V神最新研究：区块链可扩展性的局限性反驳马斯克的狗狗币扩展方式

原文：《区块链可扩展性的局限性》（The Limits to Blockchain Scalability）

作者：以太坊创始人Vitalik Buterin

特别感谢Felix Lange，Martin Swende，Marius van der Wijden和Mark Tyneway为本文提供的反馈和评论。

区块链的可扩展性究竟能达到什么程度？ 真能如Elon Musk（特斯拉CEO）所愿“通过将区块时间缩短10倍，将区块大小增加10倍从而将手续费降低100倍”，而又不会导致极端中心化并损害区块链本质的基本属性吗？ 如果不能，那区块链的可扩展性究竟能达到什么程度？ 如果选择通过更改共识算法来进行扩展，又会怎么样？ 更重要的是，如果您更改技术以引入诸如ZK-SNARK或分片之类的功能，会怎么样？ 从理论上讲，分片的区块链可以持续添加更多的分片，这会不会导致添加的东西更多？

事实证明，有一些重要且相当微妙的技术因素限制了区块链的扩展性，即便是采用分片的区块链也面临这些问题。 在许多情况下，我们都会有相应的扩展性解决方案，但是这些解决方案也存在局限性。 这篇文章将探讨这些可扩展性方案中存在的许多问题。

只需增加参数即可解决所有问题。但代价是什么？

普通用户也能运行节点，这对于区块链去中心化至关重要

凌晨2:35，您收到来自世界另一端的伙伴的紧急电话，他在帮助您管理矿池（或者可能是质押池）。 您的伙伴告诉您，从大约14分钟前开始，您的池子和其他几个池子突然从链上分裂出来，原始链仍旧承载着79％的网络算力。 根据您的节点，这个多数链（原始链）生产的区块是无效的。 这出现了余额错误：密钥区块似乎错误地将450万枚额外代币分配给了一个未知地址。

一个小时后，您开始与其他两个像您一样迷茫的矿池以及一些区块浏览器和交易所在电报群中沟通。最后你看到某人发出了一个推特链接。 该推文写道：“新的链上可持续协议发展基金正式发布”。

到了早上，推特上、社区论坛上开始充满没有审查过的论点，各种讨论无处不在。 但是这时候，此前新增发的450万枚代币中的很大一部分已经在链上被转换为其他资产，进而已经进行了数十亿美元的DeFi交易。 79％的共识节点以及所有重要浏览器和轻钱包都正在遵循这一新链条。 也许这个新的开发者基金将为某些开发提供资金，或者也许所有这些资金都会被领先的矿池，交易所等吞掉。 但是，不管结果如何，该基金在所有意图和目的上都是既成事实，而普通用户则无力反击。

尝试扩展区块链的方法有两种：基本的技术改进和简单地增加参数。首先，增加参数听起来很有吸引力：如果您是在餐巾纸上进行数学运算，这就很容易让自己相信家用笔记本电脑每秒可以处理数千笔交易，不需要ZK-SNARK，汇总或分片。不幸的是，有很多微妙的理由可以解释为什么这种方法从根本上是有缺陷的。

运行区块链节点的计算机无法花费100％的CPU能力来验证区块链；他们需要很大的安全边际来抵抗意外的DoS攻击，他们需要备用容量来执行诸如在内存池中处理交易之类的任务，并且您不希望在计算机上运行节点以使该计算机无法同时用于任何其他应用程序。带宽同样也有水分：10 MB / s的连接并不意味着您每秒可以拥有10 MB的区块！也许是每12秒才能有1-5 MB的块。这与与存储相同。增加对运行节点的硬件要求以及将节点的运行限制在专门的参与者上并不是一种解决方案。对于去中心化的区块链而言，对于普通用户而言，能够运行节点并形成一种文化，即运行节点是一种普通活动，这一点至关重要。

另一方面，根本的技术改进是可行的。 当前，以太坊的主要瓶颈是存储大小，而无状态性和状态到期可以解决此问题，并允许将其增加最多约3倍——但不能更多，因为我们希望运行一个节点比现在更容易。 采用分片的区块链可以进一步扩展，因为分片的区块链中单个节点不需要处理每笔交易。 但是即使是分片区块链，容量也有局限性：随着容量的增加，最小安全用户数增加，归档区块链的成本（以及如果没有人去归档链，数据存在丢失的风险）就会上升。 但是我们不必太担心：这些限制足够高，以至于我们可以在保证区块链的完全安全性的同时每秒处理超过一百万笔交易。 但是在不牺牲使区块链如此有价值的去中心化性质的前提下，还将需要做一些工作。

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编译者/作者：鼎诚区块链研究院

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