区块链扩容难吗？从比特币到以太坊

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DeFi 业务的增长从 2020 年开始腾飞，TVL 从 $600M 增长了 40 倍至 $25B。 从一个现象可以直观地感受到：DEX从每天几千笔交易发展到去年的几十万笔，Uniswap的单日交易量甚至超过了老牌中心化交易所Coinbase。

以太坊交易量持续上升，但区块容量开始吃紧，矿池选择GasPrice对交易进行竞价排序，以实现收益最大化。 同时，考虑到DeFi业务技术存在抢先攻击，用户心理存在FOMO，大家愿意付出更高的代价让交易跑得更快。 高昂的矿工费让我们偏离了普惠金融的初衷。

那么以太坊为什么不选择直接增加区块容量来承载更多的交易呢？ 原因很简单。 区块链的核心限制是“每一笔交易都必须经过网络中每个节点的验证和处理”。 那么当区块大小增加数倍时，就会有更多的小节点退出，逐渐走向中心化。 .

区块链扩容难吗？

早在 2010 年，中本聪就已经讨论过扩容问题。 起初，中本聪在比特币源码中将区块容量设置为 32M，但后来区块交易量总是很小，所以他将容量设置为 1M。 他自己也认为区块链比特币钱包下载，如果有扩容的需求，那么在代码中设置区块高度就可以自动升级区块容量。

但后来，比特币的扩容就没那么顺利了。 主要区别是采用“隔离见证和闪电网络”还是“增加区块容量”。 前者认为“区块容量的增加需要更高的带宽和存储，这会逐渐中心化节点”，希望在不增加区块容量的情况下，利用隔离见证和闪电网络两种技术完成扩容。

注：这也是为什么 Eth2 希望通过 PoS 来降低节点门槛，让更多人成为验证者，成为去中心化世界账本的理想。

当然，这最终不再是技术问题，而是上升为意识形态之争。 在经历了香港共识的反弹和不信任之后，最终走上了硬分叉之路，形成了目前Bitcoin Core和Bitcoin Classic的两条扩容路线。

比特币扩容过程就像一出戏。 我们可以看到SegWit、Schnorr Signature、Lightning Network等扩容技术的落地，但并没有发生质的变化。

后来区块链比特币钱包下载，闪电网络白皮书的作者 Joseph Poon 转战以太坊社区，并于 2017 年与 Vitalik 一起发布了 Plasma 白皮书，试图解决以太坊的扩容问题。

Plasma 提倡将交易的计算和存储转移到 Layer2，然后将多个交易压缩到一个区块中，并将区块的 Merkle 根提交给 Layer1 Plasma 合约，从而提高吞吐量，降低交易成本。

Layer2 依赖于 Layer1 Plasma 合约作为安全信任和仲裁层。 如果 Layer2 出现问题/作恶，用户可以使用 Layer1 Plasma 合约提款。 提款有大约2周的挑战期，期间任何人都可以提交“欺诈证明”证明提款无效，从而获得奖励。 反之，如果没有问题，等待挑战期结束，顺利退出。

Vitalik 表示，Plasma 是具有非托管属性的侧链。 主要原因是用户需要信任侧链机制，不能保证自己资金的所有权。 但是，Plasma 允许用户通过交互式欺诈证明随时申请提取资金。 即使 Plasma 子链出现问题/邪恶。

Plasma 是社区的希望，我们可以看到很多 Plasma 的变体实现，比如 OmiseGo、Matic、Loom 等，但是因为一些缺陷，它没有赢得社区的青睐：

上面这段话可能有点难理解，我们举个数据可用性的例子：

当你去赌场玩德州扑克时，你从柜台（Layer1）用美元换筹码，然后你开始在随机桌上玩几个小时的德州扑克（Layer2交易），当你赢了大哥，你要起身去柜台换筹码了。 这时，赌场里的坏人给了你一击，你失去了记忆（数据不可用），牌桌荷官若无其事，重新开始刚才的游戏，骗走你的筹码你应该赢了。

从过去比特币和以太坊的扩容来看，我们逐渐找到了理想的扩容方案应该是什么样子

随着 2019 年以太坊硬分叉升级——伊斯坦布尔，我们离理想的扩容方案越来越近了。 本次升级包括两个对 Layer2 友好的 EIP 提案

EIP-1108：使 SNARKs 和 STARKs 验证操作更便宜；

EIP-2028：降低Calldata Gas消耗，使L2数据以Calldata的形式低成本上传到链上。

Layer2 Rollup 现状 什么是 Rollup？

Rollup 有很多中文翻译，其中一个笑话翻译是“春卷”。 你可以想象把食物卷起来一口吃完的感觉。 Rollup其实就是将交易数据压缩后放到Layer 1，让同样的区块容量可以装更多的交易，从30TPS扩展到3000TPS级别，再结合Eth2 Sharding扩展，效果可以和现在的Visa相提并论。 等级。

如何压缩数据？

压缩是 Rollup 的本质。 巧妙的压缩技术可以压缩更多的交易，同时压缩链上数据可以提供“数据可用性”并确保用户资产的安全。

一个简单的以太坊交易（例如发送 ETH）通常会消耗大约 110 个字节。 然而，在 Rollup 上发送 ETH 只消耗大约 12 个字节。 我们以接收地址和交易签名为例：

汇总计划比较

Rollup方案主要分为两种：ZK Rollup和Optimistic Rollup。 前者使用有效性证明，而后者使用欺诈性证明。 这两种证明方法背后的概念是不同的：

最后，为了描述 Layer 2 的发展过程，本文提到了过去一些不同的扩展方案，但这并不意味着这些方案的思路都失败了。 除了技术问题，商业可行性也值得深思，正如 Vitalik 对这两个 Rollup 方案的评价：

短期来看，Optimitic Rollup 很可能会在一般的 EVM 计算中胜出，而 ZK Rollup 可能会在简单的支付、交易等特定应用场景中胜出。 但从中长期来看，随着ZK-SNARK技术的完善，ZK Rollup终将在所有场景中胜出。

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