公链网络堵塞怎么破？扩容3大方案看过来

摘要

比特币，以太坊等先有的公链，网络堵塞问题日益严重。简单介绍公链扩容的三个方案：Sharding，State Channels和Plasma。

核心限制

比特币，以太坊等已有的公链，网络堵塞问题日益严重。去年12月份，一款名为cryptokittes(加密猫)的游戏在以太坊网络上火爆起来，一只猫甚至被卖到了几十万美元。以太坊网络交易量的30%一度被这款游戏占用，直接导致以太坊网络的拥堵。

大家最直观的感受就是，交易很长时间才能确认，交易费用高，交易容易失败。

究其原因，主要由于公链的设计，其每笔交易都会广播到全网中的每个节点，并需要它们进行共识确认。

扩容解决方案成为公链突破限制的一大重点。现在，我们来看下当前的三个解决方案。

Sharding（分片）

区块链网络由主链和分片（shards）链组成，分片链上交易处于自己独立的空间中，可以独立处理交易。其核心思路是并非每个节点都需要处理所有的交易。分片之前整个网络的处理取决于单个节点的处理。分片后，只有同一片内的处理是同步的、一致的，不同分片之间则可以是异步的。这种属于底层解决方案，因为它是在区块链本身的基本协议中实施的。

State Channels（状态通道）

状态通道是一种技术，其核心思想是，允许执行off chain （“脱链”）交易，只需要将其通道开启和关闭时状态的记录在区块链上。同时，在一个状态通道内发生的事情仍然保持着非常高的安全性和最终性；如果出现任何问题，仍然可以选择回溯到主链上。

比如：A要给B转1000笔小额的BTC，其工作方式大概是：首先在A和B之间打开一个付款通道, 并把通道的开放记录在区块链上。通过这个支付通道, 可以在任何时间、数天、数周或十年内保持开放状态，然后进行1000次的交易。只需在A和B想要关闭通道的时候，把这个通道上产生的交易的最终状态写在区块链上。

这种技术已经存在好几年了，去年该技术通过闪电网络在比特币上实施。

Plasma

去年8月份，继比特币扩容后，以太坊的V神和“闪电网络”的Poon发布了Plasma项目（ http://plasma.io/ ）的工作草案。Plasma是通过允许创建附加在“主”链上的“子”区块链来实现扩展性。参考下图：

总结

这三个方案主要从两个方向上提高公链的可扩展性。一个是建立分层结构（Layer 2），把不必要的交易从最底层的主链分离到附属结构上，State Channels和Plasma属于此方向。分片技术（Sharding）属于另一个方向，着眼于改进主链本身的协议来提高它的性能。

方案一：Sharding

特点：

1. 分片链的共识依赖于主链；

2. 已存在的主链，实现时会修改其底层协议，需要硬分叉

方案二：State Channel

特点：

1. 交易参与者的隐私保护；

2. 在很长一段时间内交易参与者会交换许多状态更新时，它们特别有用；

3. 具有即时终结性，只要双方签署状态更新，它就可以被认为是最终状态；

4. 局限性：依赖于交易网络的可靠性。

方案三：Plasma

特点：

1. 交易在子链执行，较低的执行手续费；

2. 子链可以有自己的共识算法；

3. 局限性：不能灵活的在交易方处理资产。