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公链技术通过实现安全透明的交易，而不依赖单一的控制机构，为传统的中心化账本系统提供了一种替代方案。其安全性基于强大的加密技术和去中心化网络架构，这防止了数据篡改和审查。
尽管有这些优势，公链仍面临着显著的扩展性和表现挑战，这限制了其高效处理大量交易的能力。与传统的 Web 2.0 系统相比，有限的交易吞吐量和较慢的处理中速度阻碍了该技术在高需求应用程序中的广泛采用。
近年来，为了解决公链扩展性问题，出现了一系列的研发活动，特别是通过模块化架构，将主要的公链层 —— 结算、执行和数据可用性 —— 分离成不同的组件。
虽然最好的公链仍然不如最快的 Web 2.0 系统那样具有扩展性，但这一差距正在缩小。该行业的重点现在是在不牺牲安全的情况下，实现与 Web 2.0 系统相媲美的扩展性，例如 Visa 著名的高吞吐量网络。
在本文中，我们讨论了公链扩展性的概念，解释了其标的资产问题，并概述了在维持网络完整性的同时改进它的主要技术。
要点：
公链扩展性是指网络在不影响速度、成本、安全或去中心化的情况下处理日益增长的交易数量的能力。
提高扩展性的关键方法包括模块化架构、并行执行、分片、Layer 2 Rollups 以及特定于平台的实现，例如以太坊的 proto-danksharding 和 Solana 的 Firedancer。
截至 2026 年初，模块化公链设计 —— 尤其是那些基于外部化数据可用性层的设计 —— 已成为推动 Web3 扩展性增长的主要动力。
公链是一种去中心化的数字账本，可以安全、透明地记录交易，而无需中心化机构。当 Bitcoin (BTC) 于 2009 年推出时，它标志着第一个由密码学保护的可行去中心化网络的到来，实现了点对点数字货币划转。虽然比特币的去中心化模式是一个革命性的概念，但很快就变得显而易见，其公链每秒只能处理大约七笔交易 (TPS)。因此，与传统的企业级 Web 2.0 系统相比，其扩展性受到了限制。
在这种背景下，区块链扩展性指的是网络在保持速度和安全的同时，调增交易吞吐量的能力。TPS 是用来衡量这一能力的关键指标，表示网络每秒可以处理多少笔交易。更高的 TPS 允许区块链支持更多用戶和申请，而不会出现瓶颈或过高的成本。
在区块链上实现扩展性的挑战与所谓的区块链三元悖论有关。这个概念凸显了同时优化区块链三个核心属性的历史性难题：去中心化、安全和扩展性。在传统的单体区块链设计中，改进其中一个或两个参数通常需要权衡，从而削弱第三个参数。例如，通过中心化控制来增加 TPS 可能会损害去中心化和安全。
模块化区块链——将结算、执行和数据可用性层分离成不同的组件——在解决区块链三元悖论方面通常比单体区块链更成功。
2025 年 12 月，Solana 整合了其备受期待的 Firedancer 验证者客户端软件，该软件在测试环境中实现了超过 100 万 TPS 的吞吐量。此次升级可能会进一步巩固 Solana 作为区块链行业中最具扩展性的 Layer 1 链的地位。如果 Firedancer 哪怕只能展示出测试中实现的一小部分吞吐量，至少有一条公链将终于能够宣称拥有与最快的 Web 2.0 网络相媲美的扩展性水平。
行业内的其他主要区块链尚未达到这一扩展性水平。相比之下，像亚马逊网络服务 (AWS) 和谷歌云这样的主要云服务提供商，通过在庞大的数据中心分发工作负载，每秒可以处理数百万笔交易或请求。这些数字让比特币的 7 TPS——甚至以太坊有记录以来最高的不到 33,000 TPS（于 2025 年 12 月 1 日实现）——看起来极其有限。
然而，区块链行业与领先的 Web 2.0 基础设施之间的整体表现差距正在迅速缩小——这要归功于模块化设计、Layer 2 网络、向跨数千个独立节点进行去中心化处理的转变，尤其是人们对 Solana 最近推出的 Firedancer 验证者客户端软件寄予的厚望。
