（中国）百度百科以太坊私有链（2023年更新（今日更新/知乎）

以太坊开发者早就明白网络扩容是一个值得讨论和投资的话题。但这个问题直到 2017 年下半年才被开发社区注意到。当时一个名为 Virtual Cat 的去中心化应用占用了太多流量，这减慢了整个网络。 除了网络延迟之外，随着用户竞相验证他们的交易，在以太坊区块链上运行智能合约所需的 gas 成本也在飙升。

虽然这个故事有些夸张，但虚拟猫的情况表明，以太坊现阶段可能还没有准备好提供成功运行 dApp 所需的流量。 缓慢的速度和昂贵的使用费用使用户远离平台和应用程序。 DApp 开发者正在努力发布第一个广泛使用的应用程序，因此开发者必须继续克服区块链扩容的问题。

“三难困境”

区块链技术的理论之一是网络可以支持以下两个：安全性、去中心化和可扩展性。 这种“三难困境”已成为以太坊开发人员面临的挑战，因为他们寻求保持区块链的核心特性（去中心化和安全性），同时实现更广泛的采用和实施。 一些扩展解决方案可能会严重损害安全性或去中心化：

1. 使用山寨币是解决扩容问题的理论方法。 解决方案是将转移计算放在链下，并接受同时存在多个山寨币的模型，所有山寨币都将在独立的区块链上运行。 每个区块链的流量减少允许整个区块链扩展。 但是，对于以太坊私有链，由于每个区块链的节点较少，因此每个区块链都更容易受到攻击和欺诈用户的攻击。 因此，使用山寨币可以保持去中心化并提高可扩展性，但也会极大地损害安全性。

2. 增加块大小是扩展问题的另一种理论上的解决方案。 如果以太坊社区投票增加每个区块的大小，所有节点仍然可以运行各种操作，但可能会同时发生更多的转账。 然而，随着块大小的增加，每次传输需要更多的能量，越来越少的节点能够负担得起。 结果是未来的网络由少数超级计算机主导，这些超级计算机具有强大的处理能力来验证每个块。 因此，增加区块大小保证了安全性和可扩展性，但显着降低了网络的去中心化程度。

区块链发展的最初问题是安全性和去中心化。 因此，扩展最重要的障碍是每个节点都需要处理每笔交易。 因为绝对的安全和去中心化，系统不会有太大的扩展附加值。 所以问题来了，我们的以太坊工程师如何在不影响安全性和去中心化的情况下进行扩展。

目前有 4 个协议正在开发中以解决扩展问题。 Sharding、Plasma 和 Raiden 都是为了帮助以太坊扩展。 第四个协议 Casper 的内容范围更广，但也会有扩展的效果。

01

碎片化

分片扩容方案仍然将交易放在原来的区块链上，因此被称为“链上”方案。 分片解决了以太坊网络上交易的线性问题，因为每个节点都需要处理一笔交易。 分片允许节点并发运行，增加了整个区块链可以处理的每秒事务数。 通过分片，以太坊网络可以分成许多节点组。 每个组都是一个分片，每个分片处理组内的交易。 这允许分片同时处理不同的事务。

在每个分片中，某些节点会定期创建有关分片的“整理”或信息集合。 每个整理将包括以下信息：

1.每个shard collect从哪里来

2. 交易完成前分片的状态信息

3、交易完成后的分片状态信息

4. 2/3收藏家的数字签名验证收藏中的信息

在网络中，每个分片中的排序规则都存储在一个单独的块中，并添加到以太坊区块链中。 因此，分片允许这些节点组处理和验证交易，但仅将整理后的信息添加到区块链。 假设有10个区块，每个区块处理5笔交易，那么下一个区块可以包含区块链上50个区块的交易信息，而不需要节点依次处理所有交易。

但是分片技术有两个问题。 首先，每个区域必须有足够的节点来保证网络的安全。 如果一个分片的节点太少，2/3 的收集人可能会受到损害，欺诈活动就会开始。 其次，处理 2 个分片之间的交易比处理 1 个分片要困难得多（如果是一个分片也没问题，因为它是整个区块链）。 当前的方法需要冗长的收据和证明。

02

等离子体

Plasma 是另一种处理“链下”交易的解决方案，即不在以太坊主网上的交易。 Plasma 允许许多区块链（子链）从原始区块链（根链）分叉出来。 因此，每个子链都可以处理和维护自己的转账记录，这当然是基于根链的底层安全性。 在 Plasma 中，根链是所有子链执行计算的驱动力。 但只有当子链之间存在争议时才需要计算根链。 该方案允许所有子链将所有传输信息分发到区块链上，从而优化速度和效率。 如果子链上的节点愿意，可以提交转账信息，并向根链输出自己的转账记录。

