來源：https://news.bxmi.io/究竟什麼是可擴展性？
不同專家對“可擴展性”一詞的定義不同。然而，區塊鏈可擴展性的核心是指系統為每個用戶提供豐富體驗的能力，無論在任何給定時間的用戶總數如何。
可擴展性是最基本意義上的系統增長能力的度量。例如，在計算機中，可以擴展網絡或服務器以使用多種方法管理不斷增長的需求。
比特幣的可擴展性是指區塊鏈可以擴展以容納更多用戶的程度。隨著用戶的增多，會有更多的操作和交易“競爭”到區塊鏈中。
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系統每秒處理的事務數稱為“吞吐量”。雖然Visa 的VisaNet 電子支付網絡每秒可以處理大約20,000 筆交易，但比特幣的主鏈每秒只能處理3 到7 筆交易。
區塊鍊網絡必須具有高度可擴展性才能與傳統的支付處理方法競爭。例如，比特幣和以太坊網絡每秒可以處理5 到30 筆交易(TPS)。另一方面，Visa 擁有一個可以處理驚人的24,000 TPS 的VisaNet 電子支付網絡。開發人員正在研究各種方法來提高這些區塊鍊網絡的可擴展性。
阻止區塊鏈與流行的傳統服務有效競爭的最重要障礙是缺乏可擴展性。如果沒有快速交易，比特幣和以太坊等區塊鍊網絡的廣泛採用根本不可行。
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第1 層區塊鏈到底是什麼？
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每個區塊鍊網絡的基礎層都是第1 層區塊鏈。簡單地說，它是一個網絡，可以作為其他協議、程序和網絡的基礎。第1 層負責編程語言和有意識的過程，以及使區塊鍊網絡正常運行的規則和設置。以太坊、比特幣和萊特幣是最著名的第1 層區塊鏈。
儘管所有第1 層區塊鏈都具有相同的基本特徵，但它們在很多方面有所不同，包括：
•區塊驗證（PoW、PoS 或PoA）
• 作為其生態系統一部分的區塊鏈數量。
• 與其他網絡的兼容性
• 可擴展性
雖然可以修改第1 層區塊鏈，但在其之上開發第2 層解決方案要容易得多。這對第一層沒有影響。但是，它將為消費者提供更快的交易和額外的功能等優勢。
第1 層區塊鏈的局限性
阻止區塊鏈與流行的傳統服務有效競爭的最重要障礙是缺乏可擴展性。如果沒有快速交易，比特幣和以太坊等區塊鍊網絡的廣泛採用根本不可行。
擴展能力“三難困境”這個詞是由俄羅斯裔加拿大程序員和以太坊的聯合創始人之一Vitalik Buterin 發明的，用來描述升級現有區塊鏈架構所需的必要妥協。必須平衡三個屬性：
•權力下放
• 安全
• 可擴展性
正如Vitalik 所強調的，必須在上述三個功能之間進行權衡，以改進區塊鏈。例如，比特幣的創造者選擇優先考慮安全性和去中心化性而不是可擴展性。
第1 層擴展解決方案示例
第1 層區塊鏈擴展有多種選擇。第一個是分片，它將驗證和驗證區塊鏈交易的任務分成更小的塊。這使得該過程更容易處理。
另一種選擇是使用權益證明(PoS) 共識流程，旨在取代對資源密集型挖礦的要求。目前，以太坊正在從工作量證明(PoW)區塊鏈過渡到權益證明(PoS)區塊鏈。
Layer 1區塊鏈的未來
只有通過可擴展性，比特幣網絡才能與現有的金融系統競爭。一個好的網絡必須能夠支持在交易、用戶和其他特性方面的擴展。有新一代的第1 層區塊鏈，例如Solana，它試圖克服可擴展性問題。
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為什麼以太坊需要擴容？
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以太坊支持者認為，該平台將用於構建互聯網的下一次迭代。所謂的Web 3.0 將迎來一個去中心化的拓撲結構，其特點是缺乏中介、注重隱私和實際數據所有權的趨勢。該基礎將利用智能合約和分佈式存儲/通信協議開發，它們都是分佈式計算的形式。
