什麼是區塊鏈的可擴展性?一個簡單的解釋

隨著越來越多的個人和組織採用區塊鏈技術，可擴展性變得更加突出。您可能已經遇到過這個術語，也許它是加密行業最大的問題。

本質上，可擴展性是指系統或技術在不影響性能的情況下處理不斷增加的交易或用戶量的能力。在區塊鏈技術的背景下，可擴展性至關重要，因為它決定網絡是否可以隨著需求的增長而無縫擴展，同時保持其安全性和功能性。可擴展性的重要性在於確保像區塊鏈這樣的去中心化系統能夠有效地支持廣泛的採用和使用，從而使其具有對各個行業和應用程序產生變革性影響的潛力。

什麼是區塊鏈可擴展性?

術語“可擴展性”意味著特定係統或操作在經歷與幅度或範圍有關的調整時保持其最佳性能水平的能力。相應地，區塊鏈技術背景下的可擴展性概念意味著特定區塊鏈協議即使面對大量交易活動、廣泛的數據集和越來越多的用戶參與，也能夠維持高效且經濟高效的處理環境。 。

Vitalik Buterin 建議 [PDF]區塊鏈協議努力去中心化、安全和可擴展，但它們只實現了其中兩個屬性。最常被犧牲的功能是可擴展性。

可擴展性是影響區塊鏈系統性能的重要因素。不可擴展的區塊鏈可能會導致交易處理緩慢，從而導致積壓和費用增加。另一方面，可擴展的區塊鏈能夠在短時間內處理大量交易，同時通過眾多同行之間的協作保持安全性、最佳用戶體驗、低費用和高效決策。

決定區塊鏈協議可擴展性的三個主要因素如下:

在網絡節點之間傳播交易、匯總反饋以達成共識所需的持續時間會對系統的可擴展性產生影響。最大限度地減少延遲有助於提高可擴展性。

區塊鏈協議的效率（就其擴展能力而言）還取決於它可以同時執行的交易量。處理速率的提高意味著網絡可擴展性的增強。

區塊鏈系統的資源需求，例如計算能力和網絡帶寬，直接影響其可擴展性。可用資源的增加可以為網絡參與者，特別是那些做出重大貢獻的參與者帶來更多的獎勵。相反，如果獎勵與參與網絡相關的成本不成比例，則可能沒有人會加入，從而導致可擴展性有限或沒有可擴展性。

與前輩（特別是比特幣）相比，Solana 等較新的區塊鏈平台通常表現出更大的可擴展性。然而，值得注意的是，這種性能的提高通常是以減少安全措施或增加這些系統內的集中化為代價的。

為了使區塊鏈技術能夠有效支持大規模應用並容納大量用戶群，這些系統必須表現出可擴展性。如果交易變得擁擠或費用過高，特別是當存在替代、便捷且具有成本效益的解決方案時，區塊鏈技術的採用將顯著下降。舉例來說，與使用比特幣等加密貨幣相比，使用 Visa 等傳統支付方式購買披薩可能更實用、更實惠。因此，區塊鏈技術領域增強可擴展性的需求變得顯而易見。

擴展區塊鏈的 3 個關鍵方法

儘管多個區塊鏈協議做出了各種努力來提高延遲、性能和費用方面的效率，同時保持安全性和去中心化，但仍然存在一個未解決的挑戰，即“區塊鏈三難困境”。當某些解決方案為了實現更好的結果而犧牲去中心化或安全性時，就會出現這種三難困境。

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區塊鏈協議通常利用各種方法來增強區塊鏈的可擴展性。

上述方法可以系統地分為三個綜合策略。

第 1 層解決方案

這裡的目標是增強主區塊鍊網絡的性能，以適應增加的交易量。潛在的策略可能涉及增加區塊的大小、加快交易處理時間或通過響應時間的聚合來簡化達成共識的過程。

第一層解決方案涉及直接在主區塊鏈架構上實施增強功能，而不依賴外部框架或基礎設施。這種改進經常需要進行鏈分裂，也稱為“分叉”。

考慮一下比特幣實施隔離見證（SegWit）的例子，它是通過軟分叉實現的。這一修改通過增加區塊大小限制並提高交易效率來擴展協議的功能。此後不久，硬分叉導致了比特幣現金（BCH）的出現，這是一種替代區塊鏈，其特點是具有更大的區塊尺寸、更快的交易處理時間和更低的交易成本。

