区块链:科普 | 什么是链上扩容和链下扩容？_BTC

区块链项目里，很多人对比特币(BTC)最为熟悉。然而，比特币网络每秒最多只能处理7笔交易，超过的交易只能按顺序排队等着。

最拥挤的时候，有超过15万笔的比特币交易在排队等候处理。也许，你会嘀咕：这种性能的比特币怎么和微信、支付宝PK呢？

确实，这个问题——扩容，早已成为区块链的重点优化方向。

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那我们需要多高性能的区块链呢？

很多人会把Visa、或者双11时淘宝的峰值交易处理速度作为区块链的性能优化目标。

事实上，在一些特殊场景下，这个性能也可能是不够的，比如将区块链应用于物联网时，对终端和设备的实时访问控制需求，就需要极高的数据传输和处理速率。

声音 | 上海股交所总经理：区块链想要大规模发展要做好社会科普工作:金色财经报道，上海股交所总经理张云峰表示，区块链当前还处于一个“概念”的阶段，距离成熟应用，影响到百姓的日常生活还有很长的路要走。对于“区块链”和其会带来的社会和经济效果，沈阳应当持审慎的态度。区块链想要大规模发展，一方面要做好这项复杂技术的社会科普工作，加快社会大众对区块链的了解。另一方面，要充分发挥市场的作用，让企业用实实在在的技术创新，赋能实体经济的发展。[2019/11/17]

因此，如果要用区块链来构建价值传递网络，有人认为它的性能至少应该以目前整个互联网信息的数据实时处理速度为目标(包括每秒200万封邮件、6.5万次google搜索、7.2万次youtube视频等、以及53TB的数据流程。数据出处见注2)，这已经绝非简单只用每秒处理量(TPS)来要求了。

动态 | 区块链技术入选科普杂志《科学美国人》2019十大突破性技术榜单:据新浪网今日新闻报道，美国科普杂志《科学美国人》公布 2019 十大突破性技术榜单。区块链技术因在保障食品安全中的作用而上榜。 入选榜单具体原因：区块链技术的发展应用将显著改善食品污染源数据追踪的困境。利用区块链云端系统，食品制造商可以依次在计算机储存各类过程的信息。[2019/9/29]

如何在目前区块链有限处理能力的基础上进行提升呢？

这其中存在着巨大的挑战和机会，近几年，众多扩容方案纷纷登台亮相，总体上，它们都来自于两大阵营：链上扩容和链下扩容。

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声音 | ETC Labs主管：科普教育是未来几年公链面临的巨大挑战:ETCLabs主管Darin Kotalik认为，科普教育是未来几年公链面临的巨大挑战，人们必须要对区块链有基本的认识，分清楚公链和私链的区别。[2019/8/25]

链上扩容

最先登台的是链上扩容派，也常被称为layer-1扩容。

所谓链上，顾名思义，就是直接在区块链上动手术，直接修改区块链的基础规则，包括区块大小、共识机制等。拿修路打个比方，如果车多路堵了，最直接的就是把原来的双向二股车道扩充成四股，再不够就改成六股、八股。

比特币现在每秒只能处理7笔，直接原因是出块慢、区块容量小，那就把出块速度提高、区块变大。

金色财经独家分析 监管机构、媒体、业界提示风险 区块链科普道阻且长:新华社今日发文表示，近来“区块链”类案件频发，不法分子以“投资虚拟货币周期短、收益高、风险低”为借口，取用户信任并诱使其转账进行投资。无独有偶，同日消息，腾讯手机管家安全专家也提醒此类风险，并从技术上提出防建议。在美国，监管机构警示加密货币欺诈现象普遍承诺高收益而不披露潜在风险。金色财经独家分析，不法分子假借新技术之名进行，一方面是抓住民众趋利的心理，一方面反映出区块链科普的欠缺。区块链是新兴科技和底层技术并有改变社会生产关系的潜力，应该进行系统性的科普教育，当前，部分大学已经开始设置了区块链课程，但对于普通民众仍然有科普的需求，人们应该了解到系统和正确的知识，不仅要了解区块链的好，也要明确局限和弊端，以在高收益的诱惑下，保持清醒客观。[2018/4/11]

比如莱特币，在比特币代码基础上，把出块速度从平均10分钟左右，提高了4倍到每2.5分钟出块；还有比特币现金(BCH)，也是在比特币基础上，把区块从1M大小直接提到32M，处理能力提高了32倍；还有采用相对复杂的分片方案，把原来全网共同处理每一笔交易，优化成多个小组并行运作，在同样的时间干更多的活，等等。

链上扩容这种方式比较直接，不过也和道路直接扩充一样，有点折腾，或者说很难一步到位。好不容易实现了扩容，更高性能需求的应用场景又出现了，需要不断地超越自己。而且，因为所有交易仍然需要在区块链这个分布式系统中进行数据同步，整个网络的性能瓶颈会取决于其中单台服务器的处理性能。

所以，通常会认为链上扩容方案在性能上会存在难以逾越的天花板。

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链下扩容

于是，从2018年开始，涌现了越来越多的链下扩容方案，也常被称为Layer-2扩容方案。

链下扩容和链上扩容是相对的，链下扩容阵营换了种思路，他们不直接改动区块链本身的规则，而是在其之上再架设一层来做具体的活，只将必要信息、或需要共识参与时才与区块链进行信息交互和传播。因为扩容本质上没有发生在区块链上，因此这类方案被直观地称为链下扩容。

仍然拿道路扩容打比方的话，链下扩容不是在原有道路上扩充，而是在现有路线上架个可以四通八达的高架、或者隧道，普通汽车都上那儿开，原来的路不到万不得已尽量不用。

链下扩容方案中，大量的事务通常只在参与节点间直接交易，不会进行全网传播，效率直接取决于节点间的网络性能，显然效率更高。而且因为没有全网广播，信息不能公开可查，通常隐私性也更高。

因此，链下交易性能不受原有区块链性能的影响，链下扩容的性能目标没有最高，只有更高。

链下扩容主要包括状态通道、侧链等解决方案，闪电网络就是链下扩容的代表选手之一。

在闪电网络中，交易双方可直接构建通道，之后便可在通道内点对点实现任意多笔零确认的交易，只需要在通道开启和关闭时才跟区块链“打个招呼”，在全网传播确认即可。

它不需要修改比特币的共识算法，比特币网络从每笔交易的处理者，后退一步，仅处理少量关键交易，或在交易出现纠纷时进行处理以“主持公道”。这样的工作量现有性能即可满足。

当然，链下扩容也并非完美，其方案也伴随着是否会带来中心化、或者数据可能会被修改等等疑虑。

不过，作为普通用户，通常不会考虑具体采用了哪种解决方案的。随着区块链商业应用场景的落地，哪些解决方案能更好地解决问题，并且不影响使用体验，就很可能会在扩容方案中胜出。

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