上集回顧

昨天我們講了整個以太坊的升級路線，以及伴隨著升級長期目標，紛紛被提出的 EIP（Ethereum Improvement Proposal），並且實際打包這些 EIP 進行以太坊升級的硬分叉。其中，硬分叉又會針對整個網路的執行層與共識層分別進行升級。

引言

今天，我們終於要進到本系列文的主題「擴容技術」的介紹。接下來幾天將從 Layer 1（鏈上）擴容技術開始看起，除了以太坊本身的 Layer 1 技術外，我們也將提到並且比較其他區塊鏈的 Layer 1 技術。

Layer 1（鏈上）擴容是一個調整區塊鏈本身的容量擴充手段。區塊鏈相當於一個數位帳本，交易被廣播到網路上，被分散式的節點驗證後，整個過程可以被看作是一個狀態的轉移。鏈上擴容即是思考在這個狀態轉移過程中，有哪些流程能夠被改善、加速。

最直覺的想法是，加速驗證狀態轉移後的新狀態的過程，這個便是今天以及明天會提到的縮短區塊時間，以及改變共識機制。再者，提到區塊，每次驗證時能一次被驗證的交易數量有限，透過增加被驗證交易數量（區塊大小），也能提升區塊鏈 TPS。最後，目前的節點驗證交易猶如僅僅一個單一工廠在運作，我們是否能引入平行化的概念，讓多個工廠平行的同時驗證交易呢？這便是**分片（Sharding）**技術想嘗試達成的效果。

縮短區塊時間

就如前一小節所述，縮短區塊時間是一個非常直覺的想法。先舉幾個常見的區塊鏈的區塊時間讓大家參考（詳細資訊可以去看各個鏈的 block explorer）：

• 比特幣：10 - 20 分鐘
• 以太坊主網：12 秒
• Solana：400 毫秒
• Avalanche：1 - 2 秒

除了 Solana 這類起初便主打 Blazing fast 區塊（交易）時間的鏈之外，可以看出對於其他鏈而言，縮短區塊時間的確是一個值得考慮的優化方向。

以太坊從 PoW 轉為 PoS 後，區塊時間已變得穩定（約 12 秒）。以太坊的 PoS 機制將時間的基本單位定為一個 Slot，每個 Slot 12 秒，因此才有 12 秒產生一個區塊的說法。在每個 Slot 中，系統會隨機指定一 Validator 作為 Block Proposer，負責建立與廣播一個新的區塊。

除了 Slot 外，Epoch 是以太坊中層次更高的時間單位，一個 Epoch 包含了 32 個 Slots，因此約 384 秒。以太坊網路以一個 Epoch 為單位，重新決定哪些節點是 Block Proposer（倡議者）、Attester（證明者），以及他們在接下來一個 Epoch 中各自負責的任務。

然而，目前以太坊有一個去年年底提出的 EIP（EIP-7782）在討論降低區塊延遲，也就是縮短區塊時間。該 EIP 期望將一個 block 時間縮短為 6 秒，也就是 Slot 時間變為 6 秒。

縮短區塊時間，提升使用者體驗，這麼棒的一件事還會有什麼問題呢？首先，區塊生成後需要被廣播到網路上讓其他節點接受，更短的區塊時間代表生成後只剩更少的時間讓區塊在網路上廣播，提升了對網路延遲的要求，進而會導致孤塊率提升，降低區塊鏈網路的安全性。其次，網路延遲要求的提升，間接導致節點作為 Block Proposer、Attester 的門檻提升，節點數量下降，也會讓去中心化程度降低。最後，儘管以太坊社群有 EIP-7782 這個討論，但整個發展方向還是認為，L1 主網以去中心化、安全性、最終性為主要考量，容量提升、高 TPS 則交由 L2 處理。

可以看出一個小改動的確有很多事情需要考量，目前 EIP-7782 預計在 2026 年年底跟著 Galmsterdam 升級推出，到時候就要再看看社群的討論與推動狀況了。

提升區塊大小

另一個也十分直覺的想法是提升每個區塊所能容納的交易數量。以常見的幾個區塊鏈舉例：

• Bitcoin：約 1 MB，SegWit（隔離見證）後約 2 - 4 MB
• Bitcoin Cash：32 MB
• Ethereum：以 Gas Limit 總量限制，約 200 筆交易
• Dogecoin：1 MB，約 30 - 40 筆交易

Bitcoin 跟 Bitcoin Cash 是個很有趣的例子，當初要推 SegWit 時，社群分裂為兩派，一派以 SegWit 為首，認為 backward-compatibility 很重要，以軟分叉的方式，將簽章資料隔離到另一個區塊中，緩步間接地提升區塊容量（增加約 2 - 4 MB）。另一派則激進的認為該將區塊大小直接從 1 MB 提升至 32 MB，也就是現在的 Bitcoin Cash。

相對的，Dogecoin 則是一個非常著重在迷因文化，而非高 TPS、高吞吐量的區塊鏈。儘管有看到一些關於 zk、Layer 2 的討論，但目前也沒有特別看到該社群有積極推動相關的擴容計畫的跡象。

以太坊的區塊大小則和 Bitcoin 不同，是基於 Gas Limit 進行限制的，目前主要根據 EIP-1559 的規範。在 EIP-1559 之前，交易手續費都是使用者設定手續費，透過競標價高者得標，讓交易得以被進行。這導致手續費劇烈波動且難以預測。透過 EIP-1559，引入以下三個概念，解決了這些問題：

• Base Fee：由協議自動計算每個區塊中單筆交易的基礎費用，根據網路壅塞情況調整（單位：Gwei/Gas）
• Priority Fee / Tip：額外給礦工的獎勵，讓他們優先處理（單位：Gwei/Gas）
• Burning：所有交易支付的 Base Fee 會被銷毀（Burn）

Gas 用量是根據每個交易或合約的成本計算而得，而一筆交易的總手續費則是：

總手續費 = Gas 用量 x (Base Fee + Priority Fee)

然而，提升區塊大小與縮短區塊時間一樣，會讓硬體成本准入門檻提升，參與分散式網路的節點數量下降，導致去中心化程度與安全性下降的問題。

結語

今天絮絮叨叨的把鏈上 L1 擴容的兩個方式：縮短區塊時間、提升區塊大小的一些機制、跟各個區塊鏈的比較，以及以太坊本身的做法都簡述了一遍。明天將深入探討 L1 擴容的另一個機制：改變共識機制，簡介除了 PoS 外的一些常見的共識機制，並且比較各個鏈的共識機制。