为什么BCH和EOS将统治下一轮牛市？

可扩展解决方案之争是区块链的“月球竞赛”。比特币每秒处理4.6笔交易，Visa平均每秒处理约1700笔交易(根据官方声称的每日逾1.5亿笔交易计算得出)。区块链采用的潜力是存在的，但目前由于可伸缩性而受阻。

  Tata Communications在2018年发布的一项研究显示，44%的调查机构正在采用区块链，但也暗示了在采用新技术时出现的普遍问题。从架构级别上看，可伸缩性的未解决问题正在成为采用区块链和实际应用程序的瓶颈。

  正如Deloitte Insights所说，“基于区块链的系统相对较慢。对于依赖高性能遗留事务处理系统的企业来说，区块链缓慢的事务处理速度是一个主要问题。“世界在2017年和2018年尝到了可扩展性问题的滋味:比特币网络上严重的传输延迟和高昂的费用，以及阻塞了以太坊区块链网络的加密猫。

1.今天的区块链可伸缩性有多糟糕?

  为了扩展区块链，仅通过降低哈希复杂度来增加块大小或减少块时间是不够的。无论采用哪种方法，在达到与Visa等公司竞争所必需的交易数量之前，规模扩张的能力就会达到一个上限。Visa“每天平均处理1.5亿笔交易”，即每秒1736笔交易(TPS)。

  相比之下，比特币的交易速度要低得多。当前，块大小设置为1MB，并且平均交易大小为380.04字节，并且这种趋势似乎正在上升。因此，可以容纳在一个比特币区块中的平均交易量，目前，计算公式为：

  当前比特币块生成时间为10分钟。即，每隔十分钟就会有一个新的区块被开采。根据之前的假设，在10分钟(600秒)内，比特币平均可以完成2759.12笔交易。换句话说，比特币区块链目前只能保证每秒4.6次交易。

  增加块大小或减少块生成时间并不能解决问题:看看非segwit TPS。

  可扩展性的问题伴随着区块链的价值主张而来;因此，不能简单地通过更改区块链中的参数来增加可伸缩性。

  比特币社区可以调整两个变量来尝试增加TPS。一个变量是块大小(B)，目前硬编码为1MB。理想情况下，应增加B以增加TPS。另一个变量是块生成时间(TB)，它通过改变哈希问题的复杂性进行调整。理想情况下，应该减少生成时间以增加TPS。

表1:增加TPS的不同方案将在下一节中讨论。只有在S1和S2中，比特币区块链才能实现类似visa的TPS，但是由于交易传播时间的原因，这两种情况都是不可能实现的，本节也将对此进行讨论。

  场景1和2

  为了从4.4增长到Visa的1736，比特币需要将TPS扩大377.5倍。换句话说，B需要从1MB增加到377.5MB(表1,S1)，或者TB需要从10分钟减少到1.6秒(表1,S2)。第三种情况是两者都进行调整。由于第三个无法控制的因素:向比特币网络的每个节点广播一个新块所需的中继时间(TR)，这三个场景在区块链上都无法实现。

  目前，比特币网络估计有10198个节点。通过点对点网络传输1MB(1,048,576字节)需要一些时间。卡尔斯鲁厄理工学院(Karlsruhe Institute of Technology)测量比特币的块传播时间，2019年1月17日报道的块传播时间平均为13989.42毫秒，即大约14秒，传播到99%的网络。TB不能低于TR (TR99)=14的99%，因为如果它低于99%，那么在网络中的大多数块接收旧块之前，将生成一个新块。TB越接近TR99，就会出现更多的分叉、孤立块和链重组问题，(在极端情况下)还会出现双重开销攻击等安全漏洞。

  场景3

  即使TB = TR99 = 14，块大小为1MB，比特币区块链也只能将速度提高到188 TPS(表1,S3)。虽然这一比例意味着TPS增加了188倍，但与每天1736个TPS的数量相比还是相差很远;此外，它还增加了上述风险。另一个变量B可以重新调整，但不影响TR，而TR会影响TR99，从而影响TB的下限。

  场景4

  例如，通过将B的大小增加一倍(从1MB增加到2MB)，网络上每个节点下载新块TR所需的时间也将增加—大约2倍;因此，在2MB时，TR99 = 28s，所以TB的下限也是28s。通过增加任意因素的B，然后增加相同因素的TR，净TPS将保持不变——在这种情况下，大约188 TPS(表1,S4)。减少TR -对B的影响的一个解决方案是增加比特币网络中所有节点之间的带宽。不幸的是，由于它是一个P2P网络，所以责任落在网络中的每个对等点上。

2.SegWit的出现

  2017年，隔离证人(SegWit)在所有比特币节点生效。

  它做了名字听起来像它所做的——将每个事务的见证部分从实际的事务数据中分离出来。它作为一个软分叉出现，所以它对现有的区块链网络和代码没有任何重大影响。由于证言交易的加权方式，新的基于segwitt的比特币块理论上可以增加到4MB，而无需改变比特币块的大小。

  我说理论上是因为有额外的因素，有助于最终大小的塞格维特块。事实上，如果你查看一个区块链的比特币浏览器，你会发现(至少在这篇文章发表的时候)平均块大小仍然低于1MB。

  但这并不是说块不能超过1MB。在2018年初，我们见证了一个最大的(可能仍然是最大的)块生成，大约有2.1MB。SegWit的软分叉在不改变核心代码的情况下帮助改进了块大小，但它仍然不能以可伸缩的方式改进TPS。

