7大扩容方案 哪些将会推进比特币、以太坊的下一站征途？

在《比特币、以太坊的发展瓶颈即将消失，盘点过去4大方向的扩容方案，你看好哪些？》中我们介绍了通道、DPOS、大区块和侧链等扩容方法。

本篇我们来讲Rollup、分片、分层、工作历史证明和DAG等当前流行的“新扩容手段”。

Rollup与Plasma

Rollup可以说是ETH当前最重要的扩容手段，可以说Rollup的成功与否，直接决定着ETH可持续发展性。换句话说，Rollup失败的话，ETH也别想成功。

如果可以分清侧链和Layer2的区别，也算是对扩容有个基本理解，那么能否分清Plasma、Rollup和Validium的区别，就可以当做一种对扩容的进阶考试题。

一切的一切，都在下面这张图里了，理解了这张图，你就完全理解了Plasma，两个Rollup，与Validium的区别。

简单说来区别如下：

1、一切始于Plasma

Plasma是最早V神提出的扩容方案，也是这个图里TPS最高的一套方案。

首先，你可以把Plasma先想成一个侧链，但和侧链完全独立运营，只给ETH提交一个结果又有所不同，Plasma会把Plasma计算处理完的区块哈希通过主链合约，在Eth主链上做个“公正”，链下成交了数百或数千笔，最后上链可能只有几十个bytes，你可以理解为Plasma=ETH侧链运营+ETH主链公正。

如果有人在离开Plasma链时，发现自己的转账数据不对或者被篡改了，怎么办？提交挑战！因此会有一个证明需求的过程（类似法院庭审+判决），这也是为什么Plasma的挑战期，或者说资金退出时间是在7-14天左右（是的，很长，很反人类……）。

Plasma最大的两个特点在于：（1）默认，或者说乐观的认为每次“公正”都是对的；（2）“原始数据”在链下存储。

2、Rollup来袭

对于Plasma的改进，其实一开始出来的是ZK-Rollup，但是最接近Plasma的反而是后来出来的Optimism Rollup（简称OR），所以先说说OR。

OR可以近似理解成Plasma+“原始数据在ETH主链上存储”，所以比Plasma更安全。毕竟链下的东西，万一节点销毁或者篡改了原始数据怎么办？

当然，原始数据放在链上，必然开销会大于链下，所以OR的TPS跑不过Plasma。

而Zk-Rollup则可以理解成Plasma+“原始数据’在ETH主链上存储”+每次主链的哈希公正通过ZKP（零知识证明）自动证明有效，所以不存在挑战和挑战期。

然而原始数据既要上链，每次公正还要做零知识证明，开销特别大，所以ZK的TPS是最差的。

于是又有了个相对折中的方案，也就是Validium-Plasma+每次主链的哈希公正通过ZKP（零知识证明）自动证明有效，跟Plasma一样，原始数据扔链下，牺牲一部分安全，换取性能的大幅度提升。

看到这儿，你再回看上面那张比较图，应该大体心里有个框架了。

Plasma虽然性能最佳，然而因为数据链下的安全性以及没有ZKP零知识证明的保护，已然被弃用，其余三家则是各有优劣，未来12-24个月，也会是ETH关于Rollup系列群雄割据，或者说割裂的年代，届时花落谁家，尚未可知，只有靠市场和时间来给我们答案。

分层与分片

先说说分层，如果一条链天生自带Layer2，是不是“不可能三角”就不会是个问题？

Nervos就是这么干的，貌似也是市面上唯一一家这么做的。Nervos很多懂技术的玩家非常喜欢，甚至被评价“这才是ETH原本应该有的样子”，但其实也并不太意外，毕竟其中首席架构师Jan，是最早ETH核心团队的人，可以算是“中国最懂以太坊的人”。

Nervos最大的特点是分层，Layer1负责达成共识，保证整个网络的安全；Layer2做应用链解决方案，保障各个场景下的性能实现，并通过协议来锚定到Layer1，使得Layer1的安全性可以传递到Layer2，跟以太坊的Rollup有那么点异曲同工的样子。

然而Nervos其实还有两个点是很多人容易忽视的，可能跟TPS不是那么直接相关，但作为底层架构非常值得一提。

1、Layer1是POW+UTXO。这在新型公链里并不多见,关于POW和POS的种种争论已经太多，就此略过。但POW总有POW的好处，至少初始的Token分发就是一个更加公平的过程，将来同样保留转型POS的可能，届时可能采取一个ETH的“跟随”策略，ETH踩过的坑，可以吸收经验，尽量避免

