传统单链结构的三个问题

　　传统区块链是传统区块链为单链结构,因此难以满足大规模商用的需求.所有的交易和数据信息都在一条单链上进行存储和传输.例如,比特币、以太坊等主流区块链本质上都是单链体系的.随着用户数和交易数剧增,面临的问题日益突出.

　　1、单链的吞吐量有限

　　区块链的吞吐量受限于共识效率、节点性能、传输带宽等多种因素.现有的区块链大都需要按先后顺序处理交易,同时出于安全和去中心化考虑,每个全节点都会执行所有的交易,并存储整棵状态树.如果要提升区块链的性能,就必须要求每个节点都为超级节点.这显然不太现实,所以区块链的吞吐量受限.

　　2、单链的存储成本严重制约去中心化程度

　　规模不断增加的交易和数据块信息使得区块链日益臃肿,它要求每个节点存储所有的数据,随之而来的问题是单个节点的存储成本较高,以至于普通节点难以参与其中,最终导致区块链的去中心化程度较低.

　　3、单链体系无法满足业务的多样性

　　在现实中,商业社会的业务具有多样性,每个领域都有其独立的价值经济体系,单链体系无法满足价值体系多样性的实际需求.比如,有的业务偏于实时,有的业务偏于可靠性需求,显然单链体系无法提供差异性的运行环境.

　　为了解决上述问题,亟须提升区块链处理性能和业务灵活性,本质上需要对现有的区块链进行扩容.

　　1.  0层扩容方案

　　这是一种网络优化方案,主要从网络传输方面解决性能问题.例如,区块链分发网络(Blockchain Distribution Network,BDN)分发、组播锁定组、快速UDP网络连接(Quick UDP Internet Connections,QUIC)协议等.

　　2.  1层扩容方案

　　这是一种对区块链本身的扩容方案,如改变网络、数据、共识等.此类技术包括有向无环图(Directed Acyclic Graph,DAG)、隔离见证、分片等,这种方案能有效地提高单链的性能.

　　3.  2层扩容方案

　　这是一种链下扩容方案,这种技术不修改区块链的基本属性,在链下进行运算处理,在链上以智能合约等方式对链下处理结果进行关联.此类解决方案有状态通道、侧链技术、子链技术等,能有效地提高区块链的整体性能.