从ETH升级谈起聊聊区块链TPS的问题

2020年12月1日，ETH信标链正式启动，标志着以太坊的发展到了一个全新的阶段。而且以太坊2.0和1.0比起来，不仅仅是简单的代码更新，它的最终目标是PoS，提高区块链网络性能，实现共识机制以及可拓展性的创新和突破。V|jasonbody

加密猫为代表的的NFT兴起、DeFi热潮以及各种基于以太坊网络构建的应用带来了生态的繁荣，也暴露出TPS不足的弊端。

TPS困扰区块链久矣

很多区块链项目都面临着TPS性能不足的难题，区块链技术的鼻祖自然也不避免。一直以来比特币每个区块容量设置为1MB，平均每10分钟出一次块，在理想情况下TPS可以达到每秒7笔，但实际情况下只能达到每秒3到4笔。而且随着全网交易量走高，已经出现了拥堵的情况，很多交易无法上链，用户体验不好。如今比特币网络中未确认的交易数已经达到22000笔，将近60MB大小，也就是说平均要等待一小时的时间才可以确认。

针对TPS出现的这种情况，社区中也多有探讨，出现了以下几种解决方法来提高吞吐量，有：

1.扩容：扩容的思路很简单，就是将区块的容量增加，比如将1MB的区块扩展到2MB，一个区块内就可以存储更多的交易消息，达到提升处理速度的效果；

2.隔离见证：区块中包含着每笔交易的详细信息，交易的数量、时间、数字签名等信息，实际上这些信息可以分为两个部分，交易状态与见证。交易状态可以表明资金的流转，见证主要是证明交易的合法性。对于普通的交易者来讲只需要交易状态的信息就足够了，因此隔离见证的思路就是打包的消息中只包含交易状态，消息的体量缩小，单个区块中可容纳的消息数量就会增多，变相的增加了区块容量；

3.闪电网络：在比特币的网络中有很多小额交易，闪电网络的方案是压缩交易次数来变相扩容。在闪电网络中大量的交易通过微支付通道在链下完成，通道关闭时结算最后的资金形成最终交易上链。所以只有最初通道创建和最终结算时候的状态是上链的，这样对于主链而言就只有两笔交易，但实际上通过闪电网络完成了多次交易。

ETH交出的解决方案

ETH的方案是通过分片技术提高拓展性，大幅提高区块链网络的吞吐量，改善整个网络的性能。

在区块链领域，存在着“不可能三角”即去中心化、可扩展性和安全性无法同时满足，需要项目自己在这个三个点中找到一个平衡点，比特币注重去中心化和安全性，就是牺牲了可拓展性。而分片技术则是尝试解决不可能三角难题的一次大胆尝试。

分片技术是基于Layer 2 的构建，将大型的链划分为更小，更快捷的链，从而提升整个链的扩展性。当前的区块链中，每个节点需要处理全网所有的交易，就像工厂的流水线一样，整个工厂只有一条流水线加工所有的业务订单。这样就可以保证足够的安全性，但是弊端就是扩展性不足。

而分片技术则是尝试增加流水线的数量，将业务订单分配到所有的流水线中去，它们彼此之间并行工作，效率成倍提升。ETH2.0将启用64个数据分片，而且后续的数量还可能会增加，每个分片链并行工作，明显改善吞吐量不佳的现状。

ETH1.0到2.0是一个逐渐转变过渡的过程，我们期待分片技术可以有效解决TPS吞吐量不足的问题，而等到它被证明有效时，Filecoin很可能也会引进该技术，从而彻底解决当前网络中Gas费用过高的问题，我们一同期待这一天的到来。

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编译者/作者：星际原分布式存储

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