今日鏈見(jiàn)，和大家談?wù)剠^(qū)塊鏈擴(kuò)容的不同技術(shù)方案。

以太坊是最大的工程化的區(qū)塊鏈“計(jì)算機(jī)”。它同時(shí)做到了數(shù)字資產(chǎn)交易和合約的上鏈。但由于數(shù)字資產(chǎn)交易記賬和各類智能合約應(yīng)用的性能要求不同，經(jīng)常性的出現(xiàn)了“道窄車多”的問(wèn)題。擴(kuò)容就成了當(dāng)前基礎(chǔ)公鏈技術(shù)的主要拓展方向，擴(kuò)塊、共識(shí)算法創(chuàng)新、分片和分層是主要的四種解決方案。

擴(kuò)塊是一種作法，比如比特黃金，針對(duì)比特幣2M大小的塊擴(kuò)展到8M。但對(duì)公鏈全網(wǎng)共識(shí)來(lái)說(shuō)，塊可擴(kuò)展的容量是有限的，同時(shí)這意味著每個(gè)節(jié)點(diǎn)更大的工作量，對(duì)單個(gè)節(jié)點(diǎn)的性能要求更強(qiáng)，某種程度上它可能帶來(lái)礦機(jī)生產(chǎn)和運(yùn)營(yíng)的更加專業(yè)化和集中化。

共識(shí)算法創(chuàng)新，是一種解決方案，從POW到POS、甚至DPOS，犧牲掉去中心化的公平性，來(lái)?yè)Q取效率的提升，比如EOS共識(shí)算法變成了DPOS，選舉出21個(gè)超級(jí)節(jié)點(diǎn)來(lái)做共識(shí)，效率自然很大提升。以太坊也試圖進(jìn)行新版本Casper分叉，切換到POS的共識(shí)算法。而且，Vitalik認(rèn)為，POS是分片的前提。

分片是Vitalik重點(diǎn)推進(jìn)的以太坊擴(kuò)容方案。分片是在以太坊的基礎(chǔ)級(jí)協(xié)議中實(shí)現(xiàn)的，一個(gè)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)被分割成不同的片，比如100個(gè)，每一個(gè)片都可以獨(dú)立處理交易。相當(dāng)于建立了100個(gè)子鏈，帳戶交易信息都是儲(chǔ)存在子鏈上的，不同分片處理不同的區(qū)塊和交易。作為驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)要干兩件事，一是驗(yàn)證主鏈上的區(qū)塊，二是驗(yàn)證分片上的區(qū)塊。區(qū)塊可能被分配到100甚至更多的分片中，交易也是分開(kāi)到不同分片的，由不同的驗(yàn)證者來(lái)驗(yàn)證不同的區(qū)塊和交易。但需要某種機(jī)制來(lái)知道每個(gè)節(jié)點(diǎn)執(zhí)行了哪個(gè)分片，這種機(jī)制還要能保證系統(tǒng)安全又高效。主鏈就能發(fā)揮這個(gè)作用，主鏈負(fù)責(zé)生成隨機(jī)數(shù)，隨機(jī)選擇哪個(gè)驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)進(jìn)入哪個(gè)分片，并且保持對(duì)驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)的追蹤，比如節(jié)點(diǎn)被分配到什么分片、當(dāng)前的獎(jiǎng)勵(lì)和懲罰是什么，還可以追蹤到子鏈上的區(qū)塊，所有這些信息都是由主鏈完成的。通常主鏈追蹤分片的方式，不是追蹤每個(gè)分片中的每個(gè)區(qū)塊，只會(huì)追蹤交聯(lián)（cross-link）。子鏈就只做交易處理，并且存儲(chǔ)帳戶狀態(tài)和合約狀態(tài)。子鏈之間使用收據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)跨分片通信。假設(shè)一個(gè)計(jì)算機(jī)可以來(lái)處理N個(gè)交易，主鏈就可以來(lái)追蹤N個(gè)分片，每個(gè)分片本身都能夠處理N個(gè)交易。系統(tǒng)可以處理的是2倍N的交易。通過(guò)分片，全網(wǎng)交易通量成倍增長(zhǎng)。

