Web3與區塊鏈技術以其重大特性席捲全球，其中一項關鍵屬性便是去中心化，也就是讓系統或流程能由分散式網路掌控，省去了對中央權威機構的需求。
隨著區塊鏈持續演進，它的採用率也水漲船高，帶動了眾多協議與專案的推出。然而，區塊鏈要邁向廣泛採用，仍有一項關鍵障礙需要克服，這正是擴展解決方案派上用場之處。
本文將探討區塊鏈擴展的兩大主要方法：Layer-1與Layer-2解決方案。區塊鏈擴展解決方案究竟是什麼？它們的作用是什麼？又如何有助於讓Web3更安全、更易於使用？讓我們一起來了解！
什麼是區塊鏈擴展性？
想像一條繁忙的高速公路，車輛以國家速限飛馳而過，但所有駕駛人在紅綠燈前都得減速停下。這說明了汽車在高速公路上能快速行駛，但接近紅綠燈時就會減速，區塊鏈的運作方式正是如此！
但不，區塊鏈處理的不是汽車，而是資訊（交易）。區塊鏈交易快速、安全又透明，但當網路上的流量過多時，速度就會大幅下降，這時擴展性便派上用場。
區塊鏈擴展性指的是網路高效處理日益增加的交易量的能力。它本質上探討的是，隨著使用者基礎與交易量的成長，區塊鏈能多好地維持快速的交易處理時間與低廉的手續費。
為何擴展性如此重要？
有限的擴展性對區塊鏈的採用構成重大挑戰，原因如下：
交易緩慢
當區塊鏈達到容量上限時，交易確認時間可能會變得慢得令人心煩。這對使用者來說相當令人挫折，也會阻礙現實世界的應用。
高額手續費
隨著壅塞程度增加，交易手續費可能飆升，這可能讓使用者卻步，不願參與網路。
可用性受限
擴展性不佳的區塊鏈，難以支援需要高交易量的複雜應用程式。幸好，開發者正不斷創新，以 address 解決擴展性挑戰。這正是為何有兩大主要方法， Layer 1與 Layer 2 solutions.
What Are Layer-1 and Layer-2 Scaling Solutions?
為解決這些擴展性問題，業界已開發出多種擴展解決方案，主要分為Layer-1與Layer-2兩大類。這些解決方案的目標，是以不同的方式提升區塊鏈網路的效能與擴展性。
Layer-1 Scaling Solution
為了提升區塊鏈的擴展性與速度，Layer-1擴展解決方案需要對原始協議進行重大修改，包括調整區塊鏈的架構與共識機制。
這些變更會直接整合進區塊鏈的核心層，目標是處理更高的每秒交易量（TPS）並提升整體效率。透過優化核心層，Layer-1解決方案試圖在不依賴外部系統或層級的情況下，提升區塊鏈的容量。
Layer-2 Scaling Solution
Layer-2擴展解決方案運行於現有區塊鏈之上，創建出額外的一層來處理交易。這些解決方案的目標，是透過將交易從主鏈卸載，來提升區塊鏈的擴展性，藉此減少壅塞並提升速度。
Layer-2解決方案在鏈下處理交易，並定期在主區塊鏈上進行結算，確保安全性與去中心化得以維持。這種做法能在不變更底層區塊鏈協議的情況下，提升交易吞吐量並降低手續費。
Layer-1擴展解決方案如何運作？
Layer-1擴展解決方案涉及對區塊鏈的基礎協議進行根本性的變更，以提升其擴展性與效能。這些解決方案的目標，是透過改善核心功能與運作方式，來提升區塊鏈的容量。
主要重點在於優化區塊鏈的架構與共識機制，以處理更高的每秒交易量（TPS）並提升整體效率。
Layer-1擴展解決方案的實例
增加區塊大小
這種直接的做法擴大了每個區塊可容納的資料量，讓每個區塊能處理更多交易。舉例來說，Bitcoin的區塊大小上限為1MB，而Bitcoin Cash則將其提高至32MB。然而，若過度增加區塊大小，可能導致中心化，因為這需要更強大的電腦才能驗證區塊。
權益證明（PoS）
從 Proof-of-Work (PoW)，也就是Bitcoin所採用的共識機制，轉向Stake 能提升擴展性。在PoW中， miners 會相互競爭，解開複雜的謎題以驗證交易並賺取獎勵。相對地，PoS則根據使用者持有的加密貨幣數量（即其權益）來驗證交易。這省去了PoW所需的龐大運算能力，讓交易處理速度更快。
Sharding
這種方法將區塊鏈分割成多個分片，各自獨立處理交易。由於多個分片能同時驗證交易，這大幅提升了交易吞吐量。然而，分片技術可能帶來複雜性與潛在的安全風險，因為它需要分片之間的溝通與協調。
Layer-1擴展解決方案的優點與限制
Layer-1擴展解決方案的優點：
Increased Transaction Throughput
Layer-1擴展解決方案能大幅提升區塊鏈每秒處理的交易數量，讓網路更有效率，也更能應付更高的負載。
強化安全性與去中心化
透過改善核心協議，Layer-1解決方案通常能維持甚至強化區塊鏈固有的安全性與去中心化特性，確保運作既穩健又無需信任中介。
長期永續性
對區塊鏈架構進行根本性改善，能帶來長久的效益，為未來的擴展性與效能提升奠定穩固基礎，而無需持續仰賴鏈下解決方案。
