比特币扩容

扩容能力是什么?

扩容能力用于衡量系统是否能够满足需求的增长。如果网络因为请求太多而过载,可选择添加服务器。如果想让电脑运行更多密集型应用程序,可选择升级电脑的硬件。

在数字货币的语境中,“扩容能力”描述区块链是否能够容易升级,处理更多交易。

为什么比特币需要扩容?

为了应付日常支付,比特币系统必须够快。目前为止,比特币网络的吞吐量相对较低,意味着每个区块能够处理的交易数量相当有限。

提交有效区块的矿工可获得交易手续费,这笔手续费由用户支付,目的是激励矿工将交易写入区块。

矿工需要从硬件、电费的投资中获得回报,因此会优先处理手续费较高的交易。如果网络积压了许多待处理交易(内存池),手续费会随之激增,因为用户需要开出高价来吸引矿工。

比特币网络可以处理多少笔交易?

按照平均区块交易数量来算,比特币网络目前可处理约5笔交易/秒(TPS),此速度远低于中心化支付方式,亦是使用去中心化货币的代价之一。

比特币系统不受数据中心的管理,升级无法由单一的组织随意决定,因此比特币区块大小必须设限。区块确实可以容纳每秒10,000笔交易,但这样的设定会降低网络的去中心化程度。全节点需要每隔10分钟下载新区块的信息;如果这个过程太麻烦,节点可能会选择退出。

比特币爱好者认为,如果系统要应用于支付,需要通过其他方式实现有效扩容。

闪电网络

闪电网络是一种比特币扩容提议。它又称为“第二层“方案,将交易从区块链中划分出来;全部交易记录在底层,由底层协议负责处理。

闪电网络能够实现近乎即时的资金转移且免费,吞吐量亦不受限制(只要用户有能力收发资金)。使用比特币闪电网络的方法是:两位参与者将一定数量的比特币锁定在一个特殊地址内;该地址有一个特性,即在双方同意的情况下才会解锁资金。

此时,双方便共享了一个私密账本;该账本可以自行分配余额而无需知会主链。交易完成后便可通知主链,由主链协议更新交易双方的余额。在这个过程中,交易双方亦无需相互信任。如果任意一方试图作弊,协议会自动检测出来并施予惩罚。

这样的支付渠道总共只要求用户进行两次链上交易:第一次是为地址充值,第二次是分发资金。因此,数千笔转账得以在两次交易之间进行。随着未来的开发和优化,第二层技术可能成为庞大区块链系统的关键组成。

分叉

因为比特币系统实行开源制,任何人都可进行编辑,比如按照不同需求增加新规则或删除旧规则。然而,并非所有编辑都“生而平等”;有些更新会让节点无法与网络兼容,有些则会造成向下兼容。

软分叉

软分叉是指规则变更后,部署了新规则的节点仍能与未部署的节点互动。以区块容量为例:假设原区块容量为2MB;从现在起,半数的网络节点实行区块容量为1MB的新限制,将过大区块视为无效。

旧版节点仍可接收或广播区块。在这种情况下,新网络可覆盖所有节点而不受规则版本的限制。

比特币的隔离见证(又称“SegWit”)是软分叉的例子之一。此次分叉巧妙地引入区块和交易的新格式。未更新的节点可以继续接收区块信息,但不参与新交易的验证。

硬分叉

硬分叉的情况比较麻烦。假设现在半数的网络节点想将区块容量从2MB扩大至3MB。如果将3MB区块发送至旧版节点,区块将被拒绝;因为旧版节点的规则明确表示,2MB是有效区块的上限。此时,新旧版网络不再兼容,区块链出现两个分支。

自此,新版节点开始创建容量更大的区块。旧版节点不认可这些区块,于是向不同的方向发展。区块链变成了两条,共同历史记录截止到第二个区块。

此时,网络协议有两种,各自使用不同的货币。所有账户的余额从原始记录中克隆到新链;用户若在分叉前拥有20BTC,将在两条支链上各拥有一个账户,余额分别为20BTC和20新BTC。

2017年,比特币网络发生一次争议颇大的硬分叉,跟上述情况类似。少数用户希望扩大区块容量,从而提高吞吐量和降低手续费。其他用户则认为该扩容策略失当。最终,硬分叉产生了Bitcoin Cash(BCH),从比特币网络中独立出来,形成专属的社群和发展路线。

更多关于分叉的详情,请参阅《硬分叉和软分叉》。