为区块链提速，多层扩容方案

Posted 2022-08-05 区块链星际社

区块链以去中心化的设计构建出了一个具备高度信任的网络环境，这种独特的机制，为互联网带来了更高的安全性和隐私性，受到许多人的青睐。

目前，区块链已经在金融、教育、农业、交通、司法、税务、证书、游戏、娱乐、音乐等许多领域有着较为广泛的应用。但同时，在区块链的应用场景不断拓展之时，它的一些局限也逐渐暴露出来了，在一些特定场景，它难以满足相应的速度和成本需求，这让区块链的进一步发展受到了阻碍。

因此，有开发者开始探索区块链的扩容，以求能实现区块链覆盖所有用户的应用场景的终极目标。目前的区块链的结构框架核心主要是执行层、存储层以及共识层，因此，在执行扩容方案时，也主要根据这三个结构层进行。

执行层

区块链的执行层主要负责交易的执行和状态的变更。具体来说，是查看验证签名、通证余额等方面的交易有效性，以及针对节点更新账本的副本、智能合约代码更新、数据存储状态更新等。

区块链对执行层扩容核心是增强它的每秒处理交易量（TPS）。针对执行层扩容，直接提升硬件性能是一个很有效的方案，它可以从根本上提升每一个验证节点的 TPS。当然，这种方案对成本也有很高的要求，同时，由于区块链的去中心化特性，提升每一个节点的硬件性能也很难实现。

另一个方案是将交易的计算量分散到多个独立的区块链或一个区块链的多个侧链上，以此实现横向扩容。这种方案对于区块链的相互兼容性和交互性提出了很高的要求。

存储层

存储层是区块链用来存储所有原始交易、区块数据以及全局数据快照等内容。

和执行层的硬件扩容方案类似，升级区块链全节点的硬件也同样是存储层扩容的一个有效方案。通过提升全节点存储上限，可大幅降低存储成本。但这种方案也随着时间的推移，数据量不断增加，节点的硬件成本也逐渐上升。

为了缓解对硬件的硬性要求，有研发者提出了将数据分片的方式对存储层进行扩容。这种方案通过将数据内容分成不同的分片，大幅降低了用户运行节点的门槛。当然，数据分片也并非万能的，它分片越多，对区块链主链造成的压力也就越大，因此很多时候，在进行分片时都会设置一个上限。

​共识层

​区块链共识层是用来使网络中节点对当前状态达成一致的地方。共识层扩容主要是为了提高共识的速度，以及提升准确性、安全性和网络稳定性。

​因此，共识层扩容主要从四个方面出发，一是提升执行层和存储层的能力，这能够让更多的节点参与共识；二是降低网络带宽使用，即在共识时，尽可能在能保持全网通告共识结果的同时，降低该节点与其他节点的通信数量；三是加强网络效率，降低网络延迟，使节点之间的通讯更加快速；四是增强共识的安全性，减少因安全问题而引发的共识失败。

​小结

​区块链扩容是存在很多有效的方案的，这里也只是介绍了一部分。同时，这些方案也各有优劣，为了使区块链能够更好的服务我们的生活，我们还需要进一步探索更加有效的策略。