分層是以太坊采取的另一種擴(kuò)容解決方案。基本思路是分出層次，主鏈只處理關(guān)鍵數(shù)字資產(chǎn)記賬，把很多交易和應(yīng)用在主鏈之外進(jìn)行處理，也稱為離鏈方案或者“第2層”擴(kuò)容方案，主要技術(shù)方案包括狀態(tài)通道（state channels）、Plasma和 Truebit。這些鏈下的技術(shù)方案，不需要更改基本級(jí)別的協(xié)議，只是作為以太坊上的智能合約，用于與鏈下軟件進(jìn)行交互，既保證了主鏈的公平性和穩(wěn)定性，又增加了鏈下高效和靈活性。

狀態(tài)通道（State Channel）是一種用于執(zhí)行交易和其他狀態(tài)更新的離鏈技術(shù)，但也確保了一個(gè)狀態(tài)通道“中”發(fā)生的事務(wù)仍保持了很高的安全性和權(quán)威性。閃電網(wǎng)絡(luò)是比特幣的支付通道，雷電網(wǎng)絡(luò)是以太坊上的支付通道，很多小額交易在支付通道中進(jìn)行，只有初始和最終值被記錄在主鏈上。狀態(tài)通道是支付通道泛化出來(lái)的形式，它不僅可用于支付，還可用于區(qū)塊鏈上任意的“狀態(tài)更新”，比如智能合約中的更改。某個(gè)應(yīng)用合約的瑣碎執(zhí)行就在狀態(tài)通道中進(jìn)行，直到提交“最終狀態(tài)”后關(guān)閉該通道，在以太坊主鏈上就只用付一次交易費(fèi)，用來(lái)記錄初始和最終狀態(tài)。

2017 年 8 月 11 日，Vitalik和Joseph發(fā)表了一篇題為 Plasma: Autonomous Smart Contracts的文檔，提出了Plasma 技術(shù)。Plasma是一種自治的智能合約，是一種用于管理鏈下交易的技術(shù)，同時(shí)依靠底層的以太坊區(qū)塊鏈來(lái)實(shí)現(xiàn)其安全性。Plasma是通過(guò)創(chuàng)建依附于“主”以太坊區(qū)塊鏈的“子”區(qū)塊鏈，這些子鏈又可以循序產(chǎn)生它們自己的子鏈，并能依次循環(huán)往復(fù)。結(jié)果是可以在子鏈層級(jí)中執(zhí)行許多復(fù)雜的操作，在與以太坊主鏈保持最低限度交互的情況下，運(yùn)行擁有數(shù)千名用戶的完整應(yīng)用程序。Plasma 子鏈可以更快遷移，并承擔(dān)更低的交易費(fèi)用，因?yàn)槠渖系牟僮鳠o(wú)需在整個(gè)以太坊區(qū)塊鏈上進(jìn)行重復(fù)。為了保證安全性，Plasma設(shè)置了用戶能將他們的資產(chǎn)隨時(shí)收回到主鏈上的機(jī)制、以及用戶可以向根節(jié)點(diǎn)合約發(fā)布欺詐證明（fraud proof）的機(jī)制，來(lái)確保一旦發(fā)生安全風(fēng)險(xiǎn)，可以采取及時(shí)保護(hù)措施。

Truebit也是一種鏈下進(jìn)行繁重或者復(fù)雜運(yùn)算的技術(shù)，可以讓基于以太坊的智能合約處理更復(fù)雜的事務(wù)并仍能被主鏈驗(yàn)證。TrueBit系統(tǒng)由兩個(gè)層級(jí)組成：?jiǎn)栴}解答層和獎(jiǎng)勵(lì)層。同時(shí)，在問(wèn)題解答層級(jí)中使用 “驗(yàn)證游戲” ，作為判斷解答是否正確的方法，來(lái)確保外包出去的鏈下計(jì)算任務(wù)能夠安全正確。解答層支付給智能合約一份押金，開(kāi)始執(zhí)行外包計(jì)算任務(wù)，并返回結(jié)果。如果結(jié)果是正確的，它們的押金將被退回。如果結(jié)果被證實(shí)沒(méi)有正確執(zhí)行運(yùn)算，比如，欺詐或者犯錯(cuò)，它們會(huì)失去押金。

在很多新的公鏈中，沿著基礎(chǔ)鏈分層的思路，提出了很多新的“雙鏈”或“鏈下”解決方案，主要思路也是主鏈保持公平性和穩(wěn)定性，鏈下去解決效率問(wèn)題。總之，擴(kuò)容是當(dāng)前和一段時(shí)間內(nèi)基礎(chǔ)公鏈技術(shù)創(chuàng)新的主要領(lǐng)域。