  当我们在PoW共识下检查前面四个场景时，我们发现简单地增加块大小或减少挖掘复杂性只能到此为止。由于事务传播时间的限制，即使是这两者的组合也会受到限制。尝试以比旧块传播更快的速度挖掘新块将导致一些相当大的安全问题。与此同时，SegWit已经帮助缓解了一些TPS问题，但是仍然需要一个更可扩展的解决方案来实现类似签证的TPS。

3.解决可伸缩性的现有和未来方法

  在寻找可伸缩性问题的潜在答案时，会出现多个其他问题。例如，如果答案只适用于一个特定的区块链，那么它依赖于这样一个假设，即特定的区块链将在未来需要这种可伸缩性;否则，这种努力是不适当的或错位的。另一个需要考虑的问题是，如何权衡利弊。目前，所有可用的解决方案都有局限性。

  分批付款成一笔交易

  优点:通过将多个事务放入一个事务中来减少事务记录的大小，允许每个块中有更多的事务，这可以在一定程度上增加TPS。

  缺点:不能批量处理多个钱包的交易在一起;隐私风险

  通过RPC sendmany批量支付已经成为比特币的一个特性。交易所已经这样做了，当您试图在区块链资源管理器上查找您的交易ID时，您可以看到这一点。你最终可能看到的是一个钱包发送到多个不同的钱包。在这种情况下，它是一个批处理事务。

  这样做的好处是，将它放入一个事务中意味着1)您只需支付一个事务费，2)您不必为每个事务编写一个完整的事务(如前所述，大约380个字节)。实际上，在事务可能的380个字节中，只有34个字节可能是事务信息。

  块上只有一小部分的事务记录真正讨论了事务。

  例如，如果我想一次发送10个事务，并且我将它们作为单独的事务发送，那么我将在一个块上占用380 x 10 = 3800字节的空间。另一方面，如果我将事务批处理在一起，块中的第一个事务将包含在380个字节中，接下来的9个事务将每个字节34个字节;即。， 380 + (34 x 9) = 686字节，比原来小5.5倍。

  如果这些事务没有成批处理，那么它的大小将是:10个事务x 380字节/事务= 3800字节

  但它也有局限性;来自不同钱包的不同交易无法批量处理。换句话说，如果有十个人在排队买咖啡，这十个人不可能把所有的交易都放在一个批次里，然后送到星巴克。每个都必须产生单独的交易。批处理事务被限制为一对多，而不是多对一。

  此外，出于隐私考虑，您可能不希望进行批处理事务。正如David A. Harding在他关于比特币批量交易的文章中提到的，如果你要发工资，批量交易中的一个隐私问题可能会出现——任何人都可以检查他们的交易，看看其他的钱包(员工)发送了什么。

  比特币现金

  优点:可以存储比比特币更多的交易在一个块，这增加了TPS

  缺点:这只是一个暂时的解决方案，因为它的TPS仍然远远低于Visa平均每天1700次的全球TPS。该解决方案也仅限于比特币现金，因此不能用于其他区块链。

  如果您回顾一下我之前提出的用于理论上扩展TPS的场景，那么场景1听起来可能很熟悉。这是因为已经有人尝试这么做了——也就是在2017年8月推出的比特币现金硬分叉(Bitcoin Cash hard fork)。硬分叉的主要动机是将块大小从1MB的非segwit比特币块增加到8MB(增加8x)。

  但是，在最佳情况下，这个解决方案仍然远远不能解决世界正在寻找的关于可伸缩性的问题。

  闪电网络

  优点:双方之间几乎是即时交易，不收取任何费用

  缺点:交易发生在链外，要求用户有一个闪电节点，并且仅限于基于比特币核心的区块链。

  对于本文来说，详细介绍闪电网络如何在粒度级别上工作可能有些过于详细，但是有大量的资源可以以一种我认为容易理解的方式为您提供指导。简而言之，闪电网络让你可以把你的比特币从区块链上拿下来，私下与另一方进行交易。例如，我可能计划下个月每天早上喝咖啡。我想用比特币进行交易，但我不想像一个不知道闪电网络是什么的傻瓜一样，站在咖啡排队等待我的区块确认。

  所以我可以在闪电网络上创建一个所谓的支付渠道。这种新的支付渠道不通过比特币区块链进行交易，而是把它当作一种储备。我存入大约0.5枚比特币，然后我就可以用这笔钱支付给我在闪电网络上有联系的任何人。

  完成之后，我回到区块链并告诉它，“嘿，我在一个月内给星巴克寄了0.1 BTC的咖啡，只要从我最初投入的余额中扣除就可以了。“我还剩下0.4个比特币。

  不幸的是，这是一个只有比特币的场外交易解决方案，可用于比特币和比特币分叉的区块链，如Digibyte和Litecoin，闪电网络提供的优势是它的即时和零费用交易。

  不过，在目前的阶段，创建支付渠道需要的知识可能比普通的比特币买家要多一点，而且它仍然需要在用户的闪电节点寿命之前和之后进行链上交易。因此，对于比特币和类似比特币的加密货币来说，闪电网络一个很好的扩展TPS的解决方案，但是它只能解决离链的问题。

  EOS和其他高性能区块链

  优点:高理论可扩展性

  缺点:集中化，这可能导致(历史上也曾导致)审查

  高性能的区块链项目使用不同的协商一致机制，PoW最受欢迎的替代方法之一是PoS。最近的一个项目EOS使用了所谓的dPoS，这是PoS的一个修改版本：我们投票决定谁是总统。

  EOS使用dPoS来获得多达3996个TPS，但是代价是集中化，这给了关键的涉众比社区其他部分更多的权力。

  区块链社区需要可伸缩性，这正是EOS流行的原因，但是由于集中化，EOS依旧需要改进。

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