減少壅塞並降低手續費
隨著交易處理效率提升，網路壅塞情況減少，使用者也能享有更低的交易手續費與更快的確認時間。
Limitations of Layer-1 Scaling Solutions
實作複雜
實作Layer-1變更在技術上可能相當複雜，需要投入大量時間與資源。這些變更通常需要社群與開發者達成共識，而這往往並不容易。
硬分叉風險
區塊鏈協議的重大變更可能導致硬分叉，也就是區塊鏈分裂成兩個獨立的網路。這可能在社群中造成混亂、安全風險及分裂。
擴展性的取捨
部分Layer-1解決方案可能涉及取捨，例如犧牲一定程度的去中心化或安全性，以換取更高的擴展性。如何平衡這些取捨，是一項關鍵挑戰。
短期效果有限
雖然Layer-1解決方案能帶來長期效益，但其短期效果相較於Layer-2解決方案可能較為有限，因為Layer-2運行於現有區塊鏈之上，往往能更快帶來擴展性的提升。
Layer-2擴展解決方案如何運作？
Layer-2擴展解決方案運行於現有區塊鏈之上，創建出額外的一層來更有效率地處理交易。這些解決方案的目標，是透過將交易卸載並於鏈下或次級網路上處理，來減輕主區塊鏈的負擔。
這些交易的結果會定期在主區塊鏈上結算，確保整體系統的安全性與完整性。如此一來，Layer-2解決方案便能在不需對基礎協議做出根本性變更的情況下，大幅提升區塊鏈網路的擴展性與速度。
Layer-2擴展解決方案的實例
State Channels
這類方案讓各方能在鏈下進行多筆交易。交易完成後，最終狀態會記錄於主區塊鏈上，藉此將鏈上交易量降至最低。
Sidechains
這是與主鏈並行運作並相互連結的獨立區塊鏈。交易可在側鏈上處理，再定期於主鏈上結算，藉此減輕主鏈的工作負擔。
Rollups
這類方案將多筆交易打包成單一交易，再提交至主鏈。Optimistic Rollup與零知識（ZK）Rollup是兩種主要的Rollup類型，兩者皆在鏈下處理交易，再將摘要提交回主區塊鏈。這種方法旨在有效提升交易吞吐量。
Layer-2擴展解決方案的優點與限制
Layer-2擴展解決方案的優點：
擴展性提升
透過在鏈下或額外層級處理交易，Layer-2解決方案大幅提升了交易吞吐量，同時減輕了主區塊鏈的負擔。
Lower Transaction Fees
透過將交易從主鏈卸載，Layer-2解決方案有助於減少網路壅塞，讓使用者享有更低的交易手續費。
更快的交易速度
透過Layer-2解決方案處理的交易，確認速度遠比在主鏈上處理來得快，提升了使用者體驗。
維持主鏈安全性
由於Layer-2解決方案最終仍在主區塊鏈上進行結算，它們繼承了底層Layer-1協議的安全性與去中心化優勢。
Layer-2解決方案的限制
Complexity
實作與管理Layer-2解決方案在技術上可能相當複雜，需要精密的基礎設施與協議，以確保與主鏈順暢整合。
Trust Assumptions
部分Layer-2解決方案可能引入額外的信任假設，可能因此損及區塊鏈交易原本無需信任中介的特性。
依賴主鏈
儘管卸載了交易負擔，Layer-2解決方案仍仰賴主鏈進行最終結算，這代表它們無法完全消除主鏈的瓶頸。
User Adoption
要讓Layer-2解決方案發揮效用，廣泛的使用者採用，以及來自更廣泛生態系統（例如錢包與交易所）的支持，都是不可或缺的要素。
Layer-1與Layer-2擴展解決方案比較
以下直接比較Layer-1與Layer-2擴展解決方案：
Approach
Layer-1解決方案會修改區塊鏈的基礎層；相對地，Layer-2解決方案則運行於現有區塊鏈之上。
Implementation
Layer-1解決方案涉及對區塊鏈協議與架構的直接變更，而Layer-2解決方案則是為交易處理創建次級層級或網路。
Scalability
Layer-1解決方案透過提升區塊鏈本身的容量來強化擴展性；Layer-2解決方案則將交易從主鏈卸載，大幅提升吞吐量。
Security and Decentralization
Layer-1解決方案通常能維持甚至強化這些特性，但可能涉及取捨。與此同時，Layer-2解決方案仰賴主鏈進行最終結算，藉此維持安全性，但可能引入額外的信任假設。
Complexity and Risk
Layer-1解決方案伴隨著高度的複雜性與風險，包括可能發生的硬分叉與共識挑戰。相較之下，Layer-2解決方案技術上同樣複雜，但避免變更基礎協議，其成敗則取決於使用者採用度與生態系統的支持。
Conclusion
在追求區塊鏈技術兼具擴展性與效率的過程中，Layer-1與Layer-2擴展解決方案都扮演著關鍵角色。Layer-1解決方案涉及對區塊鏈核心協議的根本性變更，直接提升其容量與效能。
