今日鏈見，和大家談?wù)剠^(qū)塊鏈擴容的不同技術(shù)方案。

以太坊是最大的工程化的區(qū)塊鏈“計算機”。它同時做到了數(shù)字資產(chǎn)交易和合約的上鏈。但由于數(shù)字資產(chǎn)交易記賬和各類智能合約應(yīng)用的性能要求不同，經(jīng)常性的出現(xiàn)了“道窄車多”的問題。擴容就成了當前基礎(chǔ)公鏈技術(shù)的主要拓展方向，擴塊、共識算法創(chuàng)新、分片和分層是主要的四種解決方案。

擴塊是一種作法，比如比特黃金，針對比特幣2M大小的塊擴展到8M。但對公鏈全網(wǎng)共識來說，塊可擴展的容量是有限的，同時這意味著每個節(jié)點更大的工作量，對單個節(jié)點的性能要求更強，某種程度上它可能帶來礦機生產(chǎn)和運營的更加專業(yè)化和集中化。

共識算法創(chuàng)新，是一種解決方案，從POW到POS、甚至DPOS，犧牲掉去中心化的公平性，來換取效率的提升，比如EOS共識算法變成了DPOS，選舉出21個超級節(jié)點來做共識，效率自然很大提升。以太坊也試圖進行新版本Casper分叉，切換到POS的共識算法。而且，Vitalik認為，POS是分片的前提。

分片是Vitalik重點推進的以太坊擴容方案。分片是在以太坊的基礎(chǔ)級協(xié)議中實現(xiàn)的，一個區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)被分割成不同的片，比如100個，每一個片都可以獨立處理交易。相當于建立了100個子鏈，帳戶交易信息都是儲存在子鏈上的，不同分片處理不同的區(qū)塊和交易。作為驗證節(jié)點要干兩件事，一是驗證主鏈上的區(qū)塊，二是驗證分片上的區(qū)塊。區(qū)塊可能被分配到100甚至更多的分片中，交易也是分開到不同分片的，由不同的驗證者來驗證不同的區(qū)塊和交易。但需要某種機制來知道每個節(jié)點執(zhí)行了哪個分片，這種機制還要能保證系統(tǒng)安全又高效。主鏈就能發(fā)揮這個作用，主鏈負責生成隨機數(shù)，隨機選擇哪個驗證節(jié)點進入哪個分片，并且保持對驗證節(jié)點的追蹤，比如節(jié)點被分配到什么分片、當前的獎勵和懲罰是什么，還可以追蹤到子鏈上的區(qū)塊，所有這些信息都是由主鏈完成的。通常主鏈追蹤分片的方式，不是追蹤每個分片中的每個區(qū)塊，只會追蹤交聯(lián)（cross-link）。子鏈就只做交易處理，并且存儲帳戶狀態(tài)和合約狀態(tài)。子鏈之間使用收據(jù)來實現(xiàn)跨分片通信。假設(shè)一個計算機可以來處理N個交易，主鏈就可以來追蹤N個分片，每個分片本身都能夠處理N個交易。系統(tǒng)可以處理的是2倍N的交易。通過分片，全網(wǎng)交易通量成倍增長。

分層是以太坊采取的另一種擴容解決方案。基本思路是分出層次，主鏈只處理關(guān)鍵數(shù)字資產(chǎn)記賬，把很多交易和應(yīng)用在主鏈之外進行處理，也稱為離鏈方案或者“第2層”擴容方案，主要技術(shù)方案包括狀態(tài)通道（state channels）、Plasma和 Truebit。這些鏈下的技術(shù)方案，不需要更改基本級別的協(xié)議，只是作為以太坊上的智能合約，用于與鏈下軟件進行交互，既保證了主鏈的公平性和穩(wěn)定性，又增加了鏈下高效和靈活性。

狀態(tài)通道（State Channel）是一種用于執(zhí)行交易和其他狀態(tài)更新的離鏈技術(shù)，但也確保了一個狀態(tài)通道“中”發(fā)生的事務(wù)仍保持了很高的安全性和權(quán)威性。閃電網(wǎng)絡(luò)是比特幣的支付通道，雷電網(wǎng)絡(luò)是以太坊上的支付通道，很多小額交易在支付通道中進行，只有初始和最終值被記錄在主鏈上。狀態(tài)通道是支付通道泛化出來的形式，它不僅可用于支付，還可用于區(qū)塊鏈上任意的“狀態(tài)更新”，比如智能合約中的更改。某個應(yīng)用合約的瑣碎執(zhí)行就在狀態(tài)通道中進行，直到提交“最終狀態(tài)”后關(guān)閉該通道，在以太坊主鏈上就只用付一次交易費，用來記錄初始和最終狀態(tài)。

2017 年 8 月 11 日，Vitalik和Joseph發(fā)表了一篇題為 Plasma: Autonomous Smart Contracts的文檔，提出了Plasma 技術(shù)。Plasma是一種自治的智能合約，是一種用于管理鏈下交易的技術(shù)，同時依靠底層的以太坊區(qū)塊鏈來實現(xiàn)其安全性。Plasma是通過創(chuàng)建依附于“主”以太坊區(qū)塊鏈的“子”區(qū)塊鏈，這些子鏈又可以循序產(chǎn)生它們自己的子鏈，并能依次循環(huán)往復(fù)。結(jié)果是可以在子鏈層級中執(zhí)行許多復(fù)雜的操作，在與以太坊主鏈保持最低限度交互的情況下，運行擁有數(shù)千名用戶的完整應(yīng)用程序。Plasma 子鏈可以更快遷移，并承擔更低的交易費用，因為其上的操作無需在整個以太坊區(qū)塊鏈上進行重復(fù)。為了保證安全性，Plasma設(shè)置了用戶能將他們的資產(chǎn)隨時收回到主鏈上的機制、以及用戶可以向根節(jié)點合約發(fā)布欺詐證明（fraud proof）的機制，來確保一旦發(fā)生安全風險，可以采取及時保護措施。

Truebit也是一種鏈下進行繁重或者復(fù)雜運算的技術(shù)，可以讓基于以太坊的智能合約處理更復(fù)雜的事務(wù)并仍能被主鏈驗證。TrueBit系統(tǒng)由兩個層級組成：問題解答層和獎勵層。同時，在問題解答層級中使用 “驗證游戲” ，作為判斷解答是否正確的方法，來確保外包出去的鏈下計算任務(wù)能夠安全正確。解答層支付給智能合約一份押金，開始執(zhí)行外包計算任務(wù)，并返回結(jié)果。如果結(jié)果是正確的，它們的押金將被退回。如果結(jié)果被證實沒有正確執(zhí)行運算，比如，欺詐或者犯錯，它們會失去押金。

在很多新的公鏈中，沿著基礎(chǔ)鏈分層的思路，提出了很多新的“雙鏈”或“鏈下”解決方案，主要思路也是主鏈保持公平性和穩(wěn)定性，鏈下去解決效率問題。總之，擴容是當前和一段時間內(nèi)基礎(chǔ)公鏈技術(shù)創(chuàng)新的主要領(lǐng)域。