這個難題由來已久。
比特幣和以太坊作為區塊鏈1.0和2.0的代表，但是TPS都少的可憐，比特幣是7TPS，以太坊是15TPS，而作為中心化的代表，淘寶在17年雙十一超過了200,000TPS。
以太坊創始人 Vitalik 最先提出了“擴容三難困境（Scalability Trilemma ）”，認為區塊鏈系統一般只能實現去中心化、安全性、擴容中的兩個屬性。若想達到顯著擴容，必然會在其他領域上有所捨棄。
於是，許多新興區塊鏈項目就把性能提升作為差異化競爭點。他們或通過創建新的高性能公鏈，或通過開發一些軟件協議，試圖能讓區塊鏈像中心化互聯網那樣快速工作。
目前市面上的區塊鏈擴容實施方案可大致分為兩類：
1）鏈上擴容，即第一層（ Layer1）擴容；
2）鏈下擴容，即第二層（ Layer2）擴容。
Layer1 擴容是針對底層區塊鏈本身進行“改造”，使其能支持更多更快的鏈上交易。
擴塊
每一個區塊裡面都承載著某一個時間段的數據。拿比特幣來說，每個區塊包含著全球十分鐘內的所有比特幣交易。當區塊大小設定為1MB時，最多隻能包含2000多筆交易。
早在2010年，就有人發帖提出將區塊擴容到7.1M的建議，但中本聰以“我們可以等以後需要的時候再改”進行了回絕。在之後的兩年裡擴容之事便再無人提及。
而中本聰自2010年退隱後，比特幣的開發工作就移交給了 Bitcoin Core ，從2013年到現在，比特幣社區經歷了不斷的爭吵、撕逼、互相敵視，Core卻是堅決抵制擴塊的，在信仰與金錢的雙重刺激下，便促使了一系列分裂幣的誕生。
例如 Bitcoin Gold 的做法，將比特幣每個區塊的大小擴展到了8M 。在提升鏈效率的同時，則犧牲了一定的去中心化，這是因為每個節點的工作量增加，性能要求更強，算力小的計算機會被迫退出網絡，它使得礦機的生產和運營變得更加專業集中。
隔離見證
比特幣使用了隔離見證的擴容方式，也就是軟分叉。因為比特幣交易記錄裡均包含了兩種信息：交易信息（從A轉到B），非交易信息（私鑰簽名等）。而比特幣區塊大小是固定的，如果將非交易信息從原區塊剝離出去，則提升了每個區塊所能容納的交易數，從而提升了比特幣的處理效率。（這種做法也降低了閃電網絡的實現難度。）
這就像在一列行駛的公共列車中，我們把乘客的行李都搬出來，放到公共列車的頂部，這樣列車騰出來的位置就可多塞幾個人。達到同一時間可運輸人數量增加的目的。
改進共識算法
改進共識算法，即通過改進第一代區塊鏈的共識算法創建替代性的、高性能公鏈，如 EOS、ADA 等後起項目。從 POW 發展到 POS 、甚至 DPOS ，但它們多是犧牲了一些“去中心化”特性來換取的性能提升，沒能走出“三難困境”。
具體可看
分片
分片是一種提升協議基礎層容量的擴容技術。該方案將區塊鏈系統分成不同部分，各部分獨立處理交易，通過多個網絡計算機來分配交易負載，允許更多交易在同一時間得到確認，據 Vitalik 自己說，吞吐量的擴展是沒有上限的。
我看見很多論文是這樣比喻的：
一個人流量非常多的超市只有一個收銀臺的話，那麼人們得排很長的隊等待付款，區塊鏈的分片技術，就是在超市裡增加十幾個收銀臺，從而極大的提高人們的結算付款速度。
這個比喻有點不恰當，準確的說法應該是原本 100 個工作人員圍著一個收銀臺收賬，現在增加了 9 個收銀臺，每個收銀臺派 10 個人去收賬。
目前而言實施該方案存在一些難點。比如首先需要有完善的機制合理安排哪個“收銀員”去哪個“收銀臺”，且不同“收銀臺”的“收銀員”也要有合適的共識機制。據以太坊相關人員透露，以太坊分片擴容方案預計將在 Casper 實施後，分兩個階段分別在 2020 年和 2021 年完成部署。
Layer2 的擴容技術是一種鏈下技術，通過把區塊鏈系統內很大一部分交易事務從鏈上轉移到鏈下執行以提升性能。
閃電網絡
閃電網絡是由Joseph Poon 和 Thaddeus Dryja 在2015年針對比特幣主鏈轉賬速度慢、成本高等問題提出的鏈下交易網絡，運用了一種支付通道（ payment channels）技術。
閃電網絡的核心思想在於把比特幣區塊鏈由結算平臺變成清算平臺，閃電網絡內的交易視為結算，通過閃電網絡在鏈下實現，需要脫離閃電網絡進行交易時視作清算，通過比特幣區塊鏈實現，這樣便大大降低了比特幣區塊鏈的交易數量，間接地提升了整個比特幣區塊鏈的交易處理能力。同時，由於極少地使用到區塊鏈，所以交易的手續費支出也大大降低。
若完美引入閃電網絡，比特幣區塊鏈處理能力的瓶頸將被徹底打破，時延、最終性、容量甚至隱私問題也迎刃而解。基於這個原因，比特幣社區甚至認為：“閃電網絡”的論文對比特幣的重要性僅在中本聰的創世論文之下，排名第二。
然而現階段，比特幣的閃電網絡並不完美，用戶體驗也不佳；超過3美分的交易大概率都會失敗。
Plasma
Plasma 是2017 年8月Vitalik Buterin 和 Joseph Poon 提出的一種擴容技術，它依託以太坊公鏈來保證安全與信任。它允許在以太坊主鏈上嵌套“子鏈”，這些子鏈也可以產生他們自己的子鏈等，如此便能優化跨多層區塊鏈的交易負荷，可以在子鏈級別執行很多複雜操作，只需要與以太坊主鏈進行儘可能少的交互。
這就好比一個等級參差的法院體系，大家可以把以太坊主鏈視為最高法院，所有下級法院從這裡得到權力。能同時處理多種案件，主鏈的法律允許所有下級法院獲得司法權，當且僅當下層法院的狀態被質疑或暫停時，那麼就可以向高一級的法院申請更具代表性的管轄權。如果這種情況出現，出錯法院將會被踢出，其創建者也會受到懲罰。
不過Plasma僅支持數字資產的安全轉移，不支持編程，開發者可以利用Plasma實現快速的鏈下資產轉移，並節省燃料費，但無法在Plasma上寫一些功能邏輯，也因此，其目前多侷限在去中心化交易所等應用上。
Truebit
Truebit 是一種幫助以太坊進行繁重、複雜計算的計算市場。與 Plasma不同，Truebit 設計初衷是解決以太坊智能合約的 gas 限制，提高網絡可以實現的計算量上限，而不僅僅是加快交易速度，重點針對如視頻廣播、機器學習等繁重的計算工作。
該方案的實現原理是，用戶上傳所需執行的代碼，由某個服務外包商執行並賺取佣金，其它人監督代碼執行的正確性，以太坊通過智能合約進行終極仲裁併獎善罰惡。鏈上節點無需完整驗證，從而大大減輕了鏈上計算負擔，也降低了用戶 gas 消耗。
Truebit 目前還在開發過程中，離投放市場還有一定週期。
雖然區塊鏈擴容道路坎坷，但方向是明確的，峰迴路轉，終會柳暗花明。
本文來源：韭菜天團（king14.com）
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