區(qū)塊鏈的衍生技術(shù)：擴(kuò)容

在區(qū)塊鏈領(lǐng)域，對于“擴(kuò)容”一直是爭議不斷的。為什么要有“擴(kuò)容”這個事情呢？這是因為，比特幣的區(qū)塊容量太小，導(dǎo)致比特幣系統(tǒng)處理交易速度過慢，于是，比特幣社區(qū)提出一種設(shè)想：通過擴(kuò)展比特幣區(qū)塊容量這種方式來提升比特幣處理交易的速度 后來，以太坊也提出了一些擴(kuò)容手段。下面我們將用通俗的語言，為大家介紹一下“擴(kuò)容”的兩種主要方式：鏈上擴(kuò)容和鏈下擴(kuò)容，以及其中具體的技術(shù)手段。一、鏈上擴(kuò)容：隔離見證、分片鏈上擴(kuò)容意味著要直接在區(qū)塊鏈主鏈系統(tǒng)上動手術(shù)，去修改區(qū)塊鏈主鏈系統(tǒng)的基礎(chǔ)規(guī)則、區(qū)塊大小、共識機(jī)制等等，以此來擴(kuò)大區(qū)塊容量。說白了，就是把主鏈這個系統(tǒng)的道路修的更寬一點(diǎn)。鏈上擴(kuò)容的主要方式有兩種方式：隔離見證和分片技術(shù)，下面我們分別介紹一下。（一）隔離見證隔離見證是對于比特幣來講的，它可以看作是比特幣系統(tǒng)的一次重要升級，這次升級涉及到比特幣共識規(guī)則和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，相當(dāng)于在比特幣系統(tǒng)上“動刀子”，所以我們說，隔離見證屬于鏈上擴(kuò)容。

隔離見證是如何實(shí)現(xiàn)鏈上擴(kuò)容的呢？我們還需要從比特幣的交易驗證說起。在隔離見證提出之前，比特幣的交易驗證主要依賴兩部分?jǐn)?shù)據(jù)：一部分是交易狀態(tài)，簡單來講就是誰給誰轉(zhuǎn)多少錢；另一部分是見證數(shù)據(jù)，簡單來講就是證明這次交易是真實(shí)合法的。隔離見證，就相當(dāng)于把這部分“見證數(shù)據(jù)”從基本結(jié)構(gòu)里拿出來，放在一個新的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)當(dāng)中，但卻不破壞數(shù)據(jù)的完整性。我們舉一個通俗的例子，假如你有10本書，你把每本書橫著放在桌子在，那么可能放完這10本書，你的桌子就被鋪滿了；但是你把每本書立著放，那么你的桌子還會有很多的空余空間，而書還是那十本書，沒有多也沒有少。

這就是隔離見證，簡而言之就是：通過改變區(qū)塊數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來釋放區(qū)塊容量。（二）分片分片技術(shù)時以太坊率先提出來的。分片是一種基于數(shù)據(jù)庫分成若干片段的傳統(tǒng)概念擴(kuò)容技術(shù)它將數(shù)據(jù)庫分割成多個碎片，并將這些碎片放置在不同的服務(wù)器上。這就意味著，在區(qū)塊鏈底層公鏈的系統(tǒng)內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)上的交易將被分成不同的碎片，我們可以理解成“分組”。這樣一來，一筆交易就不必發(fā)動全網(wǎng)所有節(jié)點(diǎn)都去處理，只要讓網(wǎng)絡(luò)中的一部分節(jié)點(diǎn)（礦工）處理就好了。

基于分片技術(shù)，將網(wǎng)絡(luò)分割為碎片會使得更多的交易同時被處理和驗證，而且，隨著網(wǎng)絡(luò)的增長，區(qū)塊鏈處理越來越多的交易將成為可能。大概的意思就是：如果有一個很大的倉庫，里面放了很多貨物，但是這個倉庫只有一個出入口，所以在取貨存貨的時候，效率就會低很多。但是如果把這個大倉庫改用成10個較小的倉庫，那么同時存貨取貨的效率就會高10倍。這個過程就相當(dāng)于分片，簡而言之就是：通過分而治之，提升處理交易效率。

