扩容

扩容

当前二个重要的区块链网络比特币和以太坊，都面临的自身网络TPS 较低的问题。在交易数量增加时，这些网络容易变得缓慢且昂贵。扩容是指区块链网络提升其处理能力和性能的能力。

区块链的扩容主要面临挑战是在提升网络性能的同时，尽量不影响网络的去中心化及安全性。

比特币和以太坊社区各自在研究不同的链上及链下扩容方案。

比特币扩容

比特币链上扩容

即Layer 1扩容，主要是通过提高区块链本身的区块容量来实现扩容。典型的扩容方案有：扩大区块和隔离见证（Segregated Witness）。

扩大区块： 通过增大每个区块的大小，可以容纳更多的交易。例如，比特币现金（Bitcoin Cash）通过将区块大小从1MB增加到8MB，实现了更高的交易处理能力。

隔离见证：把数字签名信息拿出来，放到一个新的数据结构当中。这使得更多的交易数据能存储在单个区块中，在不增加区块大小限制的情况下增加有效区块的大小，从而增加网络交易的吞吐量。更多参考 隔离见证百科 。

比特币链下扩容

主要思想是将原本区块链网络（通常称为 Layer 1）的交易转移到链下(通常称为Layer 2) 执行，减轻 Layer 1的负担，典型的扩容方案有：闪电网络（Lightning Network）和 各种侧链和 Rollup 方案。

闪电网络：支付的双方在链下建立一个"通道"，双方可以在这个“通道”多次进行支付交易，在需要结算时，关闭通道即可。当支付的双方没有直接的"通道"时可以借助第三方节点进行中转。更多参考 闪电网络

其他更多链下扩容技术有：CKB、MerlinChain、Statechain、Liquid Network、Rootstock（RSK）、OmniLayer、BitLayer

以太坊扩容

以太坊链上扩容

以太坊最初期望通过分片来实现以太坊的扩展，分片通过将网络负载分散到多个“分片链”（shard chains）上，每个分片可以独立处理交易和智能合约。从而使得真个以太坊能够同时处理更多的交易。分片链由信标链（Beacon Chain）进行共识管理和协调。然而不同分片之间的通信和数据共享是一个复杂的问题，目前以太坊社区青睐以 Rollup 为中心的链下扩容方案。在信标链上通过 EIP4844 来为 Rollup Layer2 们提供更多的 DA。

以太坊链下扩容

链下扩容通过在主链之外处理交易和智能合约来提高以太坊网络的交易处理能力方法。以太坊链下扩容有：Rollup（包含 Validium 方案）、状态通道、侧链及 Plasma链 。他们从Layer1 获得的安全性有所不同。

Rollup：Rollup 将大量交易在链下处理计算，并把交易数据压缩打包成单个数据块，提交到主链中，由于交易数据包含在Layer1中，因此较高程度继承了原生的以太坊安全性。通过大家所说的 Layer2 ，更多的是指 Rollup 方案，Rollup 又分为乐观Rollup（Op Rollup）、零知识Rollup（ZK Rollup）。

• Op Rollup：假设交易在默认情况下有效，并且在遇到挑战的情况下通过欺诈证明运行计算。
• ZK Rollup：在链下运行计算并向链上提交有效性证明。

在模块化区块区块链的思路下，Rollup 也作为执行层存在。

参考 Rollup 百科 了解更多，L2Beat 可以查看到市面上大多数 Layer2 方案。

Validium: 与 Rollup 类似，但交易数据保存在链下，利用零知识证明来确保链下数据的正确性和安全性。

状态通道：采用了多签合约，使参与者能够在链下快速自由地进行交易，然后再与主网落实最终确定性。 这将最大限度地减少网络拥塞、费用和延迟。 现在有两种通道：状态通道和支付通道。 详情参考状态通道百科。

侧链：侧链是与主网并行运行且兼容以太坊虚拟机的独立区块链。其通过双向桥接与以太坊兼容，按照自行选择的共识规则和区块参数运行。如 Polygon 网络通常被认为是 以太坊的侧链，详情参考侧链百科

Plasma： 是一条独立的区块链，锚定至以太坊主链，并使用欺诈证明来仲裁争议。 详情参考Plasma百科。