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什么是可扩展性？

简而言之，可扩展性是衡量系统增长能力的指标。例如，计算中应用的网络或服务器可通过不同方法扩容，从而处理更多的需求。

加密货币中的可扩展性是指区块链不断发展，以吸纳更多用户。用户增加意味着区块链将参与更多操作和交易竞争。

为什么以太坊需要扩容？

以太坊的拥护者认为，互联网的下一次迭代将立足于以太坊平台。所谓的Web 3.0将带来一种去中心化拓扑，能够直接跳过中间机构、更加注重隐私并转变为真正拥有自己的数据。这些基础属性将通过形式为智能合约的分布式计算与分布式存储/通信协议进行构建。

为了实现目标，以太坊必须大规模提升交易处理能力，同时避免网络的去中心化程度下降。目前，以太坊并未像比特币一样通过限制区块大小来限定交易量，而只是为区块设置了燃料费限额，即单一区块可容纳的燃料费上限。

例如，一个区块的燃料费限额为10万Gwei。您可以向该区块提交10笔燃料费限额为1万Gwei，或者2笔燃料费限额为5万Gwei的交易。与之同时提交的其他任何交易均须等待下一个区块。

对于所有人广泛使用的系统来说，这种情况并不理想。如果未决交易超过区块空间，很快就会出现积压。此外，燃料费上涨意味着用户必须支付更高的金额，方可使个人交易得到优先处理。也就是说，繁忙的网络将导致特定用例的处理费用非常昂贵。

当初风靡一时的《谜恋猫》(CryptoKitties)游戏正是以太坊网络局限性的典型例证。2017年，基于以太坊的游戏《谜恋猫》(CryptoKitties)吸引了大量用户。他们在网络中进行交易，饲养自己的数字猫咪（代表非同质化代币）。这款游戏迅速普及后，待处理交易数量呈火箭式上升，最终导致网络极度拥堵。

区块链可扩展性的三元悖论

从表面上看，只要提高区块的燃料费限额即可缓解所有可扩展性问题。换言之，上限越高，网络在固定时间内处理的交易就越多，没错吧？

遗憾的是，除非牺牲以太坊的部分关键特性，否则这是不可行的。Vitalik Buterin提出了区块链三元悖论（如下图所示），解释了区块链必须达到的微妙平衡。

区块链三元悖论：(1)可扩展性、(2)安全性和(3)去中心化。

三大特性只能优化其二，无法面面俱到。以太坊和比特币等区块链都将安全性和去中心化放在首位。它们的共识算法保障网络安全性。然而，其网络由数千个节点组成，导致可扩展性欠佳。交易的接收和验证均由众多节点完成，速度远逊于中心化方案。

另一种情况是取消区块的燃料费限额，网络可以同时获得安全性与可扩展性，但去中心化程度严重下降。

原因在于，单一区块中将包括更多交易，最后形成更大的区块。而网络中的节点仍需定期下载和广播区块，对硬件提出了非常严苛的要求。区块的燃料费限额提升后，节点对区块进行验证、存储和广播的难度都会增加。

最终，掉队的节点将从网络中退出。如果继续按这种方式运行，则只有少数性能强大的节点幸存下来，进一步加深系统的中心化程度。最终，区块链将兼具安全性与可扩展性，但不再具备去中心化的特性。

最后一种情况是，区块链聚焦去中心化与可扩展性。网络通过弃用共识算法提升速度和去中心化程度，代价是安全性显著降低。

以太坊可以处理多少笔交易？

近年来，以太坊的每秒交易量(TPS)很少超过10笔。对于这个有志成为“世界计算机”的平台而言，这个数字令人失望。

扩容解决方案一直是以太坊路线图的重要组成部分。等离子体(Plasma)正是扩容解决方案的典型示例。该方案旨在提升以太坊的效率，其技术同样适用于其他区块链网络。

什么是以太坊2.0？

以太坊虽然极具潜力，但目前的确存在局限性。在上文中，我们已经讨论过可扩展性的问题。简而言之，如果以太坊希望成为新金融体系的中流砥柱，就必须显著提升每秒处理的交易总数。鉴于该网络的分布式特性，这一问题很难解决。多年来，以太坊的开发者也一直在寻找解决方案。

一方面，为了保证网络的去中心化程度，必须实施一些限制。运行节点的要求越苛刻，参与者就越少，网络也将趋于中心化。因此，提升以太坊的交易处理能力会导致节点负担增加，最终威胁到系统的完整性。

以太坊（和其他工作量证明加密货币）的另一弊端是，资源消耗量极大。为了在区块链中成功添加区块，必须挖矿。然而，这种区块创建方式必须快速执行运算，耗电量极大。

为了打破上述限制，开发者提出了一系列升级计划，统称为“以太坊2.0”（或ETH 2.0）。全面实施后，ETH 2.0将有效提升该网络的性能。

什么是以太坊分片？

如上文所述，每个节点都会存储整条区块链的副本。这些节点也将随区块链的变化而更新，占用巨大的宽带和内存。

如果使用名为分片的方法，则可避免上述过程。顾名思义，该过程将网络划分为不同节点子集，也就是所谓的分片。每个分片都会处理自己的交易与合约，同时仍可按要求与其他分片网络进行通信。每个分片独立验证，因此无需存储其他分片的数据。

