深度分析区块链技术未来性能和可伸缩性标准的展望

性能和可伸缩性

从一开始，区块链平台就一直难以根据网络需求进行扩展，并一直在处理可伸缩性和性能问题。我们越是希望使用区块链平台，我们能够做到的就越少。比特币和以太坊——最大、最受欢迎的区块链平台的情况与新项目一样。以太坊提高了比特币的吞吐量——每秒处理20笔交易（TPS），超过了比特币的最高7笔交易——但仍远远落后于面向大众市场的可用性。

相比之下，VISA网络每秒处理2.4万笔交易，据称每秒处理能力超过6.5万笔（VISA Factsheet 2017）。很明显，渐进式的改进并不能提供所需的TPS功能;需要新的解决方案来重新处理区块链技术处理交易的方式。额外的性能挑战存在于延迟、计算成本、时间，以及存储需求。因此必须用一个普遍适用的链不可知的解决方案来解决。

到目前为止，大多数性能解决方案都在第1层：本机区块链的限制范围内运行。这些解决方案寻求重新解决如何处理交易（例如，通过分片并行处理）或区块链如何达成共识（PoS与PoW）。

第一层扩展解决方案已经帮助逐步推进了区块链技术，但是还没有提供从概念到分布式账本中所需用例的转换。该行业需要一种解决方案，可以使我们在将遗留系统迁移到区块链生态系统时达到所需的性能水平，但又不会损害区块链的安全性或分散式好处。

成本

作为一种新的支付货币和数字价值存储，加密货币是区块链最接近的用例。一杯咖啡可以用比特币买到，但很少有人这样做，因为使用加密货币的体验无法证明其成本是合理的。求同存异不会激励用户和商家。

使用比特币网络的成本高得令人望而却步，与消费者的购物方式也不一致。越来越多的日常购买依赖于微交易——低价值、高交易量——这些交易无法在比特币或以太币网络上有效或实际地处理。商人的成本太高，兑换货币的价值波动太大。此外，这还没有考虑到执行支付所需的时间，这与我们对即时交换的期望是不一致的。下图显示了比特币网络上以美元计算的交易费用中值，并显示了最近几个月由于交易量的增加而出现的大幅增长。

比特币美元交易费用中值（来源：https://bitinfocharts.com）

这说明，当前的区块链平台不适合实际应用程序，因为实际应用程序涉及大量低价值的交易。虽然交易费用占使用区块链平台成本的很大一部分，但还有其他因素需要考虑。Erik Voorhees在2017年发表的关于比特币交易真实成本的论文中将其定义为费用（F）、确定这些费用的时间（T）和不确定性风险（Ru）的函数为： 成本= F + T + Ru

当比特币被用于执行价值交易时，产生的成本不仅是矿商的交易费用，还有时间和不确定性。

区块链目前面临可扩伸缩性成本问题。2015年9月，以太坊的日均交易量为5794笔。在2019年第一季度，这一数字跃升至平均每天53.4万笔以上。2018年1月，每日交易额达到峰值，超过134.9万笔（Etherscan）。在此期间，在许多其他区块链平台上也出现了类似的增长。这导致了交易费用和平均确认时间的增加。2017年12月，比特币在mempool中排队交易超过20万笔。

用例

每一个现有的技术限制都给区块链带来了最大的挑战：即如何从一个令人兴奋的概念变成一个可用的、可靠的基础设施，从而从根本上改变个人连接、交互和交易的方式。区块链是通过一个发人深省的概念构思出来的，而不是作为一个现成的商业系统或渠道。如果它要成为未来数字经济的基础技术，就必须不断创新。

除非分布式账本技术能够与现有解决方案的经验和功能（可伸缩性、吞吐量、成本和可靠性）相匹配，并具有广泛集成和使用所必需的可访问性，否则不太可能实现大规模的市场采用。