区块链链外之上的第二层解决方案能否解决区块链的可伸缩性问题

目前的加密货币还处于初级阶段，没有任何意义上的规模采用。区块链技术的可伸缩性是主流采用的一个关键障碍，它涉及事务总量和处理事务独立参与者的数量。在考虑到安全和分散的挑战时，这一点尤其值得深思。

Visa以最快的速度处理大约24000笔交易（TPS），但是，像比特币和以太坊这样的领军企业的交易额远低于这一数字。 许多其他项目声称全球规模的TPS - 例如EOS或Zilliqa--但这些大多是未经测试的声明。

目前已经提出了许多缩放的方法，无论是第一层的“链上”解决方案还是在区块链“链外”之上构建的第二层解决方案。但对于如何最好地部署可伸缩性度量，有许多不同的观点，而这些对话最终都被项目技术复杂性或部落关系所笼罩。

第一层vs第二层

随着闪电、等离子体、Raiden 和 Sprites等第二层解决方案的不断发展，第一层解决方案继续在区块链的进化中扮演着重要的角色。

正如伦敦国王学院（King’s College London）助理教授、英国首个加密货币博士帕特里克•麦考利（Patrick McCorry）所言：“区块链（和一个中央操作符一起使用）为各方提供了一种美丽的方式，来证明中央操作符没有作弊。”我设想了许多区块链链，希望它们是从流行的区块链中引导出来的。我相信第二层，但是没有第一层就不行。

未来可能不会垄断吃的局面，相反区块链将采用各种互补的补丁来大规模执行。但是现在区块链中有太多的活动，所以我们有可能超越我们自己，超越第一层。

第一层解决方案在未来将扮演什么角色？在麦考利看来，“闪电、等离子体、Raiden 和 Sprites等第二层协议应该被视为‘乐观协议’。”如果每个人都进行合作，那么所有事情都可以在相关方之间本地执行，而不是所有事务都需要发送到网络。

“第二层最终受到第一层可伸缩性的限制——因此两者并行解决至关重要。这份声明中所暗示的乐观取决于每个人是否合作，麦考利承认，事实可能并非如此。“然而，如果一方不合作，那么在第二层解决方案（即支付、游戏等）中执行的应用程序必须回到区块链。因此，第二层最终受到第一层可伸缩性的限制——因此，两者并行解决至关重要。

对吞吐量的追求

比特币的TPS不断变化。不过，在目前的形式下，网络支持的TPS不超过7个，而以太坊在14个TPS左右的性能也好不到哪里去。如果最终的目标是建立一个分散的全球金融体系，那么弄清楚如何大幅增加这些数字显然是至关重要的。

“一种方法是增加比特币和以太坊的块大小，但这还不够好，”麦考利说。“在规模上，一旦在网络上传播一个块所花的时间比创建一个块所花的时间要长，这就会崩溃。”

“我们需要新的区块链和共识协议，可以加快‘确认’一个块所需的时间，我们需要评估一些简单的问题，比如一次确认一个块或一个块的分支是否更有效？”以及还有其他需要问的基本问题：每个对等点应该验证网络上的每个事务，还是我们可以分配验证工作？

多种解决方案

好消息是，技术领域中的一些最聪明的头脑正在研究区块链可伸缩性第三重问题问题——如何平衡可伸缩性解决方案与安全性和分散性的考虑。

如果您查看文献，区块链可伸缩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，从而减少每个主节点的工作。

分片并不是一个新概念，但是数据分片以减少区块链节点必须存储和处理的数量是它的一个新应用。

分片

以太坊已经证明了成为一个功能强大、开源、真正分散系统的潜力，尽管可伸缩性瓶颈似乎是一个严重的生存威胁。分片目前正在以各种各样的新形式进行探索。也许最引人注目的是Ethereum Foundation developer和Vlad Zamfir背后的一个想法，他认为分片是真正的区块链缩放解决方案。

当然，以太坊正在从多个角度来解决这个可伸缩性问题——这是一个经过长期讨论的项目，涉及到Beacon Chain， Casper FFG和eWASM等领域。具体来说，PoS共识可以简化验证谁拥有最大利害关系和最大哈希值能力的过程，从而使区块链更快。

OmniLedger

另一个最近推出的解决方案是OmniLedger，一个安全的，可扩展的分布式分类帐。OmniLedger宣称，它是首批实现“签证级别”吞吐量的公司之一，同时保留了完全分散的功能，并能抵御错综复杂的对手。OmniLedger通过将状态分割为多个分片并使用分布式随机性安全地分配验证器来实现这一点。为了保持分片之间的一致性，OmniLedger建议验证器同时使用一个新的并行共识算法和一个原子提交。

Chainspace

chainspace由穆斯塔法•巴萨姆（Mustafa Al-Bassam）和伦敦大学学院（University College London）的一组研究人员开发，其口号是“在全球范围内分散基础设施”。它们的创建是一个分散的平台，支持智能合约，并在对象上执行用户提供的事务。

Chainspace以一种新的方式实现了可伸缩性——它提供了“高吞吐量和低延迟，通过一个快速、两阶段切分的拜占庭原子提交协议（S-BAC），一个分布式提交协议来保证一致性”。“它还具有一个无领导的共识协议，为每个分片内部的操作提供快速的终结。

Polyshard

Polyshard是由Yu Mingchao和南加州大学的一组研究人员创建的，是一种用于区块链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，它在存储效率、系统吞吐量以及信任方面达到了信息理论的上限，从而实现了一个真正可伸缩的系统。”

“许多分片提案在效率扩展方面失败了，因为它们损害了信任。在最近发表的一篇论文中，Yu等人讨论了许多分片提案在效率扩展方面失败的事实，因为他们在信任上妥协，并接着解释了Polyshard是如何解决这个问题的。Polyshard的论文还包括一些令人着迷的数值模拟，这些数值模拟演示了协议固有的性能改进。

最终的想法

许多区块链不能伸缩的原因是关键的基础存储和计算方法涉及到完全复制，这意味着每个网络节点必须存储整个区块链并复制所有计算。虽然这使得比特币之类的东西高度安全，但它也导致了当前的可伸缩性困境。

对于当前一代的区块链来说，规模扩张可以说是最大的挑战，尽管过去几年大肆宣传，但仍需要更多的时间来消除这些问题，并让其中一些解决方案成熟起来。

从内部看

今年11月， Institute研究所在阿姆斯特丹共同举办了一个以第一层解决方案为重点的主工作室。在研讨会上，将会有来自Chainspace和Omniledger等公司的专家来分享他们的工作和对区块链未来的展望。

这是一个深入挖掘区块链可伸缩性核心问题的机会，也是一个学和与那些在这一重要领域突破界限的人合作的机会。区块链技术正在以令人眼花缭乱的速度发展，成为社区的活跃分子是跟上潮流的最好方法。