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什么是可扩展性？
被称为公共分类账，可在没有第三方的情况下记录交易。存储在区块链上的交易记录由节点验证。但是，区块链技术存在可扩展性问题，无法验证交易。
区块链的（每秒交易量）通常低于像 Visa 这样的中心化机构。例如，Bitcoin () 只能处理 4.6 TPS，而 Visa 可以以更高的速率（17,000 TPS）验证交易。比特币的低 TPS 导致区块链无法处理大量交易，从而导致交易缓慢。
比特币区块链的 1 MB 块大小上限进一步加剧了这个问题。通常，小块大小会限制每个块处理的事务数。而且，对于比特币来说，区块链每次想要验证交易时，都必须下载链上所有的交易历史。因此，随着区块链规模的增长和占用更多内存空间，区块链扩容变得越来越耗时。
不幸的是，比特币和其他区块链无法通过简单地添加到网络来扩大规模。每个区块链通常都有自己的性能限制。因此，根据区块链的需求建立了几种可扩展性解决方案以提高网络性能。根据下图，可用的可扩展性解决方案分为 、 、 和存储。根据区块链的不同层，还提供了不同的可扩展性解决方案（参见下图）。由于可用可扩展性解决方案的复杂性，仅讨论数据层的可扩展性解决方案，包括链上和链下解决方案。
区块链可扩展性解决方案概述（来源：）
导致可扩展性问题的因素是什么？
许多开发人员一直在寻求扩展区块链，但他们遇到了一个三难选择。三难是每个区块链都难以完全保持安全性、去中心化和可扩展性。例如，可以实现可扩展性和安全性，但需要在去中心化上进行权衡。另一方面，基于有向无环图 () 的区块链可以实现可扩展性和去中心化，但网络安全性较差。然后，有一些可以保留但在可扩展性方面进行权衡。
可扩展性问题讨论率（来源：）
研究表明，吞吐量在区块链可扩展性方面得到了高度讨论（上图）。此外，这些影响可扩展性的因素也是相互依赖的。例如，共识性能或块大小会影响吞吐量和延迟。上述因素详述如下：
吞吐量：吞吐量是指协议每秒处理的总事务数（TPS）。吞吐量也是人们在比较区块链可扩展性时通常参考的指标。如前所述，与比特币这样的去中心化区块链相比，Visa 作为一个中心化机构具有极高的 TPS，这意味着它可以有效地处理大量交易。 延迟：延迟也称为交易最终确定性，即达到交易验证所需的时间。较低的延迟通常会使交易验证过程更有效。块大小：块大小是指块存储。例如，用于交易存储的比特币块大小为 1MB。更大的块大小存储更多的事务，从而提高了吞吐量。然而，更多的事务处理将需要高计算能量。区块链也可以拒绝容量过剩的区块。节点：区块链内的节点可以分为完整节点和部分节点。通常，当交易数量很高时，需要更多的节点。因此，节点数量在影响吞吐量和延迟方面起着一定的作用，这反映了一个网络工作的可扩展性。存储：存储是区块链的总容量。存储增长与节点和事务高度相关。完整节点将需要比部分节点更多的存储空间。虽然部分节点需要较少的存储，但会增加区块链的工作量，影响吞吐量。计算能量：计算能量是用于能源消耗的能源不同，取决于共识模型。例如，使用工作量证明 () 共识模型运行的区块链比使用权益证明 () 共识模型的区块链消耗更多的能量。成本：成本是指交易验证的总成本。矿工可以选择验证允许他们赚取更高收入的交易。因此，验证提供较低费用的交易所需的时间可能需要很长时间。有哪些可用的基于数据层的可扩展性解决方案？
可用的可扩展性解决方案旨在解决与块生成时间、交易成本和内存（存储）问题相关的问题。基于这些问题，创建了用于链上可扩展性和链下可扩展性解决方案的子组。此外，还可以为区块链层开发区块链可扩展性，包括网络层（Layer 0）、链上（Layer 1）和链下（）。第 1 层和第 2 层的解决方案最为常见。
