背景：扩展性问题

“其核心限制是，像以太坊这样的公共区块链要求网络中的每个节点都要处理每一笔交易。” --Josh Stark，2018年2月

扩展性方案的描述 & 实现

下方的扩展性方案都是开源的，可用于开发者搭建应用程序，尽管所有的扩展性方案都处于发展中，并且在将应用部署到主网之间，强烈建议进行安全审计 (下方涉及到实现扩展性方案的项目，不包括尚未发布可用产品或者代币库的项目)。

01. 消息签名

• 用户通过密钥对 (公钥 + 私钥) 使用 keccak256 哈希算法，在链下对消息进行签名；
• 消息可以存储在 IPFS (星际文件系统) 或者 DB (数据库) 中，之后分批处理成一笔链上交易；
• 消息也可以通过 P2P 传递，并且一旦消息 (通过公钥) 被验证为来源于有效或者授权的一方，则该消息就可以被作为 oracle 输入到主网的智能合约中；
• 之后智能合约就会接收并执行该信息；
• 在 ETH Berlin 会议期间，MakerDAO 就使用消息签名的方法，提议了一个链下价格预测的解决方案。

• Karl Floersch -- 哈希算法和消息签名基础知识：

   

  https://cryptoeconomics.study/

• Mario Conti -- 通过链下签名消息进行价格预测 (price oracle)：

   

  https://view.ly/v/Rt275OYzLCI1

• Vitalik Buterin -- 预言机：

   

  https://blog.ethereum.org/2014/07/22/ethereum-and-oracles/

状态通道 (state channels) 包含三个主要步骤：

• 交易双方将初始的区块链状态 (比如双方的余额) 锁定在一个智能合约中，该智能合约非常类似于一个多重签名的钱包。这确保了只有当双方都已经对更新进行签名之后，钱包中的资金才能被解锁并进行转移。
• 双方通过在批次之间传递状态更新 (比如余额的更新) 来实现交易。如果双方同意，则对某个状态更新进行“签名”，该状态更新会被提交给智能合约中以便解锁资金；
• 当双方完成交易时，他们各自都会将状态更新提交给智能合约。如果双方提交的状态更新相匹配，那双方的区块链的状态 (比如双方的余额) 将会被解锁，该状态通常会与双方的初始状态不一样。

支付通道是一种受到限制的状态通道解决方案，仅限于 ETH 或者 ERC20 代币的支付。其简化的结构允许更大的吞吐量和更高效的设计，因为只有一个 (或几个) 状态会被更新，即净余额 (net balance)。

 争议解决：

• 交易双方签名的每个状态更新都会被分配一个“nounce”，也即一个独特的用于确认此次更新的数字。较新的 nouce 会取缔旧的 nonce。

• 一旦 A 方提交了一个状态更新，一个挑战期 (challenge period) 就会启动。在该挑战期期间，B 方可以提交一个带有更新的 nonce 的状态更新。当挑战期结束时，带有最新 nonce 的更新将被用于解锁区块链状态，并适当地分配资金。

• Raiden (雷电网络) 是对于以太坊扩容的一种链下支付通道解决方案，可以为以太坊带来近距离即时支付，低交易费用和高扩展性。该网络能与以太坊及所有符合 ERC20 规范的数字代币良好协作。查看链接访问更多内容：

   

  https://kauri.io/article/e875bf0e94444f86b3dcdebc730f6c7f/v1/raiden:-generalized-state-channels

• Connext 正在搭建一个开源 P2P 微支付基础设施，该项目的首个产品在以太坊区块链上使用了支付通道。支付通道运行将许多的链下交易聚合为数量更少的链上交易。查看链接访问更多内容：

   

  https://kauri.io/article/ea598e8c666c413e8df0a6dd106a1c28/v1/connext:-peer-to-peer-payment-channels

桥接（或中继）将来自侧链的信息传递到主网，其侧链运行着自己的共识算法。在主网络上锁定值或状态（或者两者一起），并在侧链上运行 dApp，收集和处理交易。

• 用户从主网上抵押以太币或者 ERC20 代币来桥接合约
• dApp 根据需要运行，然后用户将其以太币或者 ERC20 撤回主网
• 用户仅支付两笔交易的 gas -- 抵押和撤回
• 用户还可以在侧链上支付小额交易费用（Loom 和 POA 都有运行成本。Loom 用自己的代币来收取 dApp 费用，而 POA 要求用户在侧链上用 POA 代币支付 gas 费）

• 观看视频：Parity 桥接测试网络 -- Kovan 以太币 - ERC20 代币测试部署
• Melonport 和 Colony 已经在开发实现和测试 Parity 桥接了，Swarm.City 和 Giveth 还在帮助测试任意消息传递
• https://wiki.parity.io/Bridge; https://github.com/poanetwork/poa-bridge-contracts

• POA Network 是一个基于以太坊的平台，为智能合约提供开源框架。POA Network 是使用权威证明(Proof of Authority)作为其共识机制的以太坊侧链。

• Loom 是以太坊第 2 层扩展解决方案，专注于需要非常高吞吐的社交和游戏 dApp。Loom SDK 可使用支持高可扩展性优化的 dPoS 共识，可以生成一个叫做 dAppChain 的侧链。

• SKALE 的弹性侧链提供标准全容量侧链的所有好处，并为真正去中心化的网络提供安全保障。弹性侧链性能高、可配置且与以太坊 / Web3 兼容。

• 初始化 Plasma 区块链。编写合约并将其提交给根链；
• 本地化计算。只需要定期将 Plasma 的区块哈希提交给区块链；
• 防伪中定义中的共识规则。如果出现无效的区块，任何人都可以提交防伪声明，将交易回滚到区块链。

• 包括 FourthStateLabs、OmiseGo、Kyokan、Plasma Group 等项目，查看详情：

   

  https://kauri.io/article/3103de2a3a874f348013b96d157451be/v7/plasma-roundup:-from-mvp-to-mainnet

• Kyokan MVP 实现纯粹关注支付用例的最小可行 Plasma，以便 App 开发人员现在就可以体验 Plasma，查看 MVP 教程：

   

  https://kauri.io/article/7f9e1c04f3964016806becc33003bdf3/v4/minimum-viable-plasma-the-kyokan-implementation

• Plasma Group 致力于为更大的以太坊社区创建开放式 Plasma 实现。我们的使命是通过探索 Plasma 框架的全部潜力来推动第 2 层可扩展解决方案向前发展。了解更多：

   

  https://kauri.io/public-profile/4c1f7c394b9fdbe23dcbe64e7b537b5354c71b24）

编译 | Jhonny & Iris