万向区块链：4个主流可扩展性解决方案的进展

区块链发展到现在，大家都在问什么时候能够实现大规模落地应用？尤其在国内将区块链技术提升到战略高度的今天，这一问题显得尤为紧迫。

但区块链技术在“出圈”路上，有一个极大的技术障碍，那就是“可扩展性”。德勤的一份报告也指出，“对于依赖高性能的遗留交易处理系统的企业来说，区块链缓慢的交易速度是一个主要问题。”

就安全性和去中心化而言，区块链无可挑剔，但在可扩展性方面（以TPS衡量）则完全不能和现有的中心化系统同日而语。比特币区块链在实现4 TPS时，VISA则是1700 TPS。支持智能合约和DApp的以太坊，平均每天约10 TPS，最多可达到20 TPS。

2017年，区块链游戏“Cryptokitty”事件，给以太坊PoW（工作证明）共识算法的局限性敲响了警钟，也让业内人员意识到我们在技术性能上的缺陷。但好在这使区块链开发人员提高了对区块链可扩展性的关注，并为此提出了很多解决方案。

这些方案有进展了吗？让我们来看看其中几个主要解决方案的最新进展。

以太坊2.0

Ethereum2.0，一般被称为以太坊的宁静（Serenity）版本，它是独立于Ethereum1.0进行开发的一条链。并且官方说Ethereum2.0在3-5年内不会在功能上取代Ethereum1.0。

Ethereum2.0中最重要的一个升级就是可扩展性的升级，包括Sharding（分片），以及转向POS共识。

Sharding是一种在中心化数据库中使用的流行技术，在中心化数据库中，整个数据集被分割成很多小的碎片。在区块链网络中，分片是用来将交易分解成一个个小分片，并分布式存储在整个网络中，这样每个节点就不必下载和保存整个区块链状态。通过并行化，分片可以显著提高交易处理速度。

根据以太坊披露的信息，Ethereum 2.0第一阶段的部署日期现在定为2020年7月。

链下状态通道

在Sharding流行之前，开发人员的理念是“修补”链下状态通道。状态通道是网络参与者之间的双向通信通道，使他们能够在区块链外进行交易，然后将交易的最终状态广播给区块链。

由于所有中间交易都发生在链外，并且只有最终状态在区块链上得到验证，因此状态通道能够指数级地减少交易时间。

比特币的闪电（Lightning）网络、以太坊的Raiden和Celer网络都使用了该方法。

DAG

DAG（有向无环图）是另一个在区块链开发者中很受欢迎的可扩展性解决方案。"有向"指的是有方向，准确的说应该是同一个方向，"无环"则指够不成闭环。在DAG中，没有区块的概念，他的组成单元是一笔笔的交易，每个单元记录的是单个用户的交易，这样就省去了打包出块的时间。验证手段则依赖于后一笔交易对前一笔交易的验证，换句话说，你要想进行一笔交易，就必须要验证前面的交易，具体验证几个交易，根据不同的规则来进行。这种验证手段，使得DAG可以异步并发的写入很多交易，并最终构成一种拓扑的树状结构，能够极大地提高扩展性。

与传统的区块链相比，DAG网络中没有交易区块，单个交易彼此间互相验证。所以理论上，交易量越大，DAG验证速度就越快。

COTI发布了MultiDAG协议，并将其集成到它的主网节点中，这是第一个基于DAG的协议。

闪电网络

闪电网络是比特币区块链上一个超级快的支付层，允许用户快速并且低成本地进行交易，在过去几个月里也取得了重大进展。在2019年第四季度，Layer-2上的规模达到了10000个节点。

比特币的区块链机制提供了很好的可信保障，但是很慢。从另一角度考虑，对于大量的小额交易来说，是否真的需要这么高的可信性？闪电网络的思路十分简单：将大量交易放到比特币区块链之外进行，通过智能合约来完善链下的交易渠道。

闪电网络的核心概念有两个：RSMC（Recoverable Sequence Maturity Contract）和 HTLC（Hashed Timelock Contract）。

RSMC类似准备金机制，先假定交易双方之间存在一个“微支付通道”（资金池）。双方都预存一部分资金到“微支付通道”里，之后每次交易，就对交易后的资金分配方案进行共同确认，同时签字作废旧的版本。当需要提现时，将最终交易结果写到区块链网络中，被最终确认。也就是说，只有在提现时候才需要通过区块链。任何一个版本的方案都需要经过双方的签名认证才合法。任何一方在任何时候都可以提出提现，提现需要提供一个双方都签名过的资金分配方案。

微支付通道是通过HTLC来实现的。这个其实就是限时转账，理解起来也很简单，通过智能合约，双方约定转账方先冻结一笔钱，并提供一个哈希值，如果在一定时间内有人能提出一个字符串，使得它哈希后的值跟已知值匹配（实际上意味着转账方授权了接收方来提现），则这笔钱转给接收方。

解决可扩展性只是区块链广泛应用的基础，而可扩展性方案的进展，也让区块链的大规模应用越来越成为现实。

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编译者/作者：万向区块链

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