区块链技术的扩展性问题一直是业内所探讨的重要话题，比特币网络每秒最多处理7笔交易，而在2018年的双十一期间，阿里巴巴每秒需要处理32.5万笔交易，这个差距过于悬殊，目前的区块链速度完全满足不了处理数据的需求，如果区块链技术要进行大范围的商业应用那么在技术创新上还有很多值得突破的领域。

比特币在诞生之初，中本聪并没有特意限制区块的大小，区块最大可以达到32MB，当时平均每个区块大小为1~2KB

有人认为区块链大小上限过高容易造成计算机资源的浪费，还容易发生DDOS攻击，因此为了保证比特币系统的安全与稳定，中本聪决定临时将区块大小限定在1MB。

近年来，由于接触比特币的用户的越来越多，同时也造成了网络拥堵、交易费上升等问题。区块链上现在最高有几十万笔交易排队等候，比特币的平均交易费用比2010年9月上涨了376倍。每秒7笔交易的处理速度显然已经无法满足用户需求，因此不少扩容方案也逐渐亮相，大致分为两类：

链上扩容，即第一层（ Layer1）扩容

链下扩容，即第二层（ Layer2）扩容

链上扩容—Layer1：

链上扩容是在区块链基层协议上实现的扩容解决方案，它需要通过改变区块容量或者数据结构来达到提高处理交易能力的目的。

链上扩容主要包括：比特币采用的隔离见证+2MB硬分叉，比特币现金升级区块容量，以及以太坊分片技术

总结：链上扩容做法比较直接，但是有点‘折腾’，而且扩容的效果比较有限。

链下扩容—Layer2：

链下扩容也称第二层扩容，是不改变公链基础协议的一种应用层上的扩展方案。它不改动区块链本身的规则（区块大小，共识机制等）。

链下扩容主要包括状态通道、侧链等解决方案。通过另外架设一层通道，在节点之间进行交易，数据计算都移到了主链之外的链下进行，过程数据不上链，主链仅记录结果，减少了每个区块的信息量，效率因节点网络性能而改变提升。信息仅在节点之间传播，不会进行全网广播，因此信息不公开可查，隐私性也更高。闪电网络就是链下扩容的“明星选手”了

总结：链下扩容不受原有区块链影响，扩容性能没有上限，但也因是否中心化、数据不公开可能被修改等受到质疑。

无论链上还是链下扩容，都是为了修改区块链基层协议来提高其速度和性能。

扩块、分片、隔离见证小科普。

扩块：

一种扩大区块容量的解决方案，每一个区块里面都承载着某一个时间段的数据。拿比特币来说，每个区块包含着全球十分钟内的所有比特币交易。当区块大小设定为1MB时，最多只能包含2000多笔交易。

提及比较多的是 2MB区块，比特币社区的一部分人希望硬分叉直接把区块大小限制从1M改到2M，提升单个区块内的交易数，每秒打包的交易就会增加，从而提升TPS。

分片：

分片技术来自中心化数据库技术，将大型数据库数据进行切分，并分布在特点的服务器中，以提高数据库性能。如果将分片技术运用到区块链中，就相当于将区块链网络里的所有待处理任务（如确认交易、运行DAPP等）进行分解，全网的节点也进行分组，每一组同时处理一个分解后的任务（比如100笔待确认交易），这样就从原先单一节点处理全网的所有任务变成了多组节点同时处理

简单地说，分片就是一种在点对点网络中分割计算能力和存储工作负载的分区方式，分片后每个节点不再需要负责处理整个网络的交易负载，而仅需处理其所在分区（或称分片）中的交易。

与当前的区块链相同，分片中包含的信息也是由多个节点共同维护的，从而保证了账本的去中心化和安全性，启用分片后每个人仍然可以看到账本中的所有信息，只不过人们不再需要处理和存储所有的信息。

隔离见证：

区块链上每个区块内，记录了每笔转账交易的具体信息（什么时间账户收到或转出的数字货币数量），同时也记录了每笔交易的数字签名，用来验证该笔交易的合法性。

矿工在打包区块的时候需要用数字签名验证一一验证每笔交易，确认没有问题后才会将该笔交易记录在区块里。这样的话势必会造成每个区块大小过大，且每笔交易验证时间过长。

而对于普通用户来说他们只关心每个账户有多少资产，不需要验证信息，隔离见证就是把区块内的数字签名信息拿出去，让每个区块可以承载更多比交易，从而达到扩容的目的。没有签名信息，交易的负担就轻得多。这意味着可以容纳更多的区块，并且比特币可以处理更大的吞吐量，而无需更改区块大小。

链下扩容的经典案例：

闪电网络：

闪电网络是一种比特币链下扩容解决方案，在闪电网络中，交易双方可直接构建通道，之后便可在通道内点对点实现任意多笔零确认的交易，它是一种允许加密货币的交易即时发生和成本降低的技术，它使一般在比特币网络中需要等待区块确认的交易瞬间完成。

闪电网络基于一个可扩展的微支付通道网络，通过序列到期可撤销合约 RSMC，使交易双方在区块链上的预先设置的支付通道进行的多次高频的双向交易瞬间完成。

同时，它通过哈希时间锁定合约 HTLC 在没有直接点对点支付信道的交易双方之间连接一条由多个支付通道构成的支付路径，实现资金的转移。

雷电网络：

雷电网络是一种以太坊链下扩容解决方案，它使得使用以太坊技术的加密货币能够即时和低成本交易。交易双方只要在链上存在交易信道，就能在链下根据被锁定的余额进行高频、双向的即时确认交易，将这样多个通道形成的支付路径构成“雷电网络”。

闪电网络和雷电网络分别是针对比特币、以太坊的链下扩容技术，目前闪网络已取得突破性进展，节点数、网络容量均取得快速增长。

目前无论链上扩容还是链下扩容，都有一些技术获得成功，未来跨链技术和扩容技术的发展将给区块链的大规模应用奠定基础。