如何改善區塊鍊低下的交易性能呢？如今正在努力破解這個重要的區塊鍊難題的組織不止一家。
區塊鍊分布式賬本技術的工作原理是将一系列電子記錄鍊接在一起，每個記錄都與之前的記錄緊密相連;每個新的條目集或“區塊”隻有在通過了點對點（P2P）網絡上的共識程序之後才會完成并加上時間标記。
每個插入區塊鍊中的新記錄都必須被序列化。這一鍊式特征意味着，随着區塊鍊的增長，區塊鍊的更新速率要将比并行更新數據的傳統數據庫要慢。
如今，作為全球最流行的加密貨币，比特币和以太坊已經開始使用工作證明（PoW）共識模型。作為驗證新區塊的方式，該模型要求節點（服務器）完成複雜的數學運算（原理類似于将CAPTCHA作為挑戰/響應機制以幫助網站确認人類用戶）。
PoW機制本身在設計上就不夠快。例如，比特币需要大約10分鐘才能在賬本中添加新的記錄或區塊，即使每個條目隻允許添加1MB數據情況依然如此。雖然以太坊中的區塊大小沒有這樣的限制，但是由于它們會随時間動态調整，因此它們每秒也隻能處理大約20筆交易。相比之下，Visa的金融網絡在峰值負載下每秒可處理大約10000筆交易。
問題的複雜之處在于：比特币和以太坊P2P網絡都不是為了存儲大量數據而設計的，但是人們都以為它們可以存儲大量數據。正因為如此，随着電子賬本的不斷發展，它們所需的算力和電力也在不斷增長。
為了解決存儲問題并加速交易過程，人們已經提出了從增加區塊大小到将共識機制從PoW改為權益證明（PoS）等多種解決方案。PoS會創建“繳納保證金驗證者”或用戶，他們必須先存入保證金，然後才能作為區塊鍊共識或投票社區的一部分。隻要“繳納保證金驗證者”對區塊鍊中誠實行事，那麼他們就會留在共識社區;如果他們試圖欺騙系統，那麼他們就會失去他們的權益（他們的錢）。
尋找正确的答案
去年，以太坊在一個名為“Casper”（得名于電影《鬼馬小精靈》中那個友好的小精靈）的測試網中引入了一個PoS機制。
卡内基梅隆大學計算機科學系副教授VipulGoyal認為：“權益證明算法肯定會超越工作證明算法。但是在這種情況發生之前，還有一些重要的研究挑戰需要克服。”
還有将PoW與PoS機制結合起來的混合模式，既尊重了那些既定權益者，同時仍允許電子賬本上的所有用戶進行一定程度的交易驗證。
今年早些時候，以太坊基金會與外部開發者進行了接觸，以幫助解決無法充分擴容的問題。
該基金會探索了兩種可能的解決方案。第一種方案即我們熟知的第2層擴容方案，将網絡參與者之間繁瑣的往來流程轉移到一個單獨的區塊鍊或數據庫中。不過該方案仍然允許主要的或第1層區塊鍊記錄最終交易結果，如你購買一個以太币或比特币。在保持區塊鍊與生俱來的可信賴性的同時将最普通的流程轉移到鍊外，作為“狀态通道”的第2層的效率将得到大幅提升。
另一種可能的方案：“分片”
第二種可能的解決方案涉及PoS和添加“分片”。該方案将網絡上的節點劃分為分區，每個分區負責處理每個交易中的一小部分，并且允許同時并行處理更多的交易。以太坊聯合創始人VitalikButerin在博客中寫道，分片不會削弱區塊鍊原有的安全性，因為它們保留了“區塊鍊大部分的去中心化和安全屬性”。
但是，以太坊的另一位聯合創始人JosephLubin認為，分片過于複雜并且創建一個可行的計劃需要時間。
他說：“我們将無法通過權益證明和分片立即獲得可擴展性，因此這些在我們的生态系統中将作為第三階段的工作。這些工作具有深遠意義，但是第二層解決方案無疑是一塊非常堅實的墊腳石。”
比特币和以太坊開發者都建議将交易數據卸載到二級數據庫或區塊鍊中，隻在鍊上保留資金驗證流程，允許資金“脫鍊”轉移。今年早些時候，比特币開發者提出将LightningNetwork作為“第二層”支付協議，允許交易和小額交易近實時地在一個單獨的P2P網絡上發生。