这种方法有很大的好处。 每条 Plasma 链都可以有自己的标准，这意味着不同的子链可以支持不同需求的交易（例如私有链），所有交易都在同一个安全的生态系统中。

03

雷电网络

雷电网络是另一种链下扩展解决方案，它允许节点在不验证根链上的每笔交易的情况下维护传输记录。 两个节点之间可以开通“状态通道”，这是用户之间的双向通道。 交易信息将在两个节点之间进行，并由各方签名以确保不可篡改。 雷电网络专为经常性付款而设计，也就是说，知道您每周向一家公司支付 10 美元的服务费用，或者您经常在某个地方消费。 通过记录和验证这两个节点之间的交易，而不是遍历整个区块，根链可以释放大量流量。 在任何时候，状态通道的参与者都可以选择关闭以太坊私有链上的交易，所有交易的结果都会记录在根链上，并包含在下一个区块中。 这意味着在每周 10 美元的服务运行 1 年后，用户将拥有验证 520 美元交易的区块，而不是 52 个验证 10 美元交易的区块。

雷电解决方案既有问题也有好处。 问题在于节点只能与自己的“邻居”进行通信，也就是说，如果节点 A 和 B 都打开了状态通道，节点 B 和 C 也打开了状态通道，那么 A 就不能直接向 C 发送资金。但是，转账资金通过这种方式的渠道可以保证资金不被盗用和锁定。 节点 A 可以通过 B 作为中介将资金发送给 C，这样节点 B 就不可能窃取资金。 Raiden Network 的主要好处是它可以大大降低每笔交易的 gas 成本。

04

卡斯帕

Caper 是以太坊当前的工作量证明即将迁移到的权益证明协议。 使用工作量证明算法，矿工目前必须增加能源消耗来解决密码难题才能开采区块。 如果他们解决了这个难题，他们可以得到奖励，但这个过程会消耗很多能量（现在越来越多）。 这是昂贵且能源效率非常低的，目前每年花费 120 亿美元来维持工作量证明。

在股权证明中，验证者取代了矿工，矿工验证区块链上的区块而不是挖掘它们。 这样，验证节点就不会在某个区块上不断增加能耗以太坊百科，而是抵押某个区块链的权益。 拥有最多股权的区块被验证并添加到区块链中。 最终，验证者押注一个区块将传递锁定在合约中的资金，直到下一个区块被添加到链中。 如果最后一个区块是正确的，那么他们就会得到奖励。 如果他们恶意地想要验证带有错误或贿赂信息的区块，他们的资金将会丢失。

从概念上讲，这种转变可以保护区块链免受恶意攻击。 使用工作量证明算法，失败的区块链攻击会消耗攻击者的时间和精力。 但在权益证明算法中，一次失败的攻击将直接让他们损失金钱，因为他们将立即失去抵押在错误区块上的权益资金。

Casper 的最终实现将分为协议的 2 次迭代：Casper FFG 和 Casper CBC。

卡斯帕FFG

Casper FFG 将是围绕以太坊下一个硬分叉发布的第一个 Casper 迭代。 在 Casper FFG 中，块仍然通过工作量证明来挖掘。 然而，每 50 个区块之后，验证者就会介入以测试权益证明机制。 该检查点使用权益证明协议评估最终性。 这种最终性意味着操作已经完成，根本无法被篡改。 在 FFG 中，验证节点将以资金作为权益完成链上前 50 个区块的验证。

卡斯珀加拿大广播公司

Casper CBC 将是 Casper 的第二次迭代。 该协议经过正式验证并显示满足所有给定属性。 在 CBC 协议中，PoS 协议只会进行部分设置，然后进一步微调以满足其属性。 最终，这个协议在一开始并没有完全定义，而是逐渐被推广和完善。 这是通过实施称为“理想对手”的协议来实现的，该协议可能会向协议引入问题、错误和未来可能出现的问题。

通过学习FFG和CBC可以部署最终的Casper协议。 该协议将比简单的扩张更广泛，包括能源和安全改进。 但是，每个节点消耗的能量较少，这意味着网络将增加现有扩容的难度。 虽然 Casper 并不是专门为扩展而设计的，但它肯定会对网络产生积极影响以承受更多流量。

期待

以上四种解决方案并不相互排斥，它们都可以并且可能会在一定程度上实施以太坊百科，以帮助以太坊逐步扩展。 可扩展性是 2018 年以太坊开发人员最关心的问题。随着更多 dApp 的开发和发布，我们将看到可扩展性解决方案的进步，使以太坊能够充分发挥其潜力。

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