與此同時，Layer-2解決方案運行於現有區塊鏈之上，將交易卸載至次級層級，藉此緩解壅塞並提升速度。
這兩種做法各有其優點與限制，唯有將兩者結合運用，才能打造出穩健、可擴展的區塊鏈網路，應付日益增加的需求，並提供順暢的使用者體驗。
Zypto：以Layer-1與Layer-2解決方案提升區塊鏈擴展性
Zypto致力於以先進的擴展解決方案革新區塊鏈技術。我們相信區塊鏈在日常應用上的潛力，而我們的創新工具讓這一切成為現實。Zypto致力於提升Web3應用程式的擴展性與效率。
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ETH有哪些擴展解決方案？
Ethereum的擴展解決方案包括Layer 2技術，例如Rollup（Optimistic Rollup與zk-Rollup）、狀態通道及側鏈。
這些解決方案的目標，是在不犧牲安全性的前提下，提升交易吞吐量並降低成本。
什麼是Layer 2擴展解決方案？
Layer 2擴展解決方案是一種建構於區塊鏈（Layer 1）之上的次級框架或協議，用來提升其擴展性。
例如Rollup、狀態通道及Plasma鏈，這些技術能在鏈下或以更高效的方式處理交易，同時仍仰賴主鏈來確保安全性與最終性。
加密貨幣中的擴展性是什麼？
加密貨幣中的擴展性，指的是提升區塊鏈處理每秒更高交易量（TPS）的能力。
這可以透過多種方法達成，例如增加區塊大小、優化共識機制，或導入Layer 2解決方案。
什麼是Layer 1擴展解決方案？
Layer 1擴展解決方案涉及對主區塊鏈協議進行變更或升級，以提升其效能。
例如增加區塊大小、改善共識演算法（如從工作量證明轉向權益證明），以及導入分片技術，將處理負載分散至多個節點。
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常見問題
What are scaling solutions for ETH?
Scaling solutions for Ethereum include Layer 2 technologies like rollups (Optimistic and zk-Rollups), state channels, and sidechains. These solutions aim to increase transaction throughput and reduce costs without compromising security.
什麼是Layer 2擴展解決方案？
A Layer 2 scaling solution is a secondary framework or protocol built on top of a blockchain (Layer 1) to enhance its scalability. Examples include rollups, state channels, and plasma chains, which process transactions off-chain or in a more efficient manner while relying on the main blockchain for security and finality.
加密貨幣中的擴展性是什麼？
Scaling in crypto refers to improving a blockchain’s capacity to handle a higher number of transactions per second (TPS). This can be achieved through various methods, such as increasing block size, optimizing consensus mechanisms, or implementing Layer 2 solutions.
什麼是Layer 1擴展解決方案？
Layer 1 scaling solutions involve changes or upgrades to the main blockchain protocol to enhance its performance. Examples include increasing block size, improving consensus algorithms (like moving from Proof of Work to Proof of Stake), and implementing sharding to distribute the processing load across multiple nodes.
