什么是layer1？
根据以太坊官网解释，Layer1 是区块链的基础网络，以太坊和比特币都属于Layer1 区块链网络，因为他们都是其Layer2 网络的基准（Fondation）。所以通常我们听到主网或者以太坊等等其实就是说的Layer1;
什么是区块链不可能三角？
三角难题的关键要点：
- 一个完美的区块链拥有三个要素：安全性、去中心化和可扩展性。但是在三者之间找到平衡是困难的，这就是所谓的区块链三角难题。
- 可扩展性和去中心化通常受到安全性的阻碍，网络上提供的扩展性的方案往往会损害安全性。
- 项目方要么选择专注于三分之二，要么致力于寻找解决方案一劳永逸的解决三难问题。分片、侧链、和状态通道等思路都是用来解决这个难题的。
- 这是一个终极问题，可能会导致整个加密货币和区块链技术在各行各业的广泛应用。
以太坊之所以要升级，之所以要有Layer2 网络，从源头上追溯，还是因为“区块链不可能三角”这个核心问题导致的。
官网其实也说了，如果想要解决以太坊的问题，有一个很简单的方法，就是让它变成中心化，但是去中心化作为区块链理论拼图中的核心部分，如果变成了中心化，那今天我们也不会来讨论这个问题了。
很多Layer1网络前期只能选择去中心化和安全性这样的三分之二组合，这种牺牲扩展性会带来什么问题呢，当Layer1主网运行的前期可能问题并不会特别凸显，当Dapp数量不断增加，用户数不断增加的时候，Layer1的问题就不会不断显现出来，逐渐变成了一个不得不面对、不得不去解决的事情。
这就是以太坊升级的由来，同时也是以太坊升级为什么这么难的原因，这是所有公链共同的问题。
以太坊 Layer1会有哪些问题呢？
众所众知的三个问题要解决，而这三个问题归根到底还是由于要解决一个扩展性问题。
- 网络拥堵问题
- 空间扩展问题
- Gas 费昂贵
这三个问题并不是独立的，以太坊已经达到了网络目前的容量，每天有超过1万笔交易，并且对每笔交易的需求都很高。以太坊逐渐增加的应用和用户需求导致Gas费大幅上涨。因此对于扩展解决方案的需求也在增加。
可扩展性的主要目标是在不牺牲去中心化或安全性的情况下提高交易速度（更快的最终确定性）和交易吞吐量（每秒更高的交易量）。
以太坊社区采取的坚定的立场，不会为了扩展规模而放弃去中心化和安全性。（这其实也没办法，当然不能放弃，否则还叫啥区块链）。
针对不可能三角引起的诸多问题，诸多公链项目都在尝试解决。汇总信息如下：
- Layer2 网络，很多项目方都选择这种方式作为一个折中方案，包括ETH和闪电网络。这是一种将Layer1网络的交易批量打包到Layer2 网络上进行确认，然后在回传到Layer1主网的一种方案。这个方法叫rollsup，根据回传方式的不同又可以进行细分，关于rollsup的具体情况会在下一篇文章中详述。
- 中继链和平行链，Polkdot目前就是采用这种方式，Polkdot的创始是ETH的CTO，可能实在等不及以太坊的升级，自己单飞专门搞了一个Polkadot用来解决跨链技术的区块链网络。
- 分片和汇总：以太坊2.0就是这种方案，这是一种不依赖于其他网络的解决方案。当然也是最难的一种方案。
什么是Layer2 ？
前面实际上也说了Layer2是一种折中性解决方案，它将Layer1网络的交易批量打包到Layer2 进行确认，减少Layer1 压力的同时，也可以提高网络吞吐量量降低Gas费，同时确认后的交易再回传到Layer1 这样一种方式又继承了Layer1的安全属性。
以太坊 Layer2网络目前流行的有以下几种：
- Arbitrum ， 是一个Optimistic Rollup，旨在让用户感觉与以太坊完全一样，但交易成本只是它们在Layer1上的一小部分。
- Optimism ，是一个快速、简单且安全的与EVM有等效功能的Rollup，它扩展了以太坊的技术，同时还通过追溯公共资金来扩展其价值。
- Boda ，最初从Optimism分叉出来的的一种L2方案，旨在降低Gas费用，提高吞吐量，Boda还扩展了智能合约的功能。
以太坊 Layer2上的应用也有很多，诸如：
- dydx ，一个基于Layer2的加密资产交易所。
- Looping ，zkRollup L2 解决方案服务，旨在提供与以太坊相同的安全保证，并大幅提升可扩展性。
- zkSync 是来自Matter Labs 的以用户为中心的zk rollup平台。它是以太坊的扩展解决方案，支持支付、代币交互和NFT铸造。
什么是以太坊2.0 ？
对Layer1的升级后的以太坊称之为以太坊2.0 ，实际这个过程是极其复杂的，后面会简单介绍其过程。
以太坊2.0 的升级目标或者愿景：
- 更高可扩展性：以太坊需要支持每秒处理1000个交易，使的以太坊应用运行更快、更经济；
- 更安全性：以太坊需要变得更安全。随着以太坊的应用越来越广泛，协议本身需要变得更加安全，以对抗各种形式的攻击；
- 更加可持续性：以太坊需要为保护环境变得更好。现在使用的技术消耗了太多的计算能力和能源。（主要指POW工作量证明）
ETH2.0升级的三大环节：
通过上图，我们实际上可以看到以太坊升级是分了三个环节进行的，
首先是Beacon Chain（信标链），它与以太坊Layer1 的区别是它有一个新的共识引擎，基于POS，这将终结POW这种挖矿方式的工作量证明。POS权益证明比POW的共识效率更高，同时也解决了POW共识下的电费问题，关于POW和POS有兴趣的同学可以自行了解下。目前Beacon Chian已经处于Live状态，它是即将扩展升级（例如分片）的重要前置准备。
然后是Merge，也就是我们经常听到的合并环节。合并的对象是以太坊目前的Layer1 主网与Beacon基于权益证明的系统合并。这将标志着以太坊工作量证明的结束，以及向权益证明的过度。合并是为未来分片扩展奠定基础。合并后的好处其实就是是权益证明的好处，将使以太坊的能源消耗减少约99.95%。目前的计划是在2022年三季度完成Merge操作。
最后是分片，分片是水平拆分数据库以分散负载的过程，在以太坊环境中，分片将通过分担处理整个网络上汇总所需的大量数据的负担，与L2汇总协同工作。这将继续减少网络拥堵现象，同时增加每秒交易量。分片计划在2024年完成。