2020年3月的网络与实施分片的网络对比

“分片”是一种复杂的扩容方式，需要开展大量的设计与实施工作。然而，如果应用成功，它将成为最有效的方法之一，让网络的吞吐量提升若干数量级。

什么是以太坊等离子体(Plasma)？

以太坊等离子体(Plasma)是一种链下可扩展性解决方案，其目的是让交易脱离区块链，从而提升交易吞吐量。在这方面，它与侧链和支付渠道存在一定相似之处。

通过等离子体(Plasma)，二级链即可与以太坊区块链的主链锚定，同时保持最低限度的通信。虽然用户依靠主链解决争端，而在二级链“完成”个人活动，但二者大体上是独立运作的。

以太坊成功扩容的关键在于降低节点必须存储的数据量。等离子体(Plasma)方案允许开发者在主链的智能合约中规定“子链”的一些规则。之后，信息或进程在主链中存储/运行成本过高的应用程序可以自由转移到“子链”进行创建。

欲了解等离子体(Plasma)的详细介绍，敬请阅读《什么是以太坊等离子体(Plasma)？》。

什么是以太坊汇总？

与等离子体(Plasma)类似，汇总(Rollup)也是为了将交易从主链中脱离，实现以太坊扩容。那么，后者如何运作呢？

答案是，主链中的单一合约持有二级链上的所有资金，并存储该链当前状态的密码学证明。二级链运营商在主网合约中存入保证金，并且只向其提交有效的状态转换。其背后的理念是该状态在链下维护，因此无需将数据存储于区块链。然而，汇总(Rollup)与等离子体(Plasma)的主要区别在于其将交易提交给主链的方式。通过特殊的交易类型，这种方式可以“汇总”海量交易，将其捆绑在一起成为特殊区块，称为汇总(Rollup)区块。

汇总(Rollup)分为两种不同类型：乐观汇总(Optimistic Rollup)与零知识汇总(ZK Rollup)。两者均通过不同方式保证状态转换正确无误。

零知识汇总(ZK Rollup)使用一种名为零知识证明的密码学验证方法提交交易。具体而言，是采用一种称为zk-SNARK的方法。对于具体运作细节，本文不作介绍，但我们可以这样描述其在汇总(Rollup)的应用：通过这种方式，不同参与方可以互相证明自己拥有特定信息，但无需透露具体内容。

就零知识汇总(ZK Rollup)而言，该信息是提交至主链的状态转换。这个过程的一大优势是几乎可以在瞬间发生，同时最大限度降低提交损坏状态的概率。

乐观汇总(Optimistic Rollup)通过牺牲一定的可扩展性来提升灵活性。通过“乐观虚拟机(OVM)”，智能合约可以在二级链中运行。另一方面，没有任何密码学证明可以证实提交给主链的状态转换是正确的。为了缓解这个问题，过程中设置了短暂的延迟，允许用户质疑和否定提交到主链的无效区块。

什么是以太坊权益证明(PoS)？

权益证明(PoS)是除了工作量证明之外的另一种区块验证方案。在权益证明系统中，获得新区块的方式并不是挖矿，而是铸造（有时也称为锻造）。与矿工通过算力竞争不同，候选区块现在由定期随机选择的节点（或验证者）进行验证。如果操作正确，其将获得区块的所有交易费用，也可能根据协议获得区块奖励。

权益证明不涉及挖矿，因而被认为更加环保。验证者消耗的能量不及矿工，因此可以在消费级硬件中铸造区块。

作为以太坊2.0的一部分，以太坊计划通过名为Casper的升级操作从PoW过渡为PoS。虽然具体日期尚未正式确定，但第一次迭代可能在2020年启动。

什么是以太坊质押？

在工作量证明协议中，矿工负责保障网络安全性。他们不会作弊，因为这种行为空耗电力并会导致其丧失所有潜在奖励。权益证明中不存在这种博弈理论，而是通过其他加密货币经济学措施保障网络安全。

不诚实行为之所以能够得到遏制，并非是因为用户担心浪费能源，而是因为担心损失资金。验证者必须质押一定数量的代币（成为代币持有者）方可获得验证权。如果节点试图作弊，其质押的代币（一定数量的以太币）将会丢失；如果节点无响应或脱机，这些代币也将逐渐耗尽。然而，如果验证者运行更多节点，就将获得更多奖励。

在以太坊中需要质押多少以太币？

每位验证者在以太坊中的最低预估质押量为32枚以太币。数值设置得如此之高，导致实施51%攻击的代价极大。

在以太坊中质押能赚取多少以太币？

这个问题比较复杂。这项指标不仅取决于代币抵押数量，还会受到网络中以太币质押总量以及通货膨胀率的影响。粗略估算，该项目当前的年收益率大约为6%。请记住，这个数字只是估计值，未来可能发生变化。

抵押以太币的锁仓时间是多久？

如需从验证者手中取回以太币，则须加入取款队列。如果不排队，最短取款时间为18小时。具体时间会根据特定时段内取款的验证者人数动态调整。

质押以太坊是否有风险？

作为负责维护网络安全性的验证者，您必须将各种风险纳入考量范围。如果验证者节点长时间离线，则会损失相当一部分存款。此外，如果存款余额低于16枚以太币，您将被移出验证者集合。

另一项系统性风险因素也不容忽视。权益证明从未如此大规模地应用，运行中可能出现故障。软件难免存在缺陷与漏洞，甚至可能造成毁灭性打击——当质押价值高达数十亿美元时，更是面临重大风险。

郑重声明：本文版权归原作者所有，转载文章仅为传播更多信息之目的，如作者信息标记有误，请第一时间联系我们修改或删除，多谢。

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