2、Nervos独特的Cell模型。CKB的经济模型的核心对象不是计算，而是状态-CKB代表着对链全局状态的占用。这是一个ETH开始逐步暴露出来的问题，即区块链状态爆炸,简单来说就是包括ETH在内的绝大多数链都是“一次付费，永久存储”的模式，非常容易导致后期的公地悲剧问题，引发全节点数据膨胀，状态爆炸。

以太坊已经开始重视这个问题，但目前为止如何解决状态爆炸还没有盖棺定论的解决方案，而在Nervos这边，底层机制直接pass掉了这个问题。

另外，再来说说分片，这也是ETH2.0的终极解决方案。

Near，Elrond，Harmony这些项目都在做分片，波卡的平行链也可以看做是分片的一种极端表现形式。

分片理解起来很容易，如果把节点看成你去超市买东西的收银员，只有一个收银员肯定容易造成长队，两个话队伍短一半，4个甚至8个收银员在的话估计就不用排队了。

一个人的活多个人一起完成提高效率，这就是分片。然而说起来容易，做起来难，不然ETH2.0不会折腾这么久，当前甚至暂时放弃分片，专攻Rollup；波卡做了4年，平行链这才即将上线，Near的分片还没有完全成型，Harmony的分片阶段性上线……

本质上分片就是一个异步处理的机制，目前绝大多数分片都需要一个可信中介来协调处理，ETH2.0里面是信标链，波卡是中继链，Elrond是元数据链，唯一不需要中介的是Near，这也是为什么Near号称“最强分片”。

然而是否真的最强，还是得等完全做出来，大家互相PK一下技术和体验再说，这个时间点，估计得2-3年之后了。

分片技术也是当前Layer1里对于不可能三角最为均衡，或者说性价比最高的的一种扩容手段，牺牲一小部分安全性，换取性能的极大提升。其中Randomness（验证者选取以及新节点加入到某个分片的随机性）的安全性是重中之重，有兴趣的朋友可以自行查阅相关资料。

分片是无论如何绕不过去的扩容方案，未来2年分片技术一定会占据我们越来越多的视线。

“非主流”扩容方案

还有许多链采用了独特的技术来对区块链进行扩容，我们来简单的介绍最有代表性的三个：

1、Solana：Solana独创了一个工作历史证明（Proof of History）技术，没有使用分片，也没有Layer2，就在Layer1上面“硬刚”，数据目前来看还不错，至少可以算是当前“最速区块链”。

Solana的POH是个理解起来比较抽象的东西，其核心就是整个链有一个全局可用的时钟（比如互联网时代之前，很多人都会对着7点整的新闻联播对表），有了全局一致的时钟，状态更新就可按照小于一秒时间的异步方式进行，比比特币这种10分钟才更新一次区块（确认一次时间戳）的方式要快很多。

Solana除了速度快之外，最大的让人诟病的问题是不兼容EVM，最让人喜欢的则是对于扩容的可预测性，或者说确定性（相对而言，你完全不知道ETH2.0哪一年才会完成，Rollup最终是ZK还是OR还是Validium会胜出……）

2、Flow：思路很有意思，通过多重角色架构在layer1层解决区块链扩容。说白了就是把流水线这个概念引入了节点。目前的公链都是几个节点一起打包一个网络，一起出块，每个节点的责任也一样，都是干着重复的活（假设没有分片的话）

Flow则把这个活分成了4份，收集、共识、执行和验证，每个节点执行不同任务。拿之前分片里面那个收银台的例子来看的话，分片可以看做是增加收银台数量，Flow则是几个人负责一个大型收银台，一个负责收钱，一个负责录入，一个负责找钱，一个提前在客人排队时候挨个询问提前记录客人要点的东西，流水线作业加速收银速度。

3、DAG流：AVAX、Fantom、Conflux都是DAG（有向无环图）流派。

DAG严格意义来讲不是一个共识机制，而是一种数据结构，所以说采用DAG的项目甚至不能完全叫做“区块链”（因为区块链这个词本身也是一种数据结构）。

最早也是最出名的DAG有三驾马车，分别是IOTA、NANO和Byteball，但基本都不支持智能合约，在这个智能合约的年代算是被淘汰的那一波，所以当前的新三驾马车成了支持智能合约的AVAX、Fantom和Conflux。

DAG在18年被很多人誉为“第三代区块链”，然而其异步通讯的处理方式虽然可以显著增加吞吐量，但安全性和稳定性也一直是一个问题。

至少还没有经历足够的时间检验，但作为区块链的一种补充，可以未来对其保持一定关注，毕竟目前扩容大计还是战国时代，最终鹿死谁手尚未可知，多关注几个不同的发展方向，总没有亏吃。