链上可扩展性修改了现有的区块链元素。例如，Bitcoin Unlimited 增加了区块大小作为链上可扩展性解决方案。然而，区块大小的增加会导致安全性降低，因为矿工可以拆除区块。矿工也可以在短时间内拆除区块，因为区块更大且更集中。链上解决方案的子组包括块数据缩减 ()、更大的块大小 ()、（水平可扩展性）和 .下面讨论后两个子组：
基于 DAG 的可扩展性：有向无环图 (DAG) 使用以前的交易记录验证交易。 DAG 不利用矿工和用户权益进行交易验证，从而降低了网络费用。此外，DAG 节点可以达到 10,000 个并消除基于 DAG 的项目的一个例子是 IOTA ()。此外，更大的基于 DAG 的网络不会阻碍交易验证率。因此，DAG 可以以较低的费用实现去中心化和可扩展性。但是，DAG 对恶意 . 分片：分片将交易分成多个分片，以便多个节点可以处理交易以减少处理时间。然而，区块链必须为来自恶意验证者的分片提供安全性。此外，分片只能有效地处理原始分片内的事务。使用此解决方案的区块链示例包括 Ethereum () 和 RapidChain。链下可扩展性验证 .此外，只有最终状态会传达给主网，也称为 .例如，比特币仅在用户使用链下渠道完成交易后才收取费用。结果，降低了区块链交易费用。链下解决方案下还有其他子组。其中一些详细如下：
侧链可扩展性：实现母链和侧链之间的双向资产转移。侧链使用简化的支付验证 (SPV) 来验证交易。此外，从母链到侧链的资产转移将依赖于输出。带有交易信息的输出只能通过父链或侧链的 SPV 证明解锁。此外，SPV 证明将侧链验证器传达给父链。例如，Loom Network (LOOM) 使用侧链作为其区块链。子链可扩展性：子链链接到其父链的节点。每个子链都使用其共识协议处理交易。吨父链记录子链传达的交易终结性。此外，父链还保护子链。使用子链的项目的一个例子是 Ethereum Plasma。 跨链可扩展性：跨链复制局域网（LAN）。它通过与所有网络兼容的通用协议将多个区块链链接在一起。跨链将涉及子链和节点。共识方法可能会有所不同。例如，Cosmos () 与 (PBFT) 和 PoS 一起使用跨链来达成共识。跨链结构（来源：）
可扩展性的前景如何？
可扩展性解决方案的开发将主要推动去中心化、可扩展性和安全性之间的平衡。在链上可扩展性方面，更改旨在针对链的代码库，这可能导致硬分叉或节点升级。但是，执行起来很困难。因此，还是软分叉是更可行的解决方案。原因是用于交易验证的签名数据占用了大部分区块链空间。然而，这种方法牺牲了安全性。另一种解决方案是分片，它将区块链分成多个分片以增强可扩展性。由于分片将网络分成多个部分（分片），因此网络有可能处理大量事务。延迟不太可能成为同时处理事务的分片的问题。对于链下解决方案，项目可以通过 Lighting Network 实现超过一百万的 TPS，甚至可以通过 Plasma 实现无限的 TPS。可扩展性解决方案的加入可能有助于解决许多项目面临的可扩展性问题，这可能会提高用户的采用率，因为用户不再受交易缓慢和网络费用高昂的困扰。
结论
由于其底层技术的特性，例如节点数和区块大小上限，区块链面临着可扩展性问题。因此，一些区块链TPS低，无法处理大量交易，导致交易速度慢，网络费用较高。因此，其他区块链正在采用不同的可扩展性解决方案。然而，影响可扩展性的因素具有相互依赖的关系，使得可扩展性难以实现，因为会有某种权衡。构建在数据层上的可用可扩展性解决方案的示例包括链上和链下可扩展性解决方案，例如 DAG、分片、侧链等。这些可扩展性解决方案中的每一个都有自己的优点和缺点，它们基本上围绕着区块链三难困境。总体而言，区块链可扩展性解决方案的发展似乎正朝着分片和链下支付渠道的方向发展。
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