速览 Rollup、分片等流行扩容方案

除 Rollup 和分片外，还有 Solana、Flow、Fantom 等采用了非主流的扩容方案。

在 中我们介绍了通道、DPOS、大区块和侧链等扩容方法。

本篇我们来讲 Rollup、分片、分层、工作历史证明和 DAG 等当前流行的「新扩容手段」。

Rollup 与 Plasma

Rollup 可以说是 ETH 当前最重要的扩容手段，可以说 Rollup 的成功与否，直接决定着 ETH 可持续发展性。换句话说，Rollup 失败的话，ETH 也别想成功。

如果可以分清侧链和 Layer2 的区别，也算是对扩容有个基本理解，那么能否分清 Plasma、Rollup 和 Validium 的区别，就可以当做一种对扩容的进阶考试题。

一切的一切，都在下面这张图里了，理解了这张图，你就完全理解了 Plasma，两个 Rollup，与 Validium 的区别。

简单说来区别如下：

一切始于 Plasma

Plasma 是最早 V 神提出的扩容方案，也是这个图里 TPS 最高的一套方案。

首先，你可以把 Plasma 先想成一个侧链，但和侧链完全独立运营，只给 ETH 提交一个结果又有所不同，Plasma 会把 Plasma 计算处理完的区块哈希通过主链合约，在 Eth 主链上做个「公正」，链下成交了数百或数千笔，最后上链可能只有几十个 bytes，你可以理解为 Plasma=ETH 侧链运营+ETH 主链公正。

如果有人在离开 Plasma 链时，发现自己的转账数据不对或者被篡改了，怎么办？提交挑战！因此会有一个证明需求的过程（类似法院庭审+判决），这也是为什么 Plasma 的挑战期，或者说资金退出时间是在 7-14 天左右（是的，很长，很反人类……）。

Plasma 最大的两个特点在于：（1）默认，或者说乐观的认为每次「公正」都是对的；（2）「原始数据」在链下存储。

Rollup 来袭

对于 Plasma 的改进，其实一开始出来的是 ZK-Rollup，但是最接近 Plasma 的反而是后来出来的 Optimism Rollup （简称 OR），所以先说说 OR。

OR 可以近似理解成 Plasma+「原始数据在 ETH 主链上存储」，所以比 Plasma 更安全。毕竟链下的东西，万一节点销毁或者篡改了原始数据怎么办？

当然，原始数据放在链上，必然开销会大于链下，所以 OR 的 TPS 跑不过 Plasma。

而 Zk-Rollup 则可以理解成 Plasma+「原始数据’在 ETH 主链上存储」+每次主链的哈希公正通过 ZKP （零知识证明）自动证明有效，所以不存在挑战和挑战期。

然而原始数据既要上链，每次公正还要做零知识证明，开销特别大，所以 ZK 的 TPS 是最差的。

于是又有了个相对折中的方案，也就是 Validium -Plasma+每次主链的哈希公正通过 ZKP （零知识证明）自动证明有效，跟 Plasma 一样，原始数据扔链下，牺牲一部分安全，换取性能的大幅度提升。

看到这儿，你再回看上面那张比较图，应该大体心里有个框架了。

Plasma 虽然性能最佳，然而因为数据链下的安全性以及没有 ZKP 零知识证明的保护，已然被弃用，其余三家则是各有优劣，未来 12-24 个月，也会是 ETH 关于 Rollup 系列群雄割据，或者说割裂的年代，届时花落谁家，尚未可知，只有靠市场和时间来给我们答案。

分层与分片

先说说分层，如果一条链天生自带 Layer2，是不是「不可能三角」就不会是个问题？

Nervos 就是这么干的，貌似也是市面上唯一一家这么做的。Nervos 很多懂技术的玩家非常喜欢，甚至被评价「这才是 ETH 原本应该有的样子」，但其实也并不太意外，毕竟其中首席架构师 Jan，是最早 ETH 核心团队的人，可以算是「中国最懂以太坊的人」。

Nervos 最大的特点是分层， Layer1 负责达成共识，保证整个网络的安全；Layer2 做应用链解决方案，保障各个场景下的性能实现，并通过协议来锚定到 Layer1，使得 Layer1 的安全性可以传递到 Layer2，跟以太坊的 Rollup 有那么点异曲同工的样子。

然而 Nervos 其实还有两个点是很多人容易忽视的，可能跟 TPS 不是那么直接相关，但作为底层架构非常值得一提。

• Layer1 是 POW+UTXO。

这在新型公链里并不多见 , 关于 POW 和 POS 的种种争论已经太多，就此略过。但 POW 总有 POW 的好处，至少初始的 Token 分发就是一个更加公平的过程，将来同样保留转型 POS 的可能，届时可能采取一个 ETH 的「跟随」策略，ETH 踩过的坑，可以吸收经验，尽量避免

