什麼是區塊鏈的吞吐量以及如何測量它？

了解區塊鏈吞吐量

1. 區塊鏈吞吐量是指區塊鍊網絡在特定時間範圍內可以處理的交易數量，通常以每秒測量。該指標對於評估去中心化系統的可擴展性和效率至關重要。高吞吐量使網絡能夠支持更廣泛的應用，特別是在去中心化金融（DeFi）和不可替代代幣（NFT）等領域，快速交易結算至關重要。

2. 吞吐量的衡量受到區塊大小、區塊間隔、共識機制等多種技術因素的影響。例如，由於其 1MB 區塊大小限制和 10 分鐘區塊時間，Bitcoin 平均每秒約 7 筆交易 (TPS)。相比之下，Solana 等網絡聲稱通過結合使用歷史證明和優化的網絡架構，可以處理超過 65,000 TPS。

3. 吞吐量不僅取決於原始速度，還取決於最終性——交易變得不可逆轉的速度。如果確認時間過長，高 TPS 和低最終性仍可能導致較差的用戶體驗。因此，系統必須平衡交易量與安全性和去中心化。

4. 第 2 層解決方案，例如 Bitcoin 的閃電網絡或以太坊的 Optimistic Rollups，旨在在不修改基礎層的情況下提高有效吞吐量。這些鏈下協議批量處理多個交易，然後在鏈上進行結算，從而減少擁塞並提高整體網絡性能。

5. 實際吞吐量通常與理論最大值不同。網絡擁塞、節點分佈、交易複雜度都會影響實際性能。監控工具和區塊鏈瀏覽器提供每秒已確認交易的實時數據，從而提供當前網絡容量的透明度。

影響吞吐量性能的因素

1. 共識算法在確定區塊創建和驗證速度方面發揮著關鍵作用。像 Bitcoin 這樣的工作量證明 (PoW) 鏈優先考慮安全性和去中心化而不是速度，從而導致吞吐量較低。股權證明（PoS）或委託股權證明（DPoS）等替代方案可以通過減少計算開銷來加快區塊生產速度。

2. 區塊大小和頻率直接影響交易容量。較大的區塊可以包含更多的交易，但它們需要更多的帶寬和存儲，可能會損害去中心化。網絡必須找到平衡點，在提高吞吐量的同時保持節點可訪問性。

3. 交易數據大小影響單個塊中可容納的操作數量。智能合約交互，特別是在以太坊上，通常比簡單的代幣傳輸涉及更大的有效負載，從而減少了每個塊的交易總數。

4. 網絡傳播延遲（新開采的區塊到達所有節點所需的時間）可能會產生臨時分叉和浪費計算，從而降低有效吞吐量。高效的對等網絡和壓縮技術有助於緩解此問題。

5.去中心化、安全性和可擴展性之間的設計權衡（即所謂的“區塊鏈三難困境”）意味著提高吞吐量通常是以犧牲一個或兩個其他屬性為代價的。以高吞吐量為目標的系統必須仔細評估這些妥協。

比較主要區塊鏈的吞吐量

1. 以太坊在過渡到 PoS 後，在最佳條件下將其吞吐量從約 15 TPS 提高到潛在的 30-50 TPS。然而，需求經常超過供應，導致使用高峰期的 Gas 費用很高。

2. 幣安智能鏈（BSC）通過使用較小的驗證節點集和較短的區塊間隔，實現了大約 100-150 TPS，優先考慮速度和成本效率而不是完全去中心化。

3. Cardano 採用分層架構和 Ouroboros PoS 來維持適度的吞吐量（約 250 TPS），同時強調形式驗證和長期可持續性。

4. Avalanche 使用新穎的共識協議，可實現亞秒級最終確定，並在其主鏈上支持高達 4,500 TPS，這使其對高頻應用程序具有吸引力。

5. Polygon 的側鏈解決方案和 zkEVM rollups 在測試環境中展示了超過 2,000 TPS 的吞吐量，展示了混合架構如何在不犧牲以太坊安全模型的情況下顯著增強可擴展性。

常見問題解答

事務最終性與吞吐量有何關係？交易最終性決定了交易何時被視為不可逆轉。更快的最終確定可以提高感知吞吐量，因為即使 TPS 保持不變，用戶也不需要等待很長時間才能確認。儘管 TPS 適中，但使用 Tendermint 等即時最終確定機制的鏈仍能實現更高的可用性。

區塊鏈吞吐量能否在不硬分叉的情況下升級？是的，某些升級可以通過軟分叉或鏈下改進進行。 Bitcoin 上的隔離見證 (SegWit) 通過重新組織交易數據而無需硬分叉，從而提高了有效吞吐量。同樣，第 2 層網絡的運行獨立於基礎層的更改。

為什麼一些高通量區塊鏈面臨批評？許多高性能鏈依賴有限數量的驗證器或集中式基礎設施來實現速度。這引發了人們對審查制度的抵制和長期彈性的擔憂。批評者認為，此類模型偏離了區塊鏈的核心原則，以去中心化換取性能。

吞吐量是區塊鏈性能的唯一衡量標準嗎？不會。雖然吞吐量很重要，但其他指標（例如延遲、每筆交易成本、能源消耗和開發人員活動）也反映了網絡的有效性。平衡的評估會考慮各個方面，而不是只關注TPS。