为什么比特币会扩容？什么是比特币的硬分叉和软分叉？

什么是可扩展性？

可扩展性是衡量系统是否能够满足不断增长的需求的指标。如果网络因过多的请求而过载，可以选择添加服务器。如果您希望您的计算机运行更密集的应用程序，您可以选择升级您的计算机硬件。

在数字货币的背景下，“可扩展性”描述了区块链是否可以轻松升级以处理更多交易。

为什么比特币需要扩展？

比特币系统必须足够快以处理日常付款。到目前为止，比特币网络的吞吐量相对较低，这意味着每个区块可以处理的交易数量相当有限。

如前所述，提交有效区块的矿工会收到交易费用。该费用由用户支付，用于激励矿工将交易写入区块。

矿工需要从硬件和电力的投资中获得回报，因此他们会优先考虑费用较高的交易。如果网络有待处理的交易（内存池）积压，则随着用户出价高以吸引矿工，费用将飙升。在极端时期，平均手续费已超过 50 美元。

比特币网络可以处理多少交易？

根据平均区块交易数量，比特币网络目前每秒处理约 5 笔交易 (TPS)。这个速度远低于中心化支付方式，也是使用去中心化货币的成本之一。

比特币系统不是由数据中心管理的，升级不能由单一组织任意决定区块链软分叉和硬分叉，因此比特币区块大小必须受到限制。区块确实每秒可以容纳 10,000 笔交易，但这样的设置会降低网络的去中心化程度。全节点需要每 10 分钟下载一次新区块的信息；如果这个过程过于繁琐，节点可能会选择退出。

比特币爱好者认为，如果系统要应用于支付，还需要通过其他方式实现有效扩展。

什么是闪电网络？

闪电网络是一个比特币扩容提议。也称为“第 2 层”方案，它将交易与区块链分开；所有交易都记录在底层，由底层协议处理。

闪电网络可实现近乎即时的免费资金转账，吞吐量不受限制（只要用户能够发送和接收资金）。比特币闪电网络的使用方式是两个参与者将一定数量的比特币锁定在一个特殊的地址；该地址具有资金只能通过双方协议解锁的属性。

此时，双便利共享私有账本；账本可以在不通知主链的情况下自行分配余额。交易完成后，可以通知主链，主链协议会更新双方的余额。在这个过程中，交易双方不需要相互信任。如果任何一方试图作弊，协议将自动检测并进行处罚。

总的来说，这样的支付渠道只需要用户进行两次链上交易：第一次充值地址，第二次分配资金。结果区块链软分叉和硬分叉，在交易之间进行了数千次转账。随着未来的发展和优化，第二层技术可能会成为庞大的区块链系统的关键组成部分。

什么是分叉？

因为比特币系统是开源的，所以任何人都可以根据不同的需要对其进行编辑，例如添加新规则或删除旧规则。然而，并不是所有的编辑都是“生而平等的”；有些更新使节点与网络不兼容，有些则使它们向后兼容。

软分叉

软分叉是指规则改变后，部署新规则的节点仍然可以与未部署的节点交互。以块大小为例：假设原始块大小为2MB；即日起，半数网络节点将实施1MB块大小的新限制，过大块视为无效。

传统节点仍然可以接收或广播块。在这种情况下，无论规则版本如何，新网络都可以覆盖所有节点。

从下面的动画可以看出，容量较小的新块被新旧节点接受。但是，新节点不会背书 2MB 块，因为它们需要遵循新规则。

比特币的隔离见证（又名“隔离见证”）是软分叉的一个例子。这个分叉巧妙地为区块和交易引入了一种新格式。未更新的节点可以继续接收区块信息，但不参与新交易的验证。

硬分叉

硬分叉的情况比较麻烦。现在假设有一半的网络节点想要将块大小从 2MB 增加到 3MB。如果一个 3MB 的块被发送到一个遗留节点，该块将被拒绝；因为遗留节点的规则明确规定 2MB 是有效块的上限。至此，新旧网络不再兼容，区块链出现了两个分支。

上图中的黑色链代表原始区块链，第二个区块是发生硬分叉的地方。此后，新版本节点开始创建容量更大的区块（绿色区块）。遗留节点无法识别这些块并朝不同的方向发展。区块链变为二，共同历史在第二个区块结束。

此时，有两个网络协议，每个协议都使用不同的货币。所有账户的余额从原始记录克隆到新链；如果用户在分叉前拥有 20 个 BTC，他将在两条分叉链上各有一个账户，余额为 20 个 BTC 和 20 个新 BTC。

2017 年，比特币网络发生了一次有争议的硬分叉，与上述类似。少数用户希望扩大区块大小，从而提高吞吐量并降低费用。其他用户认为扩张策略不合适。最终硬分叉产生了比特币现金（BCH），独立于比特币网络，形成了专属的社区和发展路线。