公链的扩容挑战 深度分析以太坊第二层扩容方案

下面要带大家了解的是公链的扩容挑战 深度分析以太坊第二层扩容方案，希望能给网友您带来不错的体验。

对于以太坊来说，2018年是它的底层架构之年。

很多早期参与者会在今年测试网络的极限，将重心放到对以太坊的扩容上。

以太坊现在仍然还处在初期阶段。

直到现在，它也没有那么安全或者可扩容化。

对于任何与以太坊近距离工作的人来说，这都是很好理解的。

但是就在去年，ico的推动目前已经开始对以太坊目前的网络造成了很大的压力。

以太坊的承诺和web3，一个安全，易用的去中心化网络，整合常用的经济协议，并且被10亿级别人来使用，这个概念还没有落地，而且在正确的底层架构完成之前也不会实现。

那些正在为以太坊的底层架构以及扩大它能力的项目被称为扩容解决方案。

这些方案有很多中形式，通常来说都是互相兼容的。

在此文中，我想深入分析下某种扩容解决方案，“链下”或者说“2层”解决方案。

首先，我们来总体讨论下以太坊（或者说所有公链）的扩容挑战性。

其次，我们会讨论解决这些扩容挑战的不同方式，并且会区分“1层”和“2层”解决方案。

第三，我们会专注于2层解决方案并且解释它是如何工作的，尤其，我们会讨论状态通道，Plasma和Truebit。

此文主要专注于让读者能够对于2层解决方案如何工作有一个完整以及细节的理解。

但是我们不会讨论代码和具体的实施。

而且，我们会专注于理解用来打造这些系统的经济机制，还有分享一些在所有2层扩容技术中的共识。

公链的扩容挑战首先，理解“扩容”并不是一个单一，特定的问题是非常重要的。

它指的是对于以太坊来说必须要解决的挑战，从而以太坊才能被全球几十亿人使用。

最常见的扩容挑战是转账吞吐量问题。

目前，以太坊每秒大约可以处理15笔转账，但是相比Visa，它大约每秒可以处理45,000笔转账。

去年，一些应用例如以太猫，或者现在出现的ICO，都足够能让以太坊网络“降速”并且转账费用也会提高。

像以太坊这种公链的主要限制在于每笔转账都需要被网络中的每个节点处理。

以太坊区块链上的每个操作，比如某个转账，以太猫出生，新的ERC20合约实施，都需要通过网络中所有的节点来进行。

这是设计原理决定的，因为保证公链权威的一部分原因。

节点们不用依赖任何其他人来告诉他们，区块链现在的状态是什么，他们自己能够辨别。

这就从根本上给以太坊网络的转账吞吐量造成了限制：它不能比我们从单个节点处获得的速度更快。

我们可以让网络中每个节点去承担更多工作。

如果我们加倍区块的大小（也就是区块的燃料极限），也就是说每个节点在处理每个区块的时候大约要做双倍的工作量。

但是这就带来了去中心化的费用问题：节点需要做更多工作意味着低能力的计算机（例如消费电子品）可能就没办法在网络中工作，如果算力集中在高能力计算机中，挖矿就变得非常中心化。

并且，我们需要找到让区块链能够在不提高单个节点工作量的情况下，负担更多工作量的方法。

从理论上说，有两种方法可以解决这个问题：如果每个节点不用同步处理某项操作会怎么样？第一种方法和我们的初始想法不同，如果我们打造一个区块链，其中每个节点不需要都去处理每笔交易会怎么样？如果网络被分成2部分，他们还可以半自动化的进行操作，又会怎么样？A部分可以处理一批交易，同时B部分可以处理另一批交易。

这样就可以有效地加倍区块链的吞吐量，因为现在处理的极限就是2个同时可以达到的。

如果我们将区块链分为很多不同的部分，那么我们就可以把区块链的吞吐量提高多少倍。

这就是“分片”技术的想法，这是由Vitalik的以太坊研究团队和其他人提出的扩容解决方案。

区块链被分成很多部分成为分片，每个片区都可以独立地处理交易。

分片通常被认为是1层扩容技术因为这是在以太坊底层协议上进行的。

如果在以太坊可以处理交易能力之外去进行更多有效操作会怎么样？这个观点从反方向进行考虑：不如去提高以太坊区块链本身的能力，如果我们可以利用现有的能力做更多事情会怎么样呢？底层以太坊区块链的吞吐量是一样的，但是实际上我们其实可以做更多对于人们和应用软件有用的操作，例如转账，游戏中的状态更新，或是简单的计算。

这就是类似状态通道，Plasma和Truebit等技术使用的“链下”技术。

当然，这些技术都在解决不同的问题，他们都是通过“链下”，而不是在以太坊区块链上进行操作，同时也能保证足够的安全和结果。

这些也被称为2层解决方案，因为它们是是基于以太坊主网的其他链进行的。

他们不会对底层协议进行更改，他们就是基于以太坊的智能合约，同时和链下的软件进行交互。

第2层扩容解决方案是加密经济解决方案在深入了解具体的2层扩容解决方案，了解使得他们可行的底层概念就非常重要。

支撑公有链最基础的能量就是数字经济共识。

通过仔细协调激励以及通过软件和加密算法来对他们进行保障，我们就可以创造计算机网络，并且对于系统内部状态可以达成可靠地共识。