N种方案，以太坊会如何选择扩容？

巴氏合金

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近期，以太坊在扩容问题上取得了很大进展——前天雷电（Lightning Network）正式部署了测试网络，上个月以太坊创始人、闪电网络作者启动了“Plasama”项目…… 然而，以太坊交易拥堵的问题却越来越严重。 在这么多方案中，以太坊应该如何选择扩张？

现实与理想存在差距，扩容势在必行

与比特币不同，在以太坊链上限制区块容量的不是区块大小，而是 gas 值。 目前以太坊每个区块的gas值上限约为670万。 基于每个区块包含约200笔交易，平均出块时间为15秒，以太坊的交易处理速度可以达到每秒13笔交易。

截图来自：etherchain.org

虽然这已经是比特币网络所能达到的两倍，但还远远不够。 以Facebook为例，这个社交平台每秒至少要处理17.5万个请求，如果加上API端，可能会高出大约三四倍。 也就是说，如果要用以太坊“虚拟机”搭建一个去中心化的社交平台，需要扩容一万倍以上。

但抛开这些，现阶段，以太坊在应对热门ICO项目时，已经出现了严重的交易拥堵问题。 为此，扩容成为以太坊发展计划中不可或缺的一部分。

链内扩容只能解燃眉之急，链外方案不可或缺

大致来说，目前备受关注的扩容方案分为链上和链下两大类。 其中，链上扩容方案包括：

这一扩容计划由以太坊基金会联合创始人哈德森詹姆森于今年6月提出，旨在暂时缓解网络交易拥堵问题。 由于当时以太坊存在区块链拥堵、系统响应缓慢、交易费用上涨等问题，詹姆森号召矿工通过手动修改gas limit值来提高网络的交易吞吐量。 但是，这样一来，出现叔块的概率也就增加了。 与比特币的孤块不同，以太坊的叔块是有补偿奖励的，因此大多数矿工对这种扩容方式反应并不积极。

6月29日09:20 UTC（北京时间17:20）开始，以太坊网络Gas上线并增加

两个月前，Vitalik Buterin 在 Github 开源代码库上发布了一个名为 EIP 648 的扩容解决方案。 该方案可以通过节点间的高效并行来缓解交易拥塞问题。 简单来说就是分流，将ICO众筹活动与以太坊网络的运营分开，让以太坊系统可以同时处理多个ICO项目（根据Vitalik的说法以太坊的平均区块大小是多少?，最多8个），而不影响正常流量。

截图来自：Github

以太坊目前正在部署的分片技术的灵感来自于传统数据库。 具体来说，就是将区块中的数据分成许多不同的“碎片”存储在各个节点中，减少了每个节点存储的数据量，提高了系统的验证速度。 分片技术被认为是一种更长期、理论上可行的扩容解决方案，但要实现它还有很多问题需要解决，比如“不存在证明”问题——在这种去中心化存储模型下，简单地使用Merkle 的打破了根值验证交易的做法，导致在某些场景下无法进行“不存在证明”（即涉及双花问题的信息验证）。

提高gas value limit、EIP 648、分片技术可以在一定程度上实现扩容，但将所有交易上链并不是“长久之计”。 自 7 月以来，以太坊区块链以每天约 2.5GB 的速度快速扩容，仅一个月时间就增长了近 100GB。 按照这个发展趋势，2018年可能会超过1TB。这么大的占用空间会增加节点的运行成本，降低区块链的同步效率，不利于以太坊未来的发展。 因此，除了链上扩容方案，Vitalik Buterin 还提出了很多链下扩容方案。

比特币和以太坊区块链交易量对比图

在很多介绍中，将闪电网络和雷电网络进行比较，但两者之间存在一定的差异。 与闪电网络的原理类似，闪电网络并不是将所有的交易都放到区块链上进行处理，而是将其中的一部分转出链，让用户私下交换转账签名信息，从而实现交易。 不同的是，在完成链下支付任务的基础上，雷电网络还可以处理“状态交易”，即概念相似的非货币交易。 据悉，加入这个两层网络后，以太坊网络的交易吞吐量可以提升到百万级。

该项目号称能够实现“每秒 10 亿笔交易”，由 Vitalik 和闪电网络合著者 Joseph Poon 于 8 月初联合提出。 该项目将区块链设计为树状结构——通过大量的“子链”来减少区块链上存储的数据量，并使用一种称为“防欺诈”的技术将“子链”整合起来“主链”连接在一起实现扩展，而且Plasma和Thunderbolt Network一样，可以扩展到更复杂的操作（比如以太坊智能合约），而不仅仅是闪电网络可以实现的链下支付。

尽管 Vitalik 和 Poon 对 Plasma 非常有信心，“随着 Plasma 的出现，未来世界上的一切都可以放到区块链上”； 但这份扩容计划目前只是一份白皮书，未来能否实现还有待观察。 无法下结论。

截图来自：Plasma项目白皮书

以太坊的扩张思路：去中心化与融合

现阶段，以太坊的扩容更多处于探索阶段，尚未给出具体的计划和实施时间。 不过，从其创始人Vitalik提出的多次扩容备案可以看出，他们的扩容思路更侧重于去中心化的并行运营模式。 归根结底以太坊的平均区块大小是多少?，上述扩展方案大多是通过一定结构的去中心化分布，以及相关技术的衔接，实现高效的并行运行。 例如EIP 648，通过节点间的高效并行、分片技术和Plasma，以去中心化的方式存储交易数据或区块链信息，缓解交易拥堵……

另一方面，近期以太坊即将迎来发展的第三阶段——“大都会”（Metropolis）硬分叉。 但根据以太坊早前发布的计划路线图可知，本次硬分叉更侧重于匿名性（零知识证明或zk-SNARK）、PoS共识机制的缓冲部署（释放“难度炸弹”）等方面的升级。 Serenity硬分叉下一阶段的重点是扩容问题。

原文：翠客网