区块链的可扩展性问题第0层解决方案介绍

可扩展性问题是区块链不得不面对的问题，其已成为区块链大规模发展的最大障碍之一。目前行业内解决可扩展性问题的主流方式是Layer-1的分片，Layer-2的状态通道，以及Layer-1、Layer-2的结合。本文为你介绍不同于1、2层的解决方案，“第0层”解决方案。

1.“不可避免”的可扩展性问题

区块链的基本架构依赖于一系列连接的区块，每个区块包含信息、并与网络中的其他相邻区块进行交互来执行事务，保存历史以及将信息广播到整个网络中。

这种基础设施的根本问题在于这些区块在大小和出块速度方面受到严重限制，这意味着它们只能在一定的时间段内处理那样多的信息和那样多的交易。

较少的区块数量和较小的区块意味着在任何时候区块链网络上能够被处理的信息总量是有限的，这导致了巨大的问题，因为开发人员试图将其网络扩容至数百万个节点和用户。

可扩展性问题对区块链生态系统带来了效率极其低下 - 即交易时间和交易费。在像以太坊这样的大型网络中，由于网络处理大量交易以及运行于其中的信息的能力有限，所以交易时间非常慢。

基本上，每笔新交易在被正确地记录在区块链上必须“等着轮到它”。这激励网络向在网络上运行交易的交易用户收取交易费；这种费用有助于限制在一定时间内进入网络的交易总数，但对那些依赖网络来实现其整个运行基础的开发人员则是个巨大的障碍。

总之，目前的区块链太慢，而且对大多数开发人员来说成本太高而无法利用其架构优势。

2. 人们如何解决这个问题？

人们提出了很多方法来解决这个可扩展性瓶颈：Schorr签名来改进加密处理过程，抽象的语法树进行默克尔化来减少智能合约的计算规模，增加区块大小（使用或不使用隔离见证）。..。..但到目前为止，最常见的解决可扩展性问题的方法是“第2层”解决方案。

第2层解决方案本质上是通过在区块链基础层之上运行一种架构来比一般的区块链架构更快地处理事务。

它通过使用智能网络和多方支付通道来实现这一点，这些通道将交易连接在一起并让它们生效而实际上不会被记录在区块链上；相反，它将事务信息进行缓存并启动这个过程来将事务广播到区块链，这意味着事务将要发生，然后将会记录在区块链中。

这样目的在于保护区块链的安全和底层基础设施，实现其隐私价值，而且帮助提高交易速度，这对开发人员来说是一个巨大的胜利。目前，最受欢迎的第2层解决方案称为“闪电网络”。

3. 这个长久的问题是什么？

一直存在的问题是，尽管闪电网络以较低的费用实现了相当快的交易速度，但它的底层架构仍然依赖于信息在区块链广播的缓慢方式，这意味着它也面临着可扩展性瓶颈。

闪电网络不需要频繁将用户交易记录在区块链上，所以它仍然需要像之前那样使用区块，这就存在着已知的那些区块大小和区块生成频率的问题。 闪电网络还引入了新的复杂性，比如：寻找支付通道的路径来较快地完成支付，对接收付款需要在线的要求，以及开启和关闭支付通道的需求。

因此，闪电网络的速度和进行新交易的能力仍然受到基础区块链速度的限制。从本质上讲，它对这个速度慢的过程有所加快，这是一种改进。

4. 什么是bloXroute？

bloXroute是在区块链可扩展性领域的一个重大进步。它本质上是一个“0层”解决方案，在区块链（通常将其称为第1层）下运行来提高速度并降低费用。

bloXroute使用区块链分发网络（BDN），它基本上是一个快速中继节点网络，可以将区块传播到任何的区块链，目前正被使用在比特币，BCH和以太网主网下。在更高的层面上，BDN做的就是以非常快速，高效和可扩展的方式来产生更多的区块，这意味着更多事务可以以相当快的速度广播至网络中。

5. BDN如何做到这一点？

BDN的运行涉及到很多复杂的联网和安全协议，但它依赖于：

1、快速中继服务器。这基本上意味着信息被很快地广播到整个网络，而不是慢式的P2P“闲聊”，这需要许多缓慢的“应声”，直到所有参与者都知道有新的区块。

2、直通路径（Cut-through Routing）。以前，区块链要求整个区块在被发送给其它节点之前先被接收到。BDN放弃这种做法，在区块的首个数据包抵达时就将信息进行流处理、发送给所有节点。这将交易速度提高了约10到100倍，远远超过迄今为止第2层解决方案所能达到的性能。

3、BDN将区块压缩100倍，可以让更大的区块按小区块的速度被广播出去。

4、拓扑优化。本质上，在广播区块时，BDN会找到优化网络连接的方法来生成解决方案，使得将交易发送通过一系列区块非常容易。

最重要的是，BDN完成这些工作根本没有干扰到区块链的运行方式。信息仍然被广播通过区块；唯一的区别是区块的生成方式以及它们生成的速度。

BDN通过解决区块链系统架构中的一些内在问题来帮助解决可扩展性的瓶颈问题。这样做的好处是信息在区块链网络上被处理的基本方式有所改善，但仍然保留区块链网络的所有好处和细微差别。

BDN能够与任何一种共识协议共用，也不会干扰到区块链的中立性。此外，开发人员仍然可以在区块链上运行第2层解决方案来进一步提高速度。

6. 最大的好处是什么？

BDN可以在任何时候让更多的交易运行在区块链上，这意味着有更多的信息流经区块链。这有两个方面的好处：

首先是开发人员。许多开发人员使用区块链和智能合约来支持他们的应用程序的底层架构，无论是去中心化应用程序还是基于智能合约的套利协议。

以前这受到交易速度慢的限制；没有开发人员希望用户必须等待服务器来完成请求和处理事务。使用BloXroute，开发人员现在能够以希望的速度来运行他们的事务、开发他们的区块链应用。

第二，矿工。矿工是区块链生态系统中的关键群体，也是这一行业持续增长的最重要原因之一。 BloXroute为矿工提供了更多的回报，因为从本质上来说，更多的交易运行在网络上，这意味着有更多的交易需要被“挖”。这为矿工提供了更多的来自于交易量和交易费用的报酬。

7. 结语

有一段时间可扩展性一直是区块链的热门话题，它也是去中心化市场扩张和区块链创新动力的最大挑战之一。第2层解决方案提供了一个可靠的临时解决方案。

但是，随着这些协议变得越来越流行，它们也将面临着与第1层解决方案一样的瓶颈。从理论上讲，可以有第3层，第4层。..。..解决方案，但是这种设计不稳定，也不能保持区块链的去中心化本质。

bloXroute是一个非常有前景的解决方案。它通过从根本上改善信息在区块链上处理的方式来提高速度，同时还不会影响区块链，这意味着共识协议和中立性都可以完全保留。

对于区块链生态系统中面临的最重大挑战之一，它是一种用途广泛，可扩展且技术先进的解决方案。