[区块 #15] 比特币如何扩容

比特币圈内最大的矛盾就是扩容之争。

三四年前，比特币的用户基数和交易量都非常小，每次转账手续费通常只有几美分，甚至免费。 从2016年开始，随着交易量的增加，区块大小逼近1MB的上限，平均容量在2000笔左右。 为了让转账交易尽快得到确认，用户支付给矿工的交易手续费也有所增加。

在写这篇文章的时候，每笔交易平均225B，每字节超过130sat/B的出价可以先确认（90%以上的概率被添加到最新的区块），预估交易手续费约为1.75 美元基于 6000 美元/BTC 的汇率。 这笔费用对于大额汇款来说可以忽略不计，比银行电汇便宜十几倍，但显然不适合买咖啡这样的小额交易。

为了解决交易量饱和和交易费用高的现状，比特币需要扩容。 这一点几乎没有争议。 至于具体的扩容计划，有两大阵营：以矿工群体为代表的大区块派和以Core开发者为首的二层网络派。

big block pie的扩展策略很容易解释：1MB的block已经满了吧？ 增加块限制。 先增加到2MB。 2MB 对 4MB 或 8MB 来说是不够的。 大块极端人士认为，即使是 1GB 的大块也是可以接受的。

当面对困难的问题时，显而易见的解决方案往往有明显的缺陷。 大块计划也不例外。

来看看2MB的区块有多大用处：区块容量上限约为4000笔交易，平均每秒7笔交易，相当于Visa信用卡交易上限的1/8,000体积，平均三分之一的 240。 交易费用最多可以减半。 平均确认时间保持不变。 比特币显然仍然不适合喝咖啡。

如果使用大区块策略让比特币处理Visa级别的交易量，区块上限应该提高到0.25GB。 这意味着区块链每年增加 13TB（见 ），比特币全节点的运营成本飙升，节点变得更加中心化。 增加区块大小的另一个副作用是验证和同步时间延长，分叉概率增加。 这两种后果都会降低比特币网络的整体安全性。

而且，大区块策略并没有改变每十分钟出块的平均速度。 确认交易的等待时间仍将以分钟为单位，不符合需要快速支付的应用场景。

有人会说 GB 级别的区块很荒谬，但比特币不需要对标 Visa。 为什么不先扩展到2MB，再根据情况增加到4MB或者8MB呢？ 这种大小的块似乎没有太大的副作用。

2MB块本身问题不大，但是从1MB到2MB，从2MB到4MB，每次扩容都需要硬分叉（见）。 即使是软分叉也应该格外小心，更不用说硬分叉了。 硬分叉不仅带来更高的风险，同时也是清理历史错误和引入重要改进的绝佳机会。 将其浪费在诸如将容量增加一倍之类的琐碎变化上简直是儿戏。 比特币不是莱特币、以太坊或门罗币。 如果在目前的发展阶段出现硬分叉，那简直就像计算机博士还没毕业就想转专业挖掘机一样鲁莽。

既然大区块是急功近利的短视方案，那么比特币扩容的路在何方？

基于二层支付通道的闪电网络是目前最有前景的解决方案。 闪电网络使用哈希时间锁定合约（HTLC）让用户在比特币主链上锁定一笔资金，并开通链下支付通道。 后续支付完全不受主链出块速度和区块上限的影响。 交易延迟从分钟级降低到毫秒级，交易量也提升了几个数量级。

交易双方无需信任第三方（如中心化银行或交易所），交易手续费接近于零，可实现分段支付金额（细分比特币“中本聪”的原子单位》），可实现流媒体支付（如秒流）。 整个过程使用洋葱网络传输交易信息以增加匿名性。 只要使用同一个哈希锁，跨链交易就变得简单了。

如果交易双方长期合作，支付通道可以无限延续，不需要定期在主链上结算； 如果一方试图通过提前结算谋取利益，另一方可以在预定期限内防止不诚实行为，也可以外包给那些不能控制自己资金的第三方监督和执行，可以防止你被骗即使您的闪电网络钱包处于离线状态。

如此强大的闪电网络根本不需要对比特币进行硬分叉，相对于大区块扩容的优势非常明显。 不过，也遭到了大块派的攻击。 攻击主要集中在三点： 1、闪电网络今年1月才发布v0.1-alpha公测版，距离正式发布日期似乎还很遥远。 但是如果你去 github.com/lightningnetwork/lnd 你会看到开发团队非常活跃。 与任何其他复杂的软件系统一样，闪电网络需要时间才能完成。 最大的技术障碍已经被隔离见证（SegWit）扫清，闪电网络成为汽件的可能性很低。

另一个经常被引用的攻击点是闪电网络会造成二层网络节点的中心化。 这个说法比较迷惑，因为早期的闪电网络设计存在交易延展性攻击漏洞，时间锁必须设置期限，支付双方需要定期在主链上结算并开通新的支付通道，这会导致普通用户为了节省结算交易手续费，与少数锁定期特别长的大节点建立通道比特币扩容方式，增加了中心化的可能性。 不过，今年比特币主链通过软分叉激活了隔离见证。 好处之一是填补了交易延展性的漏洞，间接让闪电​​网络创造无限合约比特币扩容方式，不仅简化了系统，降低了交易成本，也降低了中心化风险。 另一方面，早期的闪电节点很少，暂时采用irc或tracker等中心化节点发现机制，但未来应该过渡到类似DHT的去中心化解决方案，如比特流。

最后一个常见的攻击论点是，闪电网络违背了中本聪的意愿（即所谓的“中本聪的愿景”）。 原因是2008年的比特币白皮书只写了链上交易，主链外的二级交易网络偏离了比特币最初的设计。 按照这种自给自足，不以事实为依据讨论改进方案利弊得失，近乎原教旨主义的逻辑，中本聪所做的很多改动已经偏离了自己的设计。 比如比特币早期没有区块限制，可以向指定的IP地址转账等等，这些设计上的缺陷已经逐渐被认识和改正，这是一个正常的软件演进过程。 甚至圣经也有许多版本和迭代。 指望十年前的白皮书一成不变，满足比特币的发展需要，是荒谬的。

总结：从技术角度来看，闪电网络扩容方案完全优于大区块策略，将为比特币带来新的活力和影响。 利益被二线支付网络侵蚀的群体会继续对其进行诋毁，但在隔离见证成功激活后，它失去了一张打压闪电网络的王牌。