從ETH升級談起，聊聊區(qū)塊鏈TPS的問題

2020年12月1日，ETH信標鏈正式啟動，標志著以太坊的發(fā)展到了一個全新的階段。而且以太坊2.0和1.0比起來，不僅僅是簡單的代碼更新，它的最終目標是PoS，提高區(qū)塊鏈網(wǎng)絡性能，實現(xiàn)共識機制以及可拓展性的創(chuàng)新和突破。

加密貓為代表的的NFT興起、DeFi熱潮以及各種基于以太坊網(wǎng)絡構建的應用帶來了生態(tài)的繁榮，也暴露出TPS不足的弊端。

TPS問題長期困擾區(qū)塊鏈的發(fā)展

很多區(qū)塊鏈項目都面臨著TPS性能不足的難題，區(qū)塊鏈技術的鼻祖自然也不避免。一直以來比特幣每個區(qū)塊容量設置為1MB，平均每10分鐘出一次塊，在理想情況下TPS可以達到每秒7筆，但實際情況下只能達到每秒3到4筆。而且隨著全網(wǎng)交易量走高，已經出現(xiàn)了擁堵的情況，很多交易無法上鏈，用戶體驗不好。如今比特幣網(wǎng)絡中未確認的交易數(shù)已經達到22000筆，將近60MB大小，也就是說平均要等待一小時的時間才可以確認。

針對TPS出現(xiàn)的這種情況，社區(qū)中也多有探討，出現(xiàn)了以下幾種解決方法來提高吞吐量，有：

1.?擴容：就是增加區(qū)塊的容量，比如比特幣是1MB的容量，擴容之后將其發(fā)展成為3MB，此時單位區(qū)塊內可以存儲更多交易信息，處理效力提升。

2.?隔離見證：每個區(qū)塊中包含的交易類型有很多，諸如交易的詳細信息、數(shù)量、時間等，所有的這種信息被分為兩種類型，專業(yè)術語叫交易狀態(tài)和見證。交易狀態(tài)很好理解，見證則是證明交易的合法性，一般在交易過程中不是必要信息，所以隔離見證的思路則是單獨打包交易信息中的必要信息，從而縮小信息體量，提升單個區(qū)塊容納的信息量，從而間接提升了單個區(qū)塊中容納有效信息的量。

3.?閃電網(wǎng)絡：在比特幣的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡中，大額交易占比很少，更多的還是小額交易，閃電網(wǎng)絡的改變思路是通過壓縮交易次數(shù)達到擴容的目的。
閃電網(wǎng)絡中，大量的交易都通過微支付實現(xiàn)了鏈下交易，最后的結算資金階段完成上鏈。最終上鏈的只有剛開始的通道創(chuàng)建和最終結算階段。閃電網(wǎng)絡減少了實際上鏈信息，實現(xiàn)交易信息的壓縮目的。

ETH交出的解決方案

ETH的方案是通過分片技術提高拓展性，大幅提高區(qū)塊鏈網(wǎng)絡的吞吐量，改善整個網(wǎng)絡的性能。

在區(qū)塊鏈領域，存在著“不可能三角”即去中心化、可擴展性和安全性無法同時滿足，需要項目自己在這個三個點中找到一個平衡點，比特幣注重去中心化和安全性，就是犧牲了可拓展性。而分片技術則是嘗試解決不可能三角難題的一次大膽嘗試。

分片技術是基于Layer 2 的構建，將大型的鏈劃分為更小，更快捷的鏈，從而提升整個鏈的擴展性。當前的區(qū)塊鏈中，每個節(jié)點需要處理全網(wǎng)所有的交易，就像工廠的流水線一樣，整個工廠只有一條流水線加工所有的業(yè)務訂單。這樣就可以保證足夠的安全性，但是弊端就是擴展性不足。

而分片技術則是嘗試增加流水線的數(shù)量，將業(yè)務訂單分配到所有的流水線中去，它們彼此之間并行工作，效率成倍提升。ETH2.0將啟用64個數(shù)據(jù)分片，而且后續(xù)的數(shù)量還可能會增加，每個分片鏈并行工作，明顯改善吞吐量不佳的現(xiàn)狀。

ETH1.0到2.0是一個逐漸轉變過渡的過程，我們期待分片技術可以有效解決TPS吞吐量不足的問題，而等到它被證明有效時，Filecoin很可能也會引進該技術，從而徹底解決當前網(wǎng)絡中Gas費用過高的問題，我們一同期待這一天的到來。