為了實現這一點，以太坊必須在不危及網絡去中心化的情況下大幅增加可以執行的交易數量。與比特幣不同，以太坊目前不通過限制區塊大小來限制交易量。相反，有一個區塊氣體限制，這意味著只有特定數量的氣體可能適合某個區塊。
例如，如果你有一個100,000 gwei 的塊gas 限制，並且想要包含10 個交易，每個交易的gas 限制為10,000 gwei，那就沒問題了。兩個50,000 gwei 交易也是如此。同時提交的其他交易將不得不等待下一個區塊。
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對於每個人都使用的系統來說，這並不理想。當一個塊中的未完成事務多於可用空間時，就會產生積壓。汽油的價格將會攀升，用戶將不得不互相競價才能將他們的交易首先包括在內。根據網絡的繁忙程度，某些用例可能會變得非常昂貴。
CryptoKitties 的迅速崛起是以太坊在這方面限制的一個典型例子。基於以太坊的遊戲在2017 年鼓勵許多用戶進行交易以參與繁殖自己的數字貓。 （表示為不可替代的代幣）。它變得如此流行，以至於待處理的交易數量大幅上漲，導致一段時間內嚴重的網絡擁塞。
區塊鏈可擴展性難題
看來，簡單地增加塊氣體限制就可以解決所有的可擴展性問題。不是說上限越高，在給定時間範圍內可以完成的交易就越多嗎？
不幸的是，如果不放棄關鍵的以太坊屬性，這是不可能的。為了解釋區塊鏈必須達到的微妙平衡，Vitalik Buterin 設計了區塊鏈三難困境（如下圖所示）。
通過優化上述三個特徵中的兩個，第三個將是不足的。
以太坊和比特幣等區塊鏈非常重視安全性和去中心化。他們的共識技術確保了包含數百個節點的網絡的安全性，但這會導致可擴展性差。由於有大量節點接收和驗證交易，該系統比中心化解決方案慢得多。
在另一種可能性中，可能會提高塊氣體限制以提高網絡安全性和可擴展性，但網絡不會那麼去中心化。
這是因為一個塊中的更多交易會導致更大的塊。但是，網絡上的節點必須定期下載和傳播它們。這是一個硬件密集型過程。當提高塊氣體限制時，節點會發現驗證、存儲和廣播塊變得更加困難。
結果，無法跟上的節點應該從網絡中刪除。如果這種趨勢繼續下去，將只有少數強大的節點能夠參與，從而導致進一步的中心化。你最終可能會得到一個安全且可擴展的區塊鏈，但它不會是去中心化的。
最後，我們可以設想一個優先考慮去中心化和可擴展性的區塊鏈。為了既快速又去中心化，必須在共識算法中做出妥協，從而降低安全性。
以太坊可以處理的最大交易數量是多少？
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近年來，以太坊的交易率很少超過每秒十次交易（TPS）。對於一個尋求成為“全球計算機”的平台來說，這是一個相對較低的數字。
另一方面，擴展解決方案長期以來一直在以太坊的議程上。縮放解決方案的一個例子是等離子。它的目標是提高以太坊的效率，但這個概念也可能用於其他區塊鍊網絡。
以太坊2.0 到底是什麼？
具有所有潛力的以太坊仍然有很大的限制。我們已經討論了可擴展性的主題。總之，如果以太坊要成為未來金融系統的支柱，它必須能夠每秒處理更多的交易。鑑於網絡的去中心化結構，這是一個非常難以解決的話題，以太坊工程師多年來一直在思考這個問題。
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一方面，必須施加限制以使網絡充分去中心化。運行節點的限制越高，成員就越少，網絡也會變得更加中心化。因此，增加以太坊可以執行的交易數量可能會增加節點的壓力，從而危及系統的完整性。
另一個針對以太坊（和其他工作證明加密貨幣）的批評是它消耗了大量資源。他們必須挖礦才能將塊正確附加到區塊鏈。然而，為了以這種方式生產區塊，他們必須快速進行需要大量電力的計算。
為了克服上述缺點，有人提出了一組重要的增強功能，稱為以太坊2.0（或ETH 2.0）。完全實施後，ETH 2.0 應該會顯著提高網絡性能。
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