区块链入门（7） — 区块链的扩展

扩容问题?从互联网时代到如今的区块链的应用，都一直成为一个重要的问题，在区块链的应用中，对于全节点系统（如比特币系统）最突出的问题就是由于区块容量限制导致交易缓慢，从而严重制约了比特币网络的交易处理速度，而比特币网络是一个分布式的结构，并不能像传统的互联网的一些中心服务器那样升级处理，为了解决这个问题，人们开始想出了许多的办法......

1.比特币区块的扩容问题

在了解区块链的扩展之前，首先要了解什么是比特币的区块扩容？为什么要对比特币进行扩容？比特币扩容有一个很现实的问题，那就是保存在比特币区块链的上的数据块的物理大小只能限制在1MB。中本聪在最初的设计中，把逻辑规则都写在了源码中，任何超过1MB的区块都会被比特币网路当作攻击而拒绝接受。

小编已经介绍过比特币其实就是一个分布式的公共记账系统，也就是说，比特币本质是大家都用它来记账的，大部分情况是对比特币这个数字货币进行记账。?那既然是日常记账交易，则需要不断地把交易数据发送到网络中的节点，再由矿工打包成区块后广播给其他节点，每个节点验证通过后独立的加入自己本地的区块链账本数据库中。随着时间的推移，用户数量越来越多，交易次数也越来越频繁，网络中等待确认的交易慢慢地开始排长队，这就成为一个关键的问题。?因容量的限制而导致比特币网络的交易缓慢且拥堵，按照目前的数据统计，单个区块容量的交易数1700多，还要间隔10分钟打包确认，平均算下来就每秒只能处理交易3笔。相比其他支付工具（Master、Visa等）则每秒可以处理上千笔交易。?起初，由于容量的问题，很多用户为了能够让矿工更快地优先打包自己的交易不得不增加手续费，高额的交易费用的以及容量的限制成为了比特币性能的瓶颈，并且限制了其未来的应用发展。

2.扩容的解决方式

从问题出发，自然会想到的一个解决问题的方向就是调整区块尺寸，使其每次能够处理更多的交易，从而提升交易效率。这种思路容易理解，所以也得到社区、矿工、交易所、用户等各方的普遍认可。沿着这个思路，各方也提出了多个不同的方案。比如提出的这几个方案：

1. 2015年比特币扩展：该方案提出通过增加数据块的大小限制来提高交易处理效率，最早建议数据块的大小是8MB，然后数据块大小根据交易数据情况自动增长，每两年大小翻一倍等，但是事后这个建议没有得到足够的支持而最后没有被采用。

2. 2016年比特币经典：这个方案也是通过增加数据块的大小限制来提高交易处理效率，但是没有2015年的方案那么激烈，是最早提出区块的大小由1MB扩容到2MB，然后在后期决定把区块大小上限交给矿池和节点来决定，不过该方案最后也是没有被比特币核心开发团队支持。

3. 2016-香港共识：2016年2月，在香港数码港，由比特币业界代表和开发社区代表参与的圆桌会议达成了扩容共识，即软件激活由比特币核心开发人员执行在2015年12月提出的隔离见证，并将区块大小扩容到2MB。但是该方案由于逾期最后没有执行下去。

4. 2017-纽约共识：?该方案在2017年5月，是由“数字货币集团”公布的一个扩容方案，先在获得80%的比特币算力支持的基础上首先激活隔离见证方案，并在6个月后获得80%比特币算力支持的时候激活将区块大小从1MB扩展到2MB。

在这里多次提到了“隔离见证”的这个名词，究竟是什么意思呢？隔离见证是区块链扩容的一种方法，而它有两种解决部分：第一部分是可以立即将区块容量限制增加到4兆字节，第二部分是通过提拟闪电网络，将大量交易移出区块链进行快速处理，预计能大大增加容量。

好了，言归正传，看起来为了比特币扩容提出了好多种方案（这里就不一一列举了）看起来很繁琐复杂，但是其实思路都是一样，分歧只是在于扩容到多大尺寸合适、一次性还是逐步扩大、什么时间点或区块高度实施等具体问题，即便是稍有创意的隔离见证，也只是把签名数据从区块中剥离出来，间接的增大了区块能够容纳交易数据的空间，本质上仍是一种尺寸调整的思路。

我们可以了解到，对于区块链这种新型的网络软件结构，有其明显的优势，也有明显的问题存在，就区块链扩容这个问题而言是最具有代表性的，比特币、莱特币、以太坊等也同样面临着这个问题，尤其是对于以太坊这种支持了更复杂的智能合约，并且应用范围广泛，因此问题就更加多了。

3.闪电网络的设计

闪电网路（属于热钱包）出现在2018年，是一个点对点对等网络，完全去中心化的数字货币微支付系统，是为了解决比特币交易性能差，手续费高昂而开发的一个侧链。它可以使交易变得快捷、便宜，同时无需立即向社区进行广播。这个微支付系统的理念适用于比特币、以太币和莱特币这样的数字货币。

使用闪电网络有什么好处？?闪电网络依然是一个非常有远见的协议，它可以实现最初中本聪的理念。闪电网络具有的?高扩展性?，每秒可以容纳数百万至数十亿笔的交易；

它还具备即时交易性，交易时间以毫秒计；同时交易费用极低，几乎使交易费接近0，交易性能达到每秒百万笔，足以挑战万事达，Visa卡，微信和支付宝等所有传统支付平台。足以?支持小额支付应用场景?。

除此之外，闪电网络还?支持跨链原子级交易?，一旦实现，又将成为加密货币领域革命性的一步。?那为什么它在现在还没流行起来？

因为其本身就有以下这几个缺点：

第一使用闪电网络支付，需要我们先在闪电网络预存一定数量的保证金，将我们的比特币转入闪电网络里，如果有一天闪电网络瘫痪或者就奔溃无法恢复，那这些转入的比特币也就无法取回了。

第二，在闪电网络传送比特币的时候，需要双方回应。假如你的对家并没有及时响应，这笔钱你就需要等数个小时，支付通道关闭才可以取回，很不便利。

第三，闪电网络还没有离线版，支付双方都必须要在线才可以完成支付。

第四，闪电网络的秒到也并不是真正的秒到。比特币是十分钟一个快，你的支付还是需要这个十分钟一次的确认。

第五，当闪电网络成为大多数用户选择的时候，就意味着闪电网络中会出现几个大型中介，他拥有与多数人对接的支付通道。当他被攻击的时候，对闪电网络就会造成不可挽回的伤害。

当前的闪电网络节点数量为5462个节点，有20428个通道，比特币容量达到100BTC。尽管如此，闪电网络目前还处于测试阶段，因技术尚未成熟，存在以上种种弊端，因此未真正商用，目前使用闪电网络的大多还是技术人员。

【总结】今天主要为大家介绍的就是以比特币为例的扩容，隔离见证和闪电网络都是属于比特币的扩容方式。通过扩容的方式对这些区块链的应用进行一种升级，是为了更好地落实到我们生活中不同的应用场景而服务于我们。未来，随着这些扩容方式的不断成熟，区块链的应用范围则越来越广，则不断地实现更多的可能。

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编译者/作者：币自来

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