从ETH升级谈起，聊聊区块链TPS的问题-技术圈

2020年12月1日，ETH信标链正式启动，标志着以太坊的发展到了一个全新的阶段。而且以太坊2.0和1.0比起来，不仅仅是简单的代码更新，它的最终目标是PoS，提高区块链网络性能，实现共识机制以及可拓展性的创新和突破。

加密猫为代表的的NFT兴起、DeFi热潮以及各种基于以太坊网络构建的应用带来了生态的繁荣，也暴露出TPS不足的弊端。

TPS问题长期困扰区块链的发展

很多区块链项目都面临着TPS性能不足的难题，区块链技术的鼻祖自然也不避免。一直以来比特币每个区块容量设置为1MB，平均每10分钟出一次块，在理想情况下TPS可以达到每秒7笔，但实际情况下只能达到每秒3到4笔。而且随着全网交易量走高，已经出现了拥堵的情况，很多交易无法上链，用户体验不好。如今比特币网络中未确认的交易数已经达到22000笔，将近60MB大小，也就是说平均要等待一小时的时间才可以确认。

针对TPS出现的这种情况，社区中也多有探讨，出现了以下几种解决方法来提高吞吐量，有：

1. 扩容：就是增加区块的容量，比如比特币是1MB的容量，扩容之后将其发展成为3MB，此时单位区块内可以存储更多交易信息，处理效力提升。

2. 隔离见证：每个区块中包含的交易类型有很多，诸如交易的详细信息、数量、时间等，所有的这种信息被分为两种类型，专业术语叫交易状态和见证。交易状态很好理解，见证则是证明交易的合法性，一般在交易过程中不是必要信息，所以隔离见证的思路则是单独打包交易信息中的必要信息，从而缩小信息体量，提升单个区块容纳的信息量，从而间接提升了单个区块中容纳有效信息的量。

3. 闪电网络：在比特币的区块链网络中，大额交易占比很少，更多的还是小额交易，闪电网络的改变思路是通过压缩交易次数达到扩容的目的。
闪电网络中，大量的交易都通过微支付实现了链下交易，最后的结算资金阶段完成上链。最终上链的只有刚开始的通道创建和最终结算阶段。闪电网络减少了实际上链信息，实现交易信息的压缩目的。

ETH交出的解决方案

ETH的方案是通过分片技术提高拓展性，大幅提高区块链网络的吞吐量，改善整个网络的性能。

在区块链领域，存在着“不可能三角”即去中心化、可扩展性和安全性无法同时满足，需要项目自己在这个三个点中找到一个平衡点，比特币注重去中心化和安全性，就是牺牲了可拓展性。而分片技术则是尝试解决不可能三角难题的一次大胆尝试。

分片技术是基于Layer 2 的构建，将大型的链划分为更小，更快捷的链，从而提升整个链的扩展性。当前的区块链中，每个节点需要处理全网所有的交易，就像工厂的流水线一样，整个工厂只有一条流水线加工所有的业务订单。这样就可以保证足够的安全性，但是弊端就是扩展性不足。

而分片技术则是尝试增加流水线的数量，将业务订单分配到所有的流水线中去，它们彼此之间并行工作，效率成倍提升。ETH2.0将启用64个数据分片，而且后续的数量还可能会增加，每个分片链并行工作，明显改善吞吐量不佳的现状。

ETH1.0到2.0是一个逐渐转变过渡的过程，我们期待分片技术可以有效解决TPS吞吐量不足的问题，而等到它被证明有效时，Filecoin很可能也会引进该技术，从而彻底解决当前网络中Gas费用过高的问题，我们一同期待这一天的到来。