心化或安全性（关于 Eth2 的目标）的前提下，提高交易速度（更快的终结性）和交易吞吐量（每秒高交易量）。在第一层以太坊区块链上，使用需求的增长导致了交易速度变慢和gas价格高昂。所以通过在速度和吞吐量这两方面来增加网络容量是很有意义的，这是以太坊能够大规模应用的基础。

虽然提高以太坊的速度和吞吐量很重要，但是实现这些目标的扩容方案必须以保证区块链去中心化和安全为前提。保持节点的低准入门槛对于防范中心化发展和不安全的计算能力至关重要。

从概念上讲，我们首先将扩容分类为链上扩容或链下扩容。

前言

在阅读本文之前，你应该对所有基础概念有很好的理解。扩容方案这个概念是比较先进的，目前该技术没有经过实战测试，并且还在继续研究和开发。

链上扩容

这种扩容方案需要修改以太坊协议（Layer1 Mainnet），目前主要关注技术点是分片技术。

分片

分片是通过水平拆分数据库以达到分散负载目的的过程。在以太坊场景中，分片技术将通过创建新的分片链来减少网络拥塞，增加每秒交易量。采用分片技术后，验证者不再需要验证整个网络上的所有交易，从而能够减轻每个验证者的负担。

更多分片信息。

链下扩容

链下扩容方案不是在以太坊Layer1 Mainnet上实现的，它不需要更改现有的以太坊协议。其中被称为Layer2的扩容方案直接从以太坊Layer1共识中获得安全性，例如rollups或state channels。其他的一些扩容方案通过创建各种形式的新链，这些链的安全性独立于主网，比如sidechains和plasma。这些解决方案会与Mainnet进行通信，但是用不同的方式保证其安全性来达到其目的。

Layer2 扩容

这类链下扩容方案的安全性来自主网以太坊。

大多数Layer2扩容方案都是以服务器或服务器集群为中心，每个服务器或服务器集群都可以称为节点、验证者、操作员、定序器、区块生产者或类似的术语。

根据实现情况，这些Layer2节点可能由所使用的个人、企业、实体、第三方运营商或一群用户（类似主网）来运行。一般来说，交易会被提交到这些第 2 层节点，而不是直接提交到第 1 层（主网）。在一些扩容方案中，会在第2层的实例被锚定在第1层之前，将它们分成若干组。锚定之后它们会被第1层保存，不能被改变。不同的第 2 层技术和实施方案在如何实现的细节上差异很大。

一个特定的第 2 层实例可能会被许多应用程序开放和共享。或者可能由一个项目部署并专用于支持它的应用程序。

Rollups

Rollups 在区块链第 1 层之外执行交易，然后将数据发送到达成共识的第 1 层。由于交易数据存放在第 1 层的区块中，rollups 将受到本地以太坊的安全保护。

• ZK-rollups
• Optimistic rollups

了解更多关于 rollups。

状态通道 State channels

状态通道利用多重签名合约使参与者能够快速自由地进行链下交易，交易后与主链确认最终性。这种技术最大限度地减少了网络拥塞，降低了费用和延迟。目前主流的两种通道是状态通道和支付通道。

了解更多关于state channels。

侧链 Sidechains

侧链是指一个与主网并行运行且兼容EVM的独立区块链。侧链在他们自己选择的共识规则和区块参数下运行，并且通过双向桥与以太坊兼容。

了解更多关于Sidechains。

Plasma

Plasma 链是一个锚定在以太坊主链上的独立区块链，它使用使用欺诈证明（如Optimistic rollups）来仲裁争议。

了解更多关于 Plasma。

为什么需要这么多扩容方案？

• 多种扩容方案可以帮助减少网络任一部分的整体拥塞，还可以防止单点故障。
• 不同的解决方案之间可以协调工作，从而对未来的交易速度和吞吐量产生指数效应。
• 不是所有解决方案都需要直接使用以太坊共识算法，候选方案可能比现在的方案更好。
• 目前没有一种扩容方案能够满足 eth2 愿景。

深度阅读

• Up-to-date analytics on Layer 2 scaling solutions for Ethereum
• Evaluating Ethereum layer 2 Scaling Solutions: A Comparison Framework
• An Incomplete Guide to Rollups
• Ethereum-powered ZK-Rollups: World Beaters