隨著 DeFi、NFT 及遊戲的迅速崛起，以太坊 (ETH) 網路發生了嚴重壅塞，因此正積極開發多種擴容解決方案，以兼顧需求與安全性。本文將探討 layer 2 解決方案，例如側鏈、Plasma、State Channels、Validium 等的優勢。
但在此之前，先簡單了解什麼是 Layer 1 和 Layer 2 解決方案。
什麼是 Layer 2 擴容解決方案？
Layer 1 是每條區塊鏈的基礎網路結構，Layer 2 則是建立在基礎網路上的延伸方案，用來協助處理更多交易與數據。
主網會獨立驗證和完成所有鏈上交易，不需仰賴其他網路，而 Layer 2 則像是主網的延伸或次級架構。
各個基礎網路都有自己的共識機制，如工作量證明（PoW）或權益證明（PoS），Layer 1 協議也會有原生代幣，用於支付手續費。
以太坊現已轉型為 PoS，這有助於新鏈分攤 Layer 1 壓力，減少壅塞，但完全部署尚需時日。期間，Layer 2 方案正持續推動區塊鏈擴容。
像側鏈、Optimistic Rollup 等 Layer 2 方案，針對以太坊擴容有明顯好處，以下會詳細介紹。但在進入主題前，先了解 Layer 2 的原理：它會將大量交易打包處理後，再將交易證明送回主網，這稱為「鏈下調用」，能有效減輕主網負擔。
因此，L1 著重於數據可用性、安全和去中心化，L2 則專注於擴容。
側鏈
層 2 側鏈是獨立的以太坊虛擬機（EVM）區塊鏈，與主鏈平行運作。
它們擁有自己的驗證節點，負責確認與處理交易、添加區塊，並維持自己的共識規則，例如權益證明（PoS）或授權證明（PoA），以提升交易效率。
儘管側鏈具備 EVM 相容性，能支持更複雜交易，但其中心化程度較高，也有獨立的共識機制，因此不會依賴 Layer 1 或其他 Layer 2 解決方案。
相關加密專案如 xDai Chain 和 POA Network 都提供側鏈服務。
狀態通道與支付通道
這可能是以太坊擴容最重要的 Layer 2 技術之一，屬於多重簽名合約，參與者能快速、高頻率地在鏈下交易，僅需於必要時回到 Layer 1 進行最終結算。
狀態通道可處理更複雜的互動（如遊戲），支付通道則負責雙方間的小額付款，讓大量微支付以低成本實現高頻交易。
如 Raiden、Perun 和 Celer 等專案，皆在以太坊應用狀態通道技術。
Plasma
Plasma 鏈，又稱子鏈，是錨定於以太坊主網的小型鏈，運作方式類似 ETH 主網的精簡版。
它們結合密碼學驗證與智能合約，讓部分交易能轉移至主網處理，減輕主鏈壓力。
雖有自有的區塊驗證機制，但 Plasma 鏈會定期向以太坊主網報告並利用主網安全性來解決爭議，從而實現高吞吐量、低成本的資產轉移與付款。
LeapDAO、OMG Network 等專案都已導入 Plasma 方案，協助 dApp 整合。
極樂 Rollup（Optimistic Rollups）
這類 Layer 2 方案平行於以太坊主鏈，允許大批量、低成本的交易在 Layer 1 外進行，但所有交易最終仍提交至主網確保安全。
Optimistic Rollup 可提供百倍以上的擴容，因為它不直接執行所有運算（而運算是以太坊鏈上最昂貴的部分）。隨著以太坊分片技術推進，擴容效果還會更好。
當交易被質疑或有爭議時，Optimistic Rollup 才會執行運算進行欺詐檢查；若交易無異議則預設有效。方案採用保證金制度，如檢驗為惡意交易則沒收押金，正確一方則獲得獎勵。
既支援智能合約也適合單純付款，非常適合 DeFi 生態，代表專案有 Cartesi、Arbitrum、Optimism 等。
零知識 Rollup（ZK-Rollups）
零知識 Rollup 以鏈下批量打包交易，產生加密證明（SNARK），然後將有效性證明遞交 Layer 1 主鏈。
零知識 Rollup 的智能合約會追蹤所有 Layer 2 交易狀態，並隨證明資料一同更新。驗證區塊僅依賴有效性證明，不必逐筆檢查完整交易資料，因而省略大量 Gas 與數據。
因為 Layer 2 智能合約自主驗證交易，Layer 2 轉移資產到 Layer 1 不會有延遲，提供去中心化與資安下的快速最終性。不過部分方案不支援 EVM，且對 dApp 開發來說運算負擔高。
ZKSwap、zkSync 等多個專案均落實這種解決方案。ZKSwap 作為 Layer 2 DEX 擁有高吞吐量與零 Gas 費用，zkSync 則是無信任、低成本的可擴展支付協議，讓 DeFi 錢包如 PayPal 一樣可大規模應用。
這兩種 Rollup 都是以太坊 Layer 2 擴容理想選擇，但如 Harmony、Horizen Bridge 功能，進一步拓展以太坊與幣安智能鏈等跨鏈的 DeFi 應用。
Validium
這種有效性證明用戶鏈，不會將數據儲存在以太坊 Layer 1，可達每條 Validium 鏈每秒 1 萬筆交易，且可多條鏈與主鏈平行運作。
不像高價值 dApp，Validium 不會受到經濟攻擊（主要提升資本效率），且沒有提領延遲，但支援的智能合約功能有限。
像 StarkWare、Loopring 等專案皆有將 Validium 應用於以太坊 Layer 2 擴容。值得一提的是首個 NFT Layer 2 擴容方案 Immutable X，結合 Validium 和 ZK-Rollup，無 Gas 費用下每秒達 9000 筆交易速度。