今日鏈見，和大家談談區塊鏈擴容的不同技術方案。

以太坊是最大的工程化的區塊鏈“計算機”。它同時做到了數字資產交易和合約的上鏈。但由于數字資產交易記賬和各類智能合約應用的性能要求不同，經常性的出現了“道窄車多”的問題。擴容就成了當前基礎公鏈技術的主要拓展方向，擴塊、共識算法創新、分片和分層是主要的四種解決方案。

擴塊是一種作法，比如比特黃金，針對比特幣2M大小的塊擴展到8M。但對公鏈全網共識來說，塊可擴展的容量是有限的，同時這意味著每個節點更大的工作量，對單個節點的性能要求更強，某種程度上它可能帶來礦機生產和運營的更加專業化和集中化。

共識算法創新，是一種解決方案，從POW到POS、甚至DPOS，犧牲掉去中心化的公平性，來換取效率的提升，比如EOS共識算法變成了DPOS，選舉出21個超級節點來做共識，效率自然很大提升。以太坊也試圖進行新版本Casper分叉，切換到POS的共識算法。而且，Vitalik認為，POS是分片的前提。

分片是Vitalik重點推進的以太坊擴容方案。分片是在以太坊的基礎級協議中實現的，一個區塊鏈網絡被分割成不同的片，比如100個，每一個片都可以獨立處理交易。相當于建立了100個子鏈，帳戶交易信息都是儲存在子鏈上的，不同分片處理不同的區塊和交易。作為驗證節點要干兩件事，一是驗證主鏈上的區塊，二是驗證分片上的區塊。區塊可能被分配到100甚至更多的分片中，交易也是分開到不同分片的，由不同的驗證者來驗證不同的區塊和交易。但需要某種機制來知道每個節點執行了哪個分片，這種機制還要能保證系統安全又高效。主鏈就能發揮這個作用，主鏈負責生成隨機數，隨機選擇哪個驗證節點進入哪個分片，并且保持對驗證節點的追蹤，比如節點被分配到什么分片、當前的獎勵和懲罰是什么，還可以追蹤到子鏈上的區塊，所有這些信息都是由主鏈完成的。通常主鏈追蹤分片的方式，不是追蹤每個分片中的每個區塊，只會追蹤交聯（cross-link）。子鏈就只做交易處理，并且存儲帳戶狀態和合約狀態。子鏈之間使用收據來實現跨分片通信。假設一個計算機可以來處理N個交易，主鏈就可以來追蹤N個分片，每個分片本身都能夠處理N個交易。系統可以處理的是2倍N的交易。通過分片，全網交易通量成倍增長。

分層是以太坊采取的另一種擴容解決方案。基本思路是分出層次，主鏈只處理關鍵數字資產記賬，把很多交易和應用在主鏈之外進行處理，也稱為離鏈方案或者“第2層”擴容方案，主要技術方案包括狀態通道（state channels）、Plasma和 Truebit。這些鏈下的技術方案，不需要更改基本級別的協議，只是作為以太坊上的智能合約，用于與鏈下軟件進行交互，既保證了主鏈的公平性和穩定性，又增加了鏈下高效和靈活性。

狀態通道（State Channel）是一種用于執行交易和其他狀態更新的離鏈技術，但也確保了一個狀態通道“中”發生的事務仍保持了很高的安全性和權威性。閃電網絡是比特幣的支付通道，雷電網絡是以太坊上的支付通道，很多小額交易在支付通道中進行，只有初始和最終值被記錄在主鏈上。狀態通道是支付通道泛化出來的形式，它不僅可用于支付，還可用于區塊鏈上任意的“狀態更新”，比如智能合約中的更改。某個應用合約的瑣碎執行就在狀態通道中進行，直到提交“最終狀態”后關閉該通道，在以太坊主鏈上就只用付一次交易費，用來記錄初始和最終狀態。

2017 年 8 月 11 日，Vitalik和Joseph發表了一篇題為 Plasma: Autonomous Smart Contracts的文檔，提出了Plasma 技術。Plasma是一種自治的智能合約，是一種用于管理鏈下交易的技術，同時依靠底層的以太坊區塊鏈來實現其安全性。Plasma是通過創建依附于“主”以太坊區塊鏈的“子”區塊鏈，這些子鏈又可以循序產生它們自己的子鏈，并能依次循環往復。結果是可以在子鏈層級中執行許多復雜的操作，在與以太坊主鏈保持最低限度交互的情況下，運行擁有數千名用戶的完整應用程序。Plasma 子鏈可以更快遷移，并承擔更低的交易費用，因為其上的操作無需在整個以太坊區塊鏈上進行重復。為了保證安全性，Plasma設置了用戶能將他們的資產隨時收回到主鏈上的機制、以及用戶可以向根節點合約發布欺詐證明（fraud proof）的機制，來確保一旦發生安全風險，可以采取及時保護措施。

Truebit也是一種鏈下進行繁重或者復雜運算的技術，可以讓基于以太坊的智能合約處理更復雜的事務并仍能被主鏈驗證。TrueBit系統由兩個層級組成：問題解答層和獎勵層。同時，在問題解答層級中使用 “驗證游戲” ，作為判斷解答是否正確的方法，來確保外包出去的鏈下計算任務能夠安全正確。解答層支付給智能合約一份押金，開始執行外包計算任務，并返回結果。如果結果是正確的，它們的押金將被退回。如果結果被證實沒有正確執行運算，比如，欺詐或者犯錯，它們會失去押金。

在很多新的公鏈中，沿著基礎鏈分層的思路，提出了很多新的“雙鏈”或“鏈下”解決方案，主要思路也是主鏈保持公平性和穩定性，鏈下去解決效率問題。總之，擴容是當前和一段時間內基礎公鏈技術創新的主要領域。