黄金观察｜“三句话”让以太坊6年扩容到100万TPS？

众所周知，区块链网络非常强大。 它可以为用户提供一个共享的分布式数字账本，使点对点网络中的参与者可以不依赖中介直接交换信息或资产。 但由于架构原因，区块链无法高效地同时实现去中心化、安全性和可扩展性三个目标，而只能三选其二，也被称为“区块链不可能”。 三角”理论。

对于大多数区块链（如比特币和以太坊）来说，他们以牺牲可扩展性为代价选择了去中心化和安全性。 但随着链上技术的不断突破，“三者兼得”即将成为可能。 阅读本文，了解以太坊如何在不影响其他两个属性的情况下进行扩展。

多年来，“不可能三角”理论一直困扰着区块链行业，很多另类的Lay1甚至选择牺牲去中心化来换取交易速度。 虽然这样做有助于改善用户体验，但一旦选择了中心化，与去中心化相关的创新、文化或好处都将无法实现。 虽然以太坊上已经出现了包括plasma、侧链在内的一些扩容方案，但仍然没有达到设计目标。

模块化以太坊

总体而言，区块链主要负责三大任务：执行、共识和数据可用性。 执行是指发生的所有交易，共识是指网络参与者就发生的事情达成一致，数据可用性确保所有人都可以访问数据。 区块链从一开始就是单一的，这意味着它需要在一条链上执行所有这三个任务。 然而，令人兴奋的是，十多年后，模块化区块链架构终于出现了，它使用专业化的概念将这些任务分离到不同的独立链中。 预计到 2022 年 9 月，当以太坊升级到权益证明（PoS）时，每个任务都将有自己独立的链：共识将由 PoS 信标链处理，数据可用性将由当前的以太坊链处理，执行将由 Lay2 处理。 值得一提的是，Lay2 是建立在以太坊（Lay1）之上的独立区块链。 与 Lay1 相比，Lay2 具有更快的吞吐量和更低的费用，同时也兼顾了去中心化和安全性。 性别。

如今，虽然以太坊上出现了很多 Lay2，但距离扩容的目标似乎还很遥远。 以太坊目前的处理速度约为 10 TPS（每秒交易数），但要实现其扩展目标，至少需要快 100,00 倍（Visa 的处理速度约为 65,000 TPS）。 为了能够扩展到 100 万 TPS，以太坊需要进一步完成以下三件事——改进 rollups、分片和增加网络带宽。

1. Rollups——吞吐量提高100倍

Rollups 是独立的区块链，它接管了执行交易的任务，这样以太坊就可以专注于共识和数据可用性。 在 Rollups 而不是主链上执行交易可以将以太坊网络扩展 10 倍。此外，通过升级的数据压缩技术可以实现更多方面的优化。 数据压缩是指减少表示相同底层信息所需的细节数量以太坊tps，将压缩后的数据发布到以太坊将进一步降低成本，同时将可扩展性再提高 10 倍。

2.数据分片——提高100倍的吞吐量

目前，每个共识参与者都必须从一个区块中下载所有数据，并在验证区块之前首先独立验证数据。 整个过程非常低效，成为区块链网络的一大瓶颈。 作为一种扩展数据可用性的网络架构，分片允许网络参与者在保证数据可用性的情况下只下载所有数据的样本，将以太坊的可扩展性提高了 10 倍。 除此之外，分片还引入了一种新型交易——“blob-carrying 交易”。 与目前的交易类型相比，在 Lay2 上承载 blob 的交易成本要低得多，并且可以将以太坊的可扩展性再提高 10 倍。

3. 网络带宽——吞吐量提高10倍

以太坊最后需要改进的部分——“网络带宽”以太坊tps，与前两部分不同的是，它依赖于外部技术的进步来扩展网络。 通常，消费者带宽每年增加约 50%（类似于摩尔定律），因此带宽增加 10 倍大约需要五到六年的时间。 下图显示了从 1983 年到 2019 年网络带宽的增长情况。

总结

提高可扩展性对于以太坊实现大规模采用势在必行。 一旦以太坊合并成功（预计2022年9月完成），文中提到的这些扩容技术必将成为优先发展的方向。 考虑到新技术的不成熟和网络带宽增长的限制，以太坊有望在未来六年内扩展到​​100万TPS。

本文部分内容编译自coinshares