以太坊區塊鏈還完成了硬分叉，這將協議的共識算法從工作量證明轉變為權益證明。這是引入分片的第一階段，Buterin 認為 將進一步擴展網絡。

區塊鏈分片是指一種第一層解決方案，不需要更改協議或軟件升級，而是需要將網絡劃分為稱為“分片”的更小的部分，以增強可擴展性並提高交易效率。儘管以太坊打算在 2023 年之前整合這項技術，但 Zilliqa 區塊鏈目前已經實施了四個這樣的分片，從而縮短了交易持續時間，降低了交易成本，並提高了最終用戶的滿意度。

第 2 層解決方案

Layer 1 解決方案直接與核心區塊鏈協議集成，旨在通過分片或權益證明共識機制等各種手段提高可擴展性。然而，由於網絡擁塞或計算複雜性等問題，這些方法在水平擴展的能力方面存在局限性。為了應對這一挑戰，第2 層解決方案應運而生，其重點是將某些交易或操作遷移到主鏈之外的單獨層，從而有效提高處理更多交易的整體能力，而不會影響安全性或去中心化。這些附加層（稱為狀態通道和匯總）利用底層區塊鏈基礎設施，同時通過優化提供增強的性能，包括減少確認時間、改進隱私功能和降低費用。通過利用第 2 層解決方案，

狀態通道為多方實時進行交易提供了一種有效的手段，而無需僅僅依賴主區塊鏈。閃電網絡就是這樣的一個例子，它利用智能合約促進的鏈下交易，並最終將其結算在比特幣區塊鏈上。同樣，以太坊上的雷電網絡也採用這種方法來實現用戶之間快速、安全的交易。

Rollup 技術包含一系列去中心化系統，可促進交易的高效執行，同時最大限度地減少鏈上擁塞。這些技術的運作方式是通過鏈下網絡處理交易，然後將經過驗證的信息提交回主區塊鏈進行驗證。 Rollup 平台的示例包括基於零知識證明 (ZKP) 的解決方案，例如 Loopring 和 Aztec，它們利用加密技術來驗證交易，而不會洩露敏感細節。此外，像 Arbitrium One 和 Optimism 這樣的 Optimistic Rollup 依賴於去信任機制來驗證交易，利用數學算法和分佈式網絡來確保安全性和準確性。

此外，值得注意的是，第一層和第二層區塊鍊網絡的架構結構之間存在顯著差異。

新鏈

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為了優化交易處理效率，可以設計多種新型鏈，例如側鏈、等離子鍊和 Validium 鏈。事實上，Polygon 就是一個很好的例子。這個基於以太坊的側鏈具有定制的規格，可以滿足特定要求，同時仍然利用以太坊網絡的基礎優勢。

上述解決方案通俗地稱為第 2 層替代方案；然而，必須認識到它們代表不同的實體。與普遍看法相反，第 2 層選項本質上是對基礎第 1 層架構的補充，與主鍊和諧地運行。另一方面，側鏈、plasma 鍊和 Validium 鏈構成獨立的區塊鏈，與 Layer 1 鏈相比，表現出更強的自治性。這些替代網絡通常承擔安全協議、共識機制和區塊配置等事務的責任。

區塊鏈沒有可擴展性，沒有大規模採用

區塊鏈技術的變革能力有可能對我們當前的生活方式產生重大影響。儘管如此，它的廣泛採用取決於克服可擴展性的挑戰，以免它無法發揮其全部潛力並仍然局限於利基應​​用程序。

區塊鏈技術通過資產數字化和流程優化來改變各個行業的潛力似乎很有希望，只要它能夠實現可擴展性，同時保持其去中心化和安全性的核心原則。