区块链60讲38，区块链如何重塑信任机制与行业边界？

摘要： 区块链的扩容问题，这是自比特币诞生以来，整个区块链行业面临的最主要的技术瓶颈之一，《区块链60讲》第38讲：区块链的扩容核心思想：从不可能三角到多维扩容本讲的核心思想是,区块链技术...

区块链的扩容问题，这是自比特币诞生以来，整个区块链行业面临的最主要的技术瓶颈之一。

《区块链60讲》第38讲：区块链的扩容

核心思想：从不可能三角到多维扩容

本讲的核心思想是,区块链技术面临着一个经典的“不可能三角”困境，而解决扩容问题需要从多个维度出发，采用组合拳式的策略。

为什么需要扩容？—— 扩容的“紧箍咒”

我们要明白什么是“扩容”，就是让一条区块链网络能够处理更多的交易。

为什么这会成为问题？因为区块链的底层设计（尤其是比特币和以太坊早期）存在天然的瓶颈：

1. 区块大小限制：每个区块能容纳的交易数据量是有限的，比特币的区块大小被限制在1MB左右。
2. 出块时间固定：大约10分钟（比特币）或15秒（以太坊）才能产生一个新区块。
3. 交易确认延迟：一笔交易需要被打包进区块，并被后续多个区块确认，才能最终安全，在高峰期，用户可能需要排队等待，支付高昂的手续费。

结果就是：当用户增多，交易需求激增时，网络的处理能力（TPS，每秒交易数）就会达到上限，导致网络拥堵、交易延迟、手续费飞涨，这在很大程度上限制了区块链作为大规模应用底层平台的潜力。

“不可能三角”的制约

第38讲一定会提到这个概念,区块链技术难以同时满足三个目标：

• 去中心化：网络由大量全节点共同维护，没有单一的控制中心。
• 安全性：网络足够强大，难以被攻击（如51%攻击）。
• 可扩展性：网络能够处理大量的交易。

这三者之间存在天然的制约关系。

• 为了提高可扩展性（增加区块大小），会使得全节点同步和验证数据变得非常困难，导致去中心化程度下降（因为只有少数高配置的节点能运行全节点）。
• 为了增强安全性，可能需要更复杂的共识机制，这可能会牺牲可扩展性。

扩容方案的设计,本质上是在这三者之间进行权衡和取舍。

三大扩容方向（本讲的核心内容）

为了打破“不可能三角”的魔咒，社区和开发者们从不同维度提出了三大类扩容方案，第38讲会对这三类进行详细讲解：

Layer 1（第一层）扩容—— 链上扩容

这是在区块链协议本身层面进行改进,直接提升主链的性能。

• 原理：直接修改底层规则，让主链变得更快、更强。
• 代表方案：
  1. 增加区块大小/区块 gas 限制：最直接的方法，比特币的“大区块”之争（BCH），以太坊从最初的区块大小限制到逐步提高 gas 限制，但缺点是会削弱去中心化，因为普通电脑难以运行全节点。
  2. 优化共识算法：改变共识机制，缩短出块时间，从工作量证明转向权益证明，或者采用更快的DPoS（委托权益证明），这能显著提升TPS，但可能会改变区块链的安全模型。
  3. 状态通道/通道技术：允许参与方在链下进行多次交易，只在开启和关闭通道时与主链交互，这极大地减少了主链的负担。
     • 典型代表：比特币的闪电网络，以太坊的雷电网络。
  4. 分片技术：将一条区块链网络分割成多个并行的“分片”，每个分片可以独立处理交易和智能合约，从而将总处理能力提升数倍。
     • 典型代表：以太坊2.0（尚未完全实现）、Zilliqa、Near Protocol。

Layer 2（第二层）扩容—— 链下扩容

这是目前最主流、最被看好的扩容方向，它不改变主链（Layer 1）的协议，而是在主链之上构建一个或多个辅助层，将大部分计算和交易移到链下处理，只将必要的结果数据提交回主链进行最终确认。

• 核心思想：信任主链，利用主链的安全性和去中心化特性，来保障链下交易的有效性。
• 代表方案：
  1. 状态通道：这是Layer 2的雏形，比如A和B打开一个通道，可以在链下进行无数次转账，就像在支付宝里互相转账一样，最后通道关闭时，将最终的余额结算到主链上。
  2. 侧链：一条与主链平行运行的、拥有自己共识机制的区块链，它与主链通过双向锚定技术实现资产互通，侧链可以有自己的规则和更高的TPS。
     • 典型代表：比特币的RSK Liquid Network。
  3. Rollup（链上汇总）：这是目前最前沿、最活跃的Layer 2技术，它将大量的交易数据“打包”后，作为一个“交易”提交到主链上，同时将交易状态变更的证明也提交上去，由主链来验证。
     • Optimistic Rollup（乐观汇总）：假设所有提交的交易都是有效的，如果有人提出异议，才进入一个挑战期来验证欺诈，优点是成本极低，缺点是确认时间稍长。
       • 典型代表：Arbitrum, Optimism。
     • ZK-Rollup（零知识汇总）：使用零知识证明技术，在提交交易数据的同时，提交一个极小的、可以证明所有交易都有效的数学证明，优点是速度快、安全性高，缺点是生成证明的计算复杂且成本较高。
       • 典型代表：StarkNet, zkSync。

Layer 0（零层）扩容—— 跨链与互操作性

这个方向稍微宏观一些,但也是解决扩容问题的重要思路，它不局限于单条链的扩容，而是通过连接多条不同的区块链，形成一个“区块链互联网”，让用户可以根据需求选择最适合的链，从而在整体上分担网络压力。

• 核心思想：不要把所有鸡蛋放在一个篮子里，而是构建一个互联互通的价值传输网络。
• 代表方案：
  • 跨链技术：允许不同区块链之间的资产和信息自由流转。
    • 典型代表：Polkadot（通过中继链连接平行链）、Cosmos（通过IBC协议连接Zone）、Chainlink（去中心化预言机，也是跨链信息交互的关键）。

总结与展望

第38讲的结尾通常会总结：

1. 没有银弹：不存在一种完美的扩容方案能同时满足去中心化、安全性和可扩展性，不同的项目会根据自己的定位选择不同的技术路径。
2. Layer 2是当前最优解：在以太坊生态中，以Rollup为代表的Layer 2技术，被认为是短期内实现大规模应用的最佳路径，它既继承了以太坊主链的安全和去中心化，又能提供极高的性能和极低的成本。
3. 未来是组合拳：未来的区块链网络很可能是一个多层次的、相互连接的复杂系统，Layer 1负责最终结算和最高安全，Layer 2负责高性能应用，Layer 0负责互联互通，三者协同工作，共同构建一个能够承载全球数字经济的基础设施。

第38讲就是带你理解：

• 问题：区块链太慢太贵了，用的人多就堵车。
• 原因：底层设计有瓶颈，并且有“不可能三角”的限制。
• 方案：
  • Layer 1：直接修路加宽车道（分片）、换更快的引擎（新共识）。
  • Layer 2：在主路上建高架桥和停车场（Rollup、侧链），让车在下面跑，只在出入口结算。
  • Layer 0：修一个四通八达的立交桥系统（跨链），让车可以从A路换到B路，分流压力。

希望这个解读能帮助你理解《区块链60讲》第38讲的核心内容！