N 種方案，以太坊會選擇如何擴容？

近段時間，以太坊在擴容問題上取得不少進展——前天 Raiden（雷電網路）正式部署測試網路、上月以太坊創始人和閃電網路作者推出了「Plasama」項目…… 但是，以太坊交易擁堵的問題已經越來越嚴重，在這麼多個方案當中，以太坊應該選擇如何擴容？

現實與理想存差距，擴容勢在必行

與比特幣不同，限制以太坊鏈上區塊容量的不是區塊大小，而是 gas 值。目前以太坊每個區塊 gas 值的限制約為 670 萬，根據每區塊大約容納 200 筆交易、平均出塊時間為 15 秒來計算，以太坊的交易處理速度可達 13 筆/秒。

雖然這已經是比特幣網路可以實現的兩倍，但還遠遠不夠。以 Facebook 為例，這個社交平台每秒至少要處理 17.5 萬條請求，假如加上 API 端的或許還要高大概三到四倍。也就是說，想要藉助以太坊「虛擬機」構建去中心化的社交平台，那就需要進行萬倍以上的擴容。

不過拋開這些遠的不說，現階段以太坊在處理火爆 ICO 項目時就已出現較為嚴重的交易擁堵問題。為此，擴容成了以太坊發展規劃中必須可少的一環。

鏈內擴容只能解決燃眉之急，鏈外方案不可缺

大致來說，目前關注度較高的擴容方案分為鏈內和鏈外兩類。其中鏈內擴容方案有，

提高 gas 值限制

這一擴容方案是今年六月份時，以太坊基金會聯合創始人 Hudson Jameson 為暫時緩解網路交易擁堵問題而提出的。由於當時以太坊出現區塊鏈擁堵、系統反應遲緩、交易手續費上漲等等問題，Jameson 呼籲礦工通過手動修改 gas 限制值來提高網路的交易吞吐量。不過這樣一來，出現叔塊的幾率也隨之增加。與比特幣的孤塊不同，以太坊的叔塊是有補償獎勵的，所以大部分礦工對此擴容方式的反應並不積極。

EIP 648

兩個月前，Vitalik Buterin 在 Github 開源代碼庫上發布了名為 EIP 648 的擴容方案。該方案可通過各節點間的高效並行來緩解交易擁堵問題。簡單來說就是分流，將 ICO 眾籌活動與以太坊網路的運行分開，使得以太坊系統可在不影響正常流量的情況下同時處理多個 ICO 項目（據 Vitalik 介紹，最多為八個）。

分片技術（Sharding

目前以太坊正在部署的分片技術，是從傳統資料庫中啟發而來的。具體來說，就是將區塊中的數據分成很多不同的「片段」並分別存放在各個節點中，減少每個節點儲存數據量的同時，也提高了系統的驗證速度。分片技術被認為是更為長期且理論上可行的擴容方案，不過要實現它還有很多問題亟待解決，比如「不存在證明」問題——在這種分散式儲存模型之下，簡單使用 Merkle 根值來驗證交易的做法被打破，使得某些場景下無法進行「不存在證明」（也就是涉及雙花問題的信息驗證）。

提高 gas 值限制、EIP 648 以及分片技術都能在一定程度上實現擴容，但是 將所有交易都放到區塊鏈上並不是「長久之計」。從七月份開始，以太坊區塊鏈就以每天約 2.5 GB 的速度快速膨脹，短短一個月時間體積就已增長近 100 GB。按照這樣的發展趨勢，2018 年或許會超過 1TB。如此大的佔用體積將會加大節點的運行成本且降低區塊鏈的同步效率，不利於以太坊未來的發展。因此除了鏈內擴容方案之外，Vitalik Buterin 還提出了不少鏈外擴容方案。

雷電網路

很多的介紹中都拿閃電網路和雷電網路進行類比，但這兩者間存在一定差異。與閃電網路原理相似，雷電網路沒有將所有的交易放到區塊鏈上處理，而是把部分轉移到鏈外，讓用戶通過私下交換轉賬簽名信息來實現交易。不同的是，雷電網路在完成鏈下支付任務的基礎上，還能夠處理「狀態交易」，也就是類似概念的非貨幣性交易。據悉增加這種二層網路之後，以太坊網路的交易吞吐量可提高至百萬筆。

Plasma項目

這個號稱可實現「每秒十億次交易處理量」的項目，是八月初時 Vitalik 和閃電網路聯合作者 Joseph Poon 共同提出的。該項目將區塊鏈設計為樹狀結構——通過大量的「子區塊鏈」來減少儲存在區塊鏈上的數據量，並使用名為「欺詐證明」的技術將「子區塊鏈」和「主區塊鏈」連接在一起，從而實現擴容。而且，Plasma 和雷電網路一樣可以擴展到更加複雜的運算（比如以太坊智能合約）之中，而不僅僅是閃電網路所能實現的鏈下支付。

雖然 Vitalik 和 Poon 對 Plasma 非常有信心，「隨著 Plasma 的出現，未來世界上所有的東西都能放到區塊鏈上運行」；但是這個擴容方案目前還只是一份白皮書，未來是否能實現還未能下定論。

以太坊的擴容思路：分散式並行

現階段，以太坊的擴容之路更多是處於摸索階段，確切的方案以及落實時間還未給出。 不過，從其創始人 Vitalik 提出的多個擴容備案中可以看出，他們的擴容思路更多集中在分散式並行這種操作模式之中 。上面大部分擴容方案歸根結底都是通過某一組成結構的分散式分布以及相關技術的連接實現高效並行運作的。比如通過節點間高效並行來緩解交易擁堵問題的 EIP 648、將交易數據或者說區塊鏈信息進行分散式儲存的分片技術和 Plasma……

另一方面，最近以太坊即將迎來其發展的第三階段——「大都會」（Metropoli）硬分叉。不過，按照早前以太坊發布的規劃路線圖可以得知，這次硬分叉更關注於匿名性（零知識證明或者 zk-SNARK）、PoS 共識機制緩衝部署（釋放「難度炸彈」）等等方面的升級。 下一階段 Serenity 硬分叉的著重點才是擴容問題 。

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