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扩容，解决区块链的阿克琉斯之踵
——区块链技术引卷之二
通证通研究院
FENBUSHI DIGITAL
区块链研究报告
专题报告
行业研究
2018.12.07
通证通
x FENBUSHI DIGITAL
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特别顾问
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导读：随着区块链的链上交易数量飙升，区块链网络变得日益
拥堵，系统的扩容势在必行。
摘要：
随着区块链技术的普及，主流公链如 BTC、ETH 的交易数量不
断增加，以及 ETH 链上部分现象级 DApp 的火爆，区块链网络
拥堵现象逐渐显现。公有区块链出于非中心化与保证网络安全
的考虑，形成了一定的共识机制，同时对区块间隔时间和区块
体积大小有所限制，从而能够处理的交易数量不足以支撑高并
发的应用，区块链扩容势在必行。
我们借鉴计算机网络通信体系架构的 OSI 模型，将区块链逻辑
架构划分为三层。现有的扩容方案分别针对不同层级进行改进，
分为第 0 层扩容、链上扩容和链下扩容。其中链上扩容通过改
变基本协议提升区块链效率。链下扩容不改变基本协议，在应
用层进行改变提升扩展性。第 0 层扩容通过改变区块链底层数据
传输协议提升区块链可扩展性。
链上扩容方案又包括数据层改进方案、共识层改进方案和网络
层改进方案，基本思路是增加区块大小（直接以及变相）或减
少区块验证传播时间和形成共识时间。
链下扩容方案主要有状态通道、侧链、跨链和链下计算四种方
式，思路均为将部分链上交易转移到链下执行，减轻链上处理
压力，提升整体效率。
迄今为止，每一种扩容方案都为改善可扩展性提供了解决思路。
目前也已经出现多种方案结合的方式提升可扩展性，如多种共
识机制的结合、ETH 筹划中的共识机制改进与分片相结合等。
这些方案均存在不同程度的优势和劣势，有些方案的技术实现
较为复杂，目前落地仍存在难度。针对不同的应用场景与需求，
选择适合的区块链扩容技术或是解决目前区块链网络拥堵问题
的主要途径。
风险提示：现有方案尚未完全成熟，落地难度较大
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通证通研究院 x FENBUSHI DIGITAL 专题报告
研究源于数据 研究挖掘机会 研究呈现价值 2
目录
1 拥堵的区块链 ................................................................................................................................... 4
2 公链在安全与效率上的折衷是拥堵的原因 ................................................................................... 5
3 扩容分歧 ........................................................................................................................................... 7
4 现有扩容方案 ................................................................................................................................... 7
4.1 链上扩容 .............................................................................................................................................. 9
4.2 链下扩容 ............................................................................................................................................ 12
4.3 第 0 层扩容 ........................................................................................................................................ 17
5 总结 ................................................................................................................................................. 17
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