科普園地22 | 區塊鏈的衍生技術：擴容_以太坊

在區塊鏈領域，對于“擴容”一直是爭議不斷的。為什么要有“擴容”這個事情呢？這是因為，比特幣的區塊容量太小，導致比特幣系統處理交易速度過慢。于是，比特幣社區提出一種設想：通過擴展比特幣區塊容量這種方式來提升比特幣處理交易的速度......后來，以太坊也提出了一些擴容手段。下面我們將用通俗的語言，為大家介紹一下“擴容”的兩種主要方式：鏈上擴容和鏈下擴容，以及其中具體的技術手段。一、鏈上擴容：隔離見證、分片鏈上擴容意味著要直接在區塊鏈主鏈系統上動手術，去修改區塊鏈主鏈系統的基礎規則、區塊大小、共識機制等等，以此來擴大區塊容量。說白了，就是把主鏈這個系統的道路修的更寬一點。鏈上擴容的主要方式有兩種方式：隔離見證和分片技術，下面我們分別介紹一下。隔離見證隔離見證是對于比特幣來講的，它可以看作是比特幣系統的一次重要升級，這次升級涉及到比特幣共識規則和網絡協議，相當于在比特幣系統上“動刀子”，所以我們說，隔離見證屬于鏈上擴容。隔離見證是如何實現鏈上擴容的呢？我們還需要從比特幣的交易驗證說起。在隔離見證提出之前，比特幣的交易驗證主要依賴兩部分數據：一部分是交易狀態，簡單來講就是誰給誰轉多少錢；另一部分是見證數據，簡單來講就是證明這次交易是真實合法的。隔離見證，就相當于把這部分“見證數據”從基本結構里拿出來，放在一個新的數據結構當中，但卻不破壞數據的完整性。我們舉一個通俗的例子，假如你有10本書，你把每本書橫著放在桌子在，那么可能放完這10本書，你的桌子就被鋪滿了；但是你把每本書立著放，那么你的桌子還會有很多的空余空間，而書還是那十本書，沒有多也沒有少。這就是隔離見證，簡而言之就是：通過改變區塊數據結構來釋放區塊容量。分片分片技術是以太坊率先提出來的。分片是一種基于數據庫分成若干片段的傳統概念擴容技術，它將數據庫分割成多個碎片，并將這些碎片放置在不同的服務器上。這就意味著，在區塊鏈底層公鏈的系統內，網絡上的交易將被分成不同的碎片，我們可以理解成“分組”。這樣一來，一筆交易就不必發動全網所有節點都去處理，只要讓網絡中的一部分節點處理就好了。基于分片技術，將網絡分割為碎片會使得更多的交易同時被處理和驗證，而且，隨著網絡的增長，區塊鏈處理越來越多的交易將成為可能。大概的意思就是：如果有一個很大的倉庫，里面放了很多貨物，但是這個倉庫只有一個出入口，所以在取貨存貨的時候，效率就會低很多。但是如果把這個大倉庫改用成10個較小的倉庫，那么同時存貨取貨的效率就會高10倍。這個過程就相當于分片。簡而言之就是：通過分而治之，提升處理交易效率。二、鏈下擴容：閃電網絡、雷電網絡鏈下擴容意味著不需要修改比特幣區塊鏈系統的代碼就能夠提升交易速度。采用鏈下擴容，交易都在鏈下處理，根本不需要對比特幣區塊鏈系統做什么大的改動，因為我們壓根兒就不走這條路。鏈下擴容主要有兩種方式：閃電網絡和雷電網絡。其實二者的原理差不多，只不過，二者最主要的不同就是：閃電網絡針對的是比特幣鏈下擴容，而雷電網絡針對的是以太坊鏈下擴容。下面我們分別介紹一下。閃電網絡“閃電網絡”是針對比特幣處理交易速度過慢提出的一種“鏈下擴容”對策。閃電網絡通過引入支付通道手段來實現比特幣快速轉賬。這個“支付通道”相當于在比特幣系統的主網之外，再構建一個點對點的網絡，不過，為了保證信任，兩個人在建立支付通道之前需要先抵押一部分資產。這樣一來，小額交易都放在鏈下這個“支付通道”來處理，不僅省去了鏈上處理交易的手續費，還節省了處理時間，因為在鏈下處理交易，根本不需要占用區塊內存，也不需要共識機制來記賬。所以，閃電網絡的原理，我們可以理解為：先把一些資金匯集在一起，建立支付通道，然后按照事先約定的方式，把資金池里面的所有權進行承諾轉讓。如果兩個人頻繁交易，就一直保持這個狀態，如果兩個人決定停止交易，就關閉支付通道，結算清楚，這一步才會被記錄到主鏈上。所以，閃電網絡，總結來講，就是：不是每做一次交易就要走一次區塊鏈網絡，而是經過了好幾次交易之后，才走一次區塊鏈網絡。這樣一來，就能夠“擺脫”區塊鏈的束縛，極大提升交易速度，實現閃電般的處理速度。這個原理就相當于我們日常生活中打撲克、打麻將，我們不是每一局都結算一下誰贏誰輸，而是先把錢壓在桌子上證明我有錢我輸得起，然后打好幾局之后，再一起結算輸贏。雷電網絡再說說雷電網絡。雷電網絡和閃電網絡的原理幾乎是一樣的，只不過，雷電網絡是以太坊提出的鏈下擴容方式。雷電網絡也需要建立支付通道，在建立支付通道之前也需要做資產抵押生成余額證明，來證明我有錢我輸得起，這一步就好比打撲克時候在桌子上先押一些錢。之后，在交易雙方都持有余額證明的情況下，雙方可通過支付通道在鏈下進行無限制次數的轉賬。只有在完成鏈下交易，需要將資產轉回鏈上時，才會在以太坊主鏈上登記主鏈賬戶的余額變化信息，而這期間不管發生多少次交易，在主鏈上是不會有記錄的。總結一下，今天我們為大家介紹了區塊鏈的衍生技術——擴容，擴容分成鏈上擴容和鏈下擴容，從這個角度上講，隔離見證和分片屬于鏈上擴容，而閃電網絡和雷電網絡則屬于鏈下擴容；而如果從幣種的角度來講，隔離見證和閃電網絡屬于比特幣的擴容方式，而分片和雷電網絡則屬于以太坊的擴容方式。

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