二、鏈下擴(kuò)容：閃電網(wǎng)絡(luò)、雷電網(wǎng)絡(luò)鏈下擴(kuò)容意味著不需要修改比特幣區(qū)塊鏈系統(tǒng)的代碼就能夠提升交易速度。采用鏈下擴(kuò)容交易都在鏈下處理，根本不需要對比特幣區(qū)塊鏈系統(tǒng)做什么大的改動，因為我們壓根兒就不走這條路。鏈下擴(kuò)容主要有兩種方式：閃電網(wǎng)絡(luò)和雷電網(wǎng)絡(luò)。其實(shí)二者的原理差不多，只不過，二者最主要的不同就是：閃電網(wǎng)絡(luò)針對的是比特幣鏈下擴(kuò)容，而雷電網(wǎng)絡(luò)針對的是以太坊鏈下擴(kuò)容。下面我們分別介紹一下。

（一）閃電網(wǎng)絡(luò)“閃電網(wǎng)絡(luò)”是針對比特幣處理交易速度過慢提出的一種“鏈下擴(kuò)容”對策閃電網(wǎng)絡(luò)通過引入支付通道手段（支付通道我們可以理解成一個智能合約）來實(shí)現(xiàn)比特幣快速轉(zhuǎn)賬。這個“支付通道”相當(dāng)于在比特幣系統(tǒng)的主網(wǎng)之外，再構(gòu)建一個點(diǎn)對點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)，不過，為了保證信任，兩個人在建立支付通道之前需要先抵押一部分資產(chǎn)。這樣一來，小額交易都放在鏈下這個“支付通道”來處理，不僅省去了鏈上處理交易的手續(xù)費(fèi)，還節(jié)省了處理時間，因為在鏈下處理交易，根本不需要占用區(qū)塊內(nèi)存，也不需要共識機(jī)制來記賬。所以，閃電網(wǎng)絡(luò)的原理，我們可以理解為：先把一些資金匯集在一起，建立支付通道，然后按照事先約定的方式，把資金池里面的所有權(quán)進(jìn)行承諾轉(zhuǎn)讓（先不付錢，先做承諾轉(zhuǎn)讓），如果兩個人頻繁交易，就一直保持這個狀態(tài)（支付通達(dá)打開的狀態(tài)），如果兩個人決定停止交易，就關(guān)閉支付通道，結(jié)算清楚，這一步才會被記錄到主鏈上。所以，閃電網(wǎng)絡(luò)，總結(jié)來講，就是：不是每做一次交易就要走一次區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)，而是經(jīng)過了好幾次交易之后，才走一次區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)。這樣一來，就能夠“擺脫”區(qū)塊鏈的束縛，極大提升交易速度，實(shí)現(xiàn)閃電般的處理速度。這個原理就相當(dāng)于我們?nèi)粘Ｉ钪写驌淇?、打麻將，我們不是每一局都結(jié)算一下誰贏誰輸，而是先把錢壓在桌子上證明我有錢我輸?shù)闷?，然后打好幾局之后，再一起結(jié)算輸贏。（二）雷電網(wǎng)絡(luò)再說說雷電網(wǎng)絡(luò)。雷電網(wǎng)絡(luò)和閃電網(wǎng)絡(luò)的原理幾乎是一樣的，只不過，雷電網(wǎng)絡(luò)是以太坊提出的鏈下擴(kuò)容方式。

雷電網(wǎng)絡(luò)也需要建立支付通道，在建立支付通道之前也需要做資產(chǎn)抵押生成余額證明，來證明我有錢我輸?shù)闷?，這一步就好比打撲克時候在桌子上先押一些錢。之后，在交易雙方都持有余額證明的情況下，雙方可通過支付通道在鏈下進(jìn)行無限制次數(shù)的轉(zhuǎn)賬。只有在完成鏈下交易，需要將資產(chǎn)轉(zhuǎn)回鏈上時，才會在以太坊主鏈上登記主鏈賬戶的余額變化信息，而這期間不管發(fā)生多少次交易，在主鏈上是不會有記錄的（原理和閃電網(wǎng)絡(luò)非常相似）?？偨Y(jié)一下，今天我們?yōu)榇蠹医榻B了區(qū)塊鏈的衍生技術(shù)—