力场翻译区块链的可扩展性：Layer 1 解决方案的关键？ (一)

目前，加密货币无法在任何有意义的水平上扩展。区块链技术的可扩展性——总交易量和参与处理它们的独立参与者的数量——是主流采用的关键障碍。在权衡安全和去中心化挑战时尤其如此。

Visa 每秒可以处理大约 24,000 笔交易 (TPS)，不用说，比特币和以太坊等领导者远不及这个数字。许多其他项目在全球范围内声称 TPS——比如 EOS 或 Zilliqa——但这些大多是未经检验的声称。

已经提出了许多扩展方法，无论是第一层“链上”解决方案，还是建立在区块链“链下”之上的第二层解决方案。关于如何最好地部署可扩展性措施有许多不同的观点，其中许多对话最终都因技术复杂性或项目之间的部落主义而变得模糊不清。

第一层与第二层

由于闪电网络、Plasma、雷电网络和 Sprites 等 Layer II 解决方案正在蓬勃发展，Layer I 解决方案继续在区块链的演进中发挥着非常重要的作用。

作为 Patrick McCorry，伦敦国王学院助理教授和英国第一位博士。在加密货币方面怎样加速区块确认书，他说，“区块链（连同中央运营商）为各方验证中央运营提供了一种绝妙的手段企业不会作弊。我设想了很多区块链，并希望它们能够从热门区块链中脱颖而出。我相信分层II，但没有第一层就不行。”

“我设想了很多区块链，希望它们能从热门区块链中引导出来。我相信第二层，但没有第一层，它就行不通。”

未来可能不会是赢家通吃的场景，但区块链将采用各种补充修复来大规模执行。但是现在这个领域的活动如此之多，以至于有可能超越我们，超越第一层——不管它有多基本。

一级解决方案在未来将扮演什么角色？正如 McCorry 所看到的那样，“第 2 层协议，如 Lightning、Raiden、Sprites、Pisa、Perun、Counterfactual、Plasma 应该被认为是‘乐观协议’。如果每个人都合作（或者在 Plasma 的情况下；如果中央运营商合作）怎样加速区块确认书，那么一切可以在利益相关者之间本地执行，而不是每笔交易都需要发送到网络。”

“第二层最终受到可扩展性的限制——因此解决这两个问题非常关键。”

声明中隐含的乐观情绪取决于每个人是否合作，McCorry 承认情况可能并非如此。 “但是，如果一方不合作，”他说，“那么在第 2 层解决方案中执行的应用程序（即支付、游戏等）就不得不求助于区块链。因此，第 II 层最终仅限于第 I 层的可扩展性——因此解决这两个问题至关重要。”

寻求吞吐量

比特币的 TPS 不断变化。但是，以目前的形式，网络不支持超过 7 TPS，以太坊在 14 TPS 也不会好多少。如果最终要创建一个去中心化的全球金融体系，那么弄清楚如何显着增加这些数字显然至关重要。

“一种方法是增加比特币和以太坊的区块大小，但这还不够好，”McCorry 说。 “一旦一个块在网络上传播的时间比创建它的时间长，大规模地这将简单地破坏。”

“我们需要新的区块链和共识协议，为了加快‘确认’一个区块所需的时间，我们需要评估简单的问题，比如一次确认一个区块还是一个分叉更有效？屏蔽？”

“相反，我们需要新的区块链和共识协议来加快‘确认’区块所需的时间，我们需要评估简单的问题，例如确认区块或区块的分叉是否更有效一次？”。还有其他基本问题需要考虑 - 每个“对等方”是否应该验证网络上的每笔交易，还是我们可以分发验证工作（例如）？

多种解决方案

好消息是，一些科技界最聪明的人正在研究区块链可扩展性三难困境——如何在扩展解决方案与安全性和去中心化考虑之间取得平衡。

如果您查看文献，区块链可扩展性的主要思想之一是分片的概念：不同的节点子集处理区块链的不同部分，从而减少工作量。

分片不是一个新概念，但拆分数据以减少区块链节点必须存储和处理的数量是它的新应用。

分片

虽然可扩展性瓶颈似乎是一个严重的生存威胁，但以太坊已显示出成为功能性、开源、真正去中心化系统的潜力。目前正在以各种新颖的形式探索分片。也许最值得注意的是 Vlad Zamfir，他是以太坊基金会的开发者，也是 Casper 协议升级背后的大脑之一，他认为分片是唯一真正的区块链扩展解决方案。

当然，以太坊从多个角度解决了可扩展性问题——长期讨论的向股权证明（信标链、Casper FFG）、Plasma、Plasma Cash、状态通道和 eWASM 的转变都将脱颖而出心里。特别是，PoS 共识可以通过简化验证谁拥有最多权益和最大哈希能力所需的过程来使区块链更快。

OmniLedger

最近推出的另一个解决方案是 OmniLedger，它是一种安全、横向扩展的去中心化分类账。 OmniLedger 声称是首批实现“VISA 级”吞吐量的公司之一，延迟为几秒钟，同时保持完全去中心化并抵御拜占庭式的对手。

“OmniLedger 声称是第一个以几秒钟的延迟实现‘VISA 级’吞吐量的公司之一，同时保持完全去中心化并抵御拜占庭式的对手。”

链空间

Chainspace 由 Mustafa Al-Bassam 和伦敦大学学院的一个研究团队开发，“以‘去中心化基础设施’为口号在全球范围内运作。他们创建的是一个去中心化平台，支持智能合约并在其对象上执行用户提供的交易。

Chainspace 以一种新的方式实现可扩展性——它通过快速的两阶段分片拜占庭原子确认协议 (S-BAC) 提供高吞吐量和低延迟，这是一种分布式提交协议，以实现一致性。”它还具有无领导者共识协议，可为每个分片中的操作提供快速完成。

多分片

Polyshard 由 Mingchao Yu 和南加州大学的一个研究团队创建，是一种用于在区块链中编码存储和计算的新协议。用他们的话说，“Polyshard 是一种多项式编码的分片方案，可以实现存储效率、系统吞吐量和信息论信任上限，从而实现真正可扩展的系统。”

“许多分片提案在扩展效率方面失败了，因为它们损害了信任。”

在最近发表的一篇论文中，Yu 等人。讨论许多分片提案在扩展效率方面失败的事实，因为它们在信任上妥协，继续解释 Polyshard 如何解决这个问题。 Polyshard 的论文还包括一些引人入胜的模拟，这些模拟以数值方式展示了协议固有的性能改进。

最后的想法

许多区块链无法扩展的原因是支持存储和计算方法的关键涉及完全复制，这意味着每个网络节点都必须存储整个区块链并复制所有计算。虽然这使得像比特币这样的东西非常安全，但这也是当前可扩展性问题的原因。

可扩展性可能是当前这一代区块链面临的最大挑战，尽管过去几年大肆宣传，但要克服一些困难并让其中一些工作成熟，还需要更多时间。

从内部

今年 11 月，Binary District 和研究所在阿姆斯特丹共同举办了以一级为重点的扩展 MASTER WORKSHOP。参加研讨会的将是那些推动第 1 层解决方案的人，来自 Chainspace 和 Omniledger 的专家将分享他们的工作以及他们对区块链未来的愿景。

这是一个深入研究区块链可扩展性核心问题的机会，也是一个与在这一重要领域突破界限的人学习和合作的机会。区块链技术正在以令人眼花缭乱的速度发展，积极参与社区是掌握最新动态的最佳方式。

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