8BTCCI: 11143.63 -5.26% 8BTCVI: 5232.18 -4.84% 24H成交额: ¥4108.29亿 +7.43% 总市值: ¥15791.85亿 -4.45%
区块链入门 | 区块链网络交易拥堵及其扩容

区块链入门 | 区块链网络交易拥堵及其扩容

数秦研究院 发布在 海盗号 34891

区块链的每一个区块都包含了前一个区块的加密散列、相应时间戳以及交易数据,具有难以篡改的特性。区块链初始概念由中本聪于2008年提出,并在2009年创建比特币网络,产生第一个区块,这标志比特币诞生。

比特币作为当前区块链领域的代表加密数字货币,比特币区块链每十分钟产生一个块,区块大小为32M,后于2010年10月将区块大小调整为1M。查阅比特币区块链历史数据可知,截止2019年4月26日GMT+8,比特币区块的平均大小为924.603k,平均每日交易笔数为383.946k,计算可得:

平均每秒交易笔数约为

383.946*1000/24/60/60≈4.44

每笔交易大小约为

924.603*1024/(4.44*10*60)≈350B

平均区块大小约为

350*4.44*600/1024≈900KB

综上,截止到2019年4月26日,比特币网络每秒处理的交易约为5笔,即1*1024*1024/350/10/60≈5。考虑到交易的波动性,一般每笔交易大小约为250B到520B,每秒处理的交易量范围为3.3到7。

随着比特币被越来越多人熟知和认可,交易量也在逐步增加,然而每秒7笔的处理交易速度导致交易拥堵,这成为其广泛的应用到生活中的瓶颈之一。

比特币交易拥堵主要原因是单位时间处理的交易数量不足,能够提升比特币网络TPS的方案主要包括:调整出块间隔、增加区块大小、链下解决方案等。比特币区块链的出块间隔为10分钟,而行业内对其设定的原因莫衷一是,据已有资料推测,主要原因是技术安全和使用体验的平衡。考虑到技术安全、使用效率、币总量和币价,不对出块间隔的调整进行探讨,因此目前提升比特币区块链网络TPS的方案主要是大区块、闪电网络、隔离验证等。

增加区块大小

中本聪于2010年10月将区块大小从32M调整到1M,主要原因是部分用户恶意发起过多的小额交易堵塞了网络。当时比特币的币价较低,交易的手续费对应也很低。2010年10月13日,比特币价格0.0985$,交易手续费平均值为0.0002$,;2019年4月27日,价格5254$,手续费是0.796$,。交易手续费的提升可以在一定程度减少小额交易的产生。

如果将单块容量调大,可能出现的问题有:(1)账本容量变大,对硬盘的存储空间有更高的要求,用户保存账本的成本变高。(2)块的传播受到通信制约,需要考虑网络传播速度及块容量传播的临界值等因素。(3)粉尘攻击,即比特币网络中存在很多手续费极低但交易金额极少的交易,造成比特币网络拥堵。因此,在增加区块大小时必须考虑到存储、通信、安全性等因素,若只寻求大区块来增加TPS会得不偿失。

隔离验证

即通过改变比特币交易结构的方式,将交易中签名的部分单独拿出来放到witness结构当中。隔离见证改变了比特币区块中数据的存储方式,其目的是为了将验证进行隔离,在实施过程中会一定程度上增加区块的大小。

闪电网络

闪电网络是使用比特币进行小额实时海量支付的交易网络,通过链下扩容方式,利用智能合约来保证交易双方的信任。闪电网络的设计会增加比特币的可用性,提升了比特币的价值,但是其还存在较多的问题,例如技术的不成熟性、不够稳定、易用性不够等。

上述的几种方案间存在一定的关联,如隔离验证在实现过程中会使得区块大小增加,也会促使闪电网络的发展,这些方案的主要目的还是为了比特币区块链网络扩展性的提高、TPS的提升。其篇只对上述内容进行简单介绍,实际上扩容方案还包括分片、侧链、跨链等,后续会对每个方案及其研发进展进行详细分析和跟进。

评论
登录 账号发表你的看法,还没有账号?立即免费 注册