比特币如果要在社会上大规模采用，技术上的瓶颈是什么？有哪些改进的方案

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如果比特币是世界上默认的数字支付方式，那么它每年必须处理7,000亿笔交易，从技术上讲，它会拖慢区块链的发展。

比特币尚未准备好成为世界上默认的数字支付方式。

如果全球每年发生的7,000亿笔数字交易是通过链式处理的，那么将产生巨大的积压。

有几种可能的扩展解决方案正在开发中，但发展速度缓慢但稳定。

一、数字货币支付的机会

对于世界领先的加密货币，最初的目标是将其广泛采用为电子现金。但是这些天来，虽然比特币的价格上涨了，但人们更有可能将其视为价值的存储。在我们看到非现金交易蓬勃发展的同时，以比特币支付的商户付款却在下降。许多用户得出的结论是，与传统现金相比，它作为一种购买方式存在缺点，速度较慢且价格较高（至少对于较小的交易而言）。

但是，并非总是如此。有些奉献者决心要达到一种状态，在这种状态下，全世界几乎所有的数字交易都是以比特币进行的；在这里，通常使用加密钱包来购买从柠檬到兰博基尼的任何东西，并且交易迅速且费用低廉。

那么，从技术上讲，比特币要达到其成为全球点对点支付的主要货币这一阶段，需要发生什么呢？

2019年，每年大约进行7085亿笔数字交易。每天有19亿笔交易。

2014-2019年，按地区分列的全球非现金交易（十亿）。图片：Cap Gemini

为了处理所有这些问题，比特币区块链需要每10分钟处理13,194,444笔交易，即处理区块的速度。

要每10分钟处理13,194,444笔交易，以目前平均537字节的比特币交易规模计算，每个区块将需要保存刚刚超过7GB的数据。

比特币交易的规模。图片：比特币视觉。

截至2020年9月，整个比特币区块链总计刚刚超过300GB，这相当于每43天添加整个当前比特币区块链。

该交易量每天会生成刚刚添加到区块链的TB级数据，即每年372 TB。

二、技术上的瓶颈

当前，从技术上讲，没有办法实现这一目标。比特币的块大小固定为1MB（可以超过，但只能略微超过。）

而且由于块时间和大小是固定的，因此十分钟之内将无法处理13,914,444笔交易，从而产生了巨大的积压（或以区块链的说法是内存池）。

内存池有多大？用完我们自己的数学运算后，Decrypt询问了Quantum Economics的分析师Jason Deane。

他告诉我们，基于历史数据，该网络每10分钟可以处理大约3,333个事务-大约每秒5.5（TPS）。为了进行比较，Visa可以处理大约1,700 TPS的费用。但是比特币的技术仍处于萌芽状态，需要13,914,444笔交易需要4174.5个区块，大约需要29天才能清除。

“那只是我们应该在10分钟内清除的一个数据块！” Deane说，他补充说该网络将以指数方式备份。“到我们完成那批交易时，还将有另外13笔914,444x4,175笔交易要清算，或总计580,092,803,700笔。”

增加比特币的块大小

Deane说，为了应付区块链本身上数十亿的日常交易，比特币将需要“网络，硬件和传输速度远远超过我们现在的速度”，因此，基于脱链的解决方案存在诸如“侧链”之类的交易。他补充说：“即使您以某种方式创建了可以使用7GB数据块的方案，我也会认为技术无法胜任，并且存在太多负面影响，这是可取的。”

一种说法是不可能无限期地继续增加块大小，这将导致更大的集中度。如果节点运营商需要下载千兆字节的块，并且负担不起相关的硬件或Internet成本，那么对于许多人来说，这可能是一个障碍。中央集权化将是后果。

然后还要考虑数据的存储成本和传输数据的带宽。“在谈论网络交易时，规模和分散性之间存在着固有的权衡，”比特币核心开发人员格雷格里·麦克斯韦（Gregory Maxwell）在2014年表示。“您需要大量带宽，以千兆位连接的顺序。会的。问题在于它不会非常分散，因为谁来运行节点？”

但是很多人认为，增加区块大小是使比特币成为主流的关键，特别是因为其他解决方案仍在进行中。这将允许在每个区块中确认更多交易，并降低费用，从而使网络更快，更便宜。这是什么比特币现金社区一样，当他们从Bitcoin核心分叉，首先改变的块大小为8 MB，后来到32 MB。

但是，考虑到实际上，比特币现金网络上的平均区块仍不到1 MB， 关于区块大小的争论（已经持续了很多年）仍然没有解决。取而代之的是，其他解决方案得到了重视。

减少每次交易中使用的数据量

这意味着更多的交易可能会陷入困境，这类似于比特币通过其2017年的隔离见证更新（SegWit）实现的目标，该更新提高了整体网络容量。

使用隔离见证付款。图片：Transactionfee.info

SegWit允许比特币块在必要时从1MB扩展到4MB，从而增加了网络每秒可处理的交易数量。这意味着费用也更低，SegWit现在已达到比特币交易量的60％以上。

三、改进方法

闪电网络

所谓的“第二层解决方案”位于比特币区块链之上。最著名的是闪电网络。它的工作原理是允许节点打开通道，并在它们之间进行交易，传输最终的记录以记录在比特币区块链上，并建立一个（可能）更快，更便宜的支付系统。

闪电仍在进行中，需要解决一些技术问题，但是开发人员正在取得进展，新功能和改进也在不断出现。

侧链

侧链是从比特币区块链分支出来的区块链，能够在它们之间移动资产，从而为需要在主链上结算的事物释放了带宽。

Blockstream的Liquid Network是一个例子。缺点是每个侧链都需要由节点保护，这可能导致信任和安全性问题。

分片

分片是其他区块链用来确保可伸缩性的最受欢迎的方法之一，例如，它是即将到来的以太坊2.0升级的关键功能之一。

它涉及将事务分解为“碎片”，节点有效执行并行处理以加速系统，从而实现每秒100,000个事务的速度（以太坊2.0希望证明）。但是该过程增加了复杂性，并且可能对安全性有害，因为分片可能会增加攻击造成的“双花”机会。

由于涉及的技术挑战以及比特币开发人员普遍不愿涉足未知领域，分片不太可能在不久的将来被开发为比特币的可扩展性解决方案。

衡量方法

比特币的局限性显而易见。区块链每年处理7,000亿笔交易的前景遥不可及。扩展解决方案（如侧链和闪电网络）正在提供帮助，但存在弊端，不一定有一个明确的，成功的方法。

最终，确保比特币区块链的安全仍然是重中之重，最终可能会同时使用多个解决方案。量子计算也可以发挥作用。

同时，实验每天都在继续，开发人员越来越接近提高比特币的可扩展性。只是不要期望它过早。

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编译者/作者：萧乡书生

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