• Nervos 独特的 Cell 模型。

CKB 的经济模型的核心对象不是计算，而是状态 - CKB 代表着对链全局状态的占用。这是一个 ETH 开始逐步暴露出来的问题，即区块链状态爆炸 , 简单来说就是包括 ETH 在内的绝大多数链都是「一次付费，永久存储」的模式，非常容易导致后期的公地悲剧问题，引发全节点数据膨胀，状态爆炸。

以太坊已经开始重视这个问题，但目前为止如何解决状态爆炸还没有盖棺定论的解决方案，而在 Nervos 这边，底层机制直接 pass 掉了这个问题。

另外，再来说说分片，这也是 ETH2.0 的终极解决方案。

Near，Elrond，Harmony 这些项目都在做分片，波卡的平行链也可以看做是分片的一种极端表现形式。

分片理解起来很容易，如果把节点看成你去超市买东西的收银员，只有一个收银员肯定容易造成长队，两个话队伍短一半，4 个甚至 8 个收银员在的话估计就不用排队了。

一个人的活多个人一起完成提高效率，这就是分片。然而说起来容易，做起来难，不然 ETH2.0 不会折腾这么久，当前甚至暂时放弃分片，专攻 Rollup；波卡做了 4 年，平行链这才即将上线，Near 的分片还没有完全成型，Harmony 的分片阶段性上线……

本质上分片就是一个异步处理的机制，目前绝大多数分片都需要一个可信中介来协调处理，ETH2.0 里面是信标链，波卡是中继链，Elrond 是元数据链，唯一不需要中介的是 Near，这也是为什么 Near 号称「最强分片」。

然而是否真的最强，还是得等完全做出来，大家互相 PK 一下技术和体验再说，这个时间点，估计得 2-3 年之后了。

分片技术也是当前 Layer1 里对于不可能三角最为均衡，或者说性价比最高的的一种扩容手段，牺牲一小部分安全性，换取性能的极大提升 。其中 Randomness （验证者选取以及新节点加入到某个分片的随机性）的安全性是重中之重，有兴趣的朋友可以自行查阅相关资料。

分片是无论如何绕不过去的扩容方案，未来 2 年分片技术一定会占据我们越来越多的视线。

「非主流」扩容方案

还有许多链采用了独特的技术来对区块链进行扩容，我们来简单的介绍最有代表性的三个：

• Solana：Solana 独创了一个工作历史证明（Proof of History）技术，没有使用分片，也没有 Layer2，就在 Layer1 上面「硬刚」，数据目前来看还不错，至少可以算是当前「最速区块链」。

Solana 的 POH 是个理解起来比较抽象的东西，其核心就是整个链有一个全局可用的时钟（比如互联网时代之前，很多人都会对着 7 点整的新闻联播对表），有了全局一致的时钟，状态更新就可按照小于一秒时间的异步方式进行，比比特币这种 10 分钟才更新一次区块（确认一次时间戳）的方式要快很多。

Solana 除了速度快之外，最大的让人诟病的问题是不兼容 EVM，最让人喜欢的则是对于扩容的可预测性，或者说确定性（相对而言，你完全不知道 ETH2.0 哪一年才会完成，Rollup 最终是 ZK 还是 OR 还是 Validium 会胜出……）

• Flow：思路很有意思，通过多重角色架构在 layer1 层解决区块链扩容。说白了就是把流水线这个概念引入了节点。目前的公链都是几个节点一起打包一个网络，一起出块，每个节点的责任也一样，都是干着重复的活（假设没有分片的话）

Flow 则把这个活分成了 4 份，收集、共识、执行和验证，每个节点执行不同任务。拿之前分片里面那个收银台的例子来看的话，分片可以看做是增加收银台数量，Flow 则是几个人负责一个大型收银台，一个负责收钱，一个负责录入，一个负责找钱，一个提前在客人排队时候挨个询问提前记录客人要点的东西，流水线作业加速收银速度。

• DAG 流：AVAX、Fantom、Conflux 都是 DAG （有向无环图）流派。

DAG 严格意义来讲不是一个共识机制，而是一种数据结构，所以说采用 DAG 的项目甚至不能完全叫做「区块链」（因为区块链这个词本身也是一种数据结构）。

最早也是最出名的 DAG 有三驾马车，分别是 IOTA、NANO 和 Byteball，但基本都不支持智能合约，在这个智能合约的年代算是被淘汰的那一波，所以当前的新三驾马车成了支持智能合约的 AVAX、Fantom 和 Conflux。

DAG 在 18 年被很多人誉为「第三代区块链」，然而其异步通讯的处理方式虽然可以显著增加吞吐量，但安全性和稳定性也一直是一个问题。

至少还没有经历足够的时间检验，但作为区块链的一种补充，可以未来对其保持一定关注，毕竟目前扩容大计还是战国时代，最终鹿死谁手尚未可知，多关注几个不同的发展方向，总没有亏吃。