在上個月于香港舉行的Rise會議上，Lubin提到了Plasma。Plasma于2017年由Buterin和JosephPoon首次推出，為針對以太坊的第二層擴容方案。該方案将為主要的或第一層區塊鍊添加具備處理功能的第三層區塊鍊。
Lubin在專家小組讨論中稱：“我們正在進入一個可以将以太坊作為第一層信任系統的階段。作為以太坊的組成部分，我們在第二層系統中将處理成千上萬個交易，并且年内就能看到這一分叉。”
在Computerworld網站的訪談中，Lubin确認了以太坊中第二層協議的發展軌迹：為了進行遊戲或加密貨币交換，它們可使用Plasma構建，并通過智能合約鍊接至第一層以太坊區塊鍊。（智能合約為基于預先确定的規則執行的業務自動化腳本）。
智能合約将負責在根或第一層區塊鍊與第二層區塊鍊之間移動交易。與此同時，智能合約還将維護規則，例如不允許多次使用由哈希記錄表示的數字令牌。第二層區塊鍊可以使用其他的共識機制（例如PoS或甚至權威證明）驗證從主區塊鍊轉移至次區塊鍊的交易。
Lubin稱：“如果該系統出現了問題，Plasma技術能夠讓人們根據被恢複值的最後一個檢查點将其令牌從該系統中拉出來，并且第二層系統的管理者不能阻止人們挽救他們的值。”
如果丢失了加密密鑰會怎樣？
隻要分布式電子賬本存在，在系統被黑客攻擊或用戶丢失私人加密密鑰時恢複加密貨币一直是個難題。如果丢失了私鑰，那麼你将失去訪問加密貨币的能力。
第二層以太坊區塊鍊的一個示例是能夠在咖啡店購買Wi-Fi接入服務的應用程序，比如每分鐘一美分。當客戶走進咖啡館并使用支持以太坊的應用程序登錄Wi-Fi服務時，該應用程序将允許客戶通過以太坊智能合約在其賬戶中留出一定數額的資金。每過一分鐘，第2層區塊鍊上的智能合約将自動記錄或驗證用于支付Wi-Fi服務的費用。在客戶離開時，最終支付的金額将記錄在主要的以太坊區塊鍊上。在服務結束時，咖啡館經營者會獲得由智能合約自動簽署的最後一筆交易，這将使其有權獲得服務費用。
區塊鍊也可以成為一個流行的遊戲平台。例如，最早且最受歡迎的基于區塊鍊的遊戲之一是“加密貓”。遊戲中，玩家需要收集、繁殖和交易虛拟的貓咪。每隻貓代表一種不可替代的數字代币。“魔法創世紀”和“意志之力”等卡牌遊戲也是基于區塊鍊的遊戲。
Plasma網絡還允許用戶在兩個基于區塊鍊的不同遊戲之間移動。Lubin稱：“比如有兩種不同的遊戲，而且這些遊戲又在兩個基于Plasma的不同網絡上。如果我在一個遊戲中擁有一把稀缺的劍，可我想把它們帶回以太坊，也許我可以将它們賣給别人或把它們移植到其他遊戲當中。”
迄今為止最出色的第二層以太坊項目是LoomNetwork。該項目為今年早些時候上線的SDK套件，其可創建具有高可擴展性的遊戲和面向用戶的DApp。第二層技術使用了PoS共識機制來驗證新的區塊。
仍需要時間加以試驗
Lubin稱，目前人們并不急于将第二層協議引入以太坊，因為還有基于當前架構的其他“修剪機制”可用，并且這些機制也可進一步提升效率。
“我們還沒有處于真正的危險之中，系統可能在相當長的一段時間内還會繼續得到長足發展。盡管存在這樣和那樣的缺陷，但是我認為我們還可以将性能提升兩到三倍。”
例如，在以太坊的下一次疊代中，區塊大小可能會增加50%或70%，從而允許在鍊上存儲更多數據。Lubin稱：“目前這項工作正在進行當中。”
本文作者LucasMearian為資深記者，主要從事金融服務IT（包括區塊鍊），醫療保健IT和企業移動問題（包括移動管理、安全、硬件和應用程序）的報道。
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https://wwwputerworld/article/3297798/blockchain/blockchain-phase-2-will-itscale.html