区块链扩展性至关重要，因为缓慢的交易速度和有限的容量会造成瓶颈，阻碍这项相对较新的技术的更广泛采用。上述区块链扩展性方面的近期进展，使得在区块链上开发高性能、工业级申请成为可能，特别是在诸如去中心化金融 (DeFi) 和游戏等细分领域。
DeFi 平台依靠快速的交易确认来执行交易、贷款和其他金融操作。处理缓慢可能导致用戶请求与实际执行之间出现延迟，并可能使用戶面临风险，例如价格滑点或交易失败。区块链扩展性方面的近期改进已有助于解决困扰早期区块链系统的许多此类问题。
例如，截至 2026 年初，就 DeFi 采用率而言，Solana 和 Sui 属于增长最快的 Web3 平台。随着 DeFi 领域的不断增长，区块链行业现在正在实施越来越多的现实世界资产 (RWA) 代币化项目。得益于扩展性的提升，交易失败和高滑点的风险不再是 DeFi 和 RWA 链上采用的主要障碍。
与 DeFi 类似，基于区块链的游戏需要快速、无缝的交互来保持玩家的参与度。遇到延迟或响应滞后的游戏往往会迅速流失用戶，因为体验达不到传统游戏平台设定的实时预期。区块链扩展性的近期改进也将成千上万的游戏带入了 Web3。得益于模块化架构和并行执行环境，链上游戏现在可以处理数百万笔微交易，例如升级和皮肤交易。
除了这些面向消费者的申请之外，区块链扩展性的近期改进还为企业界创造了链上机会。许多企业需要能够即时处理大量交易，同时保持安全和透明度的系统。高性能的现代区块链，特别是私有网络，已深入整合到各行业企业的运营模式中。例如，金融业巨头运行的高需求全球性申请正在使用区块链技术进行支付、结算和资金库操作。
简而言之，区块链扩展性的改进正在帮助释放该技术在金融、游戏、社交媒體、企业和众多其他领域的全部潜力。
Layer 2、模块化设计、并行处理等创新正在推动区块链扩展性的巨大进步。一些传统上阻碍去中心化网络普及的关键限制正在被消除。
这些限制主要包括 Layer 1 的吞吐能力、高额的手续费以及漫长的确认时间。
早期的公链如 Bitcoin，由于其单一结构和缓慢的验证机制，仅具有较低的吞吐能力。Bitcoin 仅 7 TPS 的速度常被视为此类限制最明显的例子。Litecoin (LTC) 和 Cardano (ADA) 等网络也好不了多少，其最大 TPS 容量分别为 56 和 250。
Layer 2 Rollups 网络和分片架构的到来，极大地提高了较新公链的 TPS 容量。Layer 2 Rollups 将交易处理转移到链下更高效的环境中，然后将处理后的交易批量发布到底层 Layer 1 链上。
分片也是提高区块链扩展性的一个有用创新，尽管程度不如 Layer 2 链。分片是指将公链分割成多个子网络，称为分片。每个分片与整个网络上的其他分片并行地单独处理交易。并行处理有助于实现比单一结构设计的公链高得多的吞吐量。
然而， Ethereum 在 2025 年底的 Fusaka 升级已帮助将矿工费与网络活动脱钩，导致该公链上的交易成本大幅下降。相比之下，Ethereum 升级前的典型手续费平均为几美元，而在网络堵塞期间则升至两位数。在 Fusaka 升级后，费用已降至 0.10 到 0.20 美元左右。
除了升级之外，Ethereum 公链上的两项技术实施 —— proto-danksharding (EIP-4844) 和 PeerDAS (EIP-7594) —— 也促进了费用的降低。这些创新通过发布大量交易数据而不使 Layer 1 验证者节点过载，实现了 Ethereum 相关 Rollups 的高效扩展。
一些其他去中心化网络提供更低的交易手续费。例如，Solana 一直以相对较低的手续费著称，从不到一美分到 0.02–0.03 美元不等。此外，许多 Layer 2 网络收取的交易手续费通常不到一美分，使得高频或大量交易对于企业和个人用户来说都非常实惠。
与早期公链时代相比，交易确认时间已显著改善。Solana 的历史证明 (PoH) 共识机制是其验证机制不可或缺的一部分，它与权益证明 (PoS) 共同作用，有助于最大限度地减少确认时间。
分片也通过实现并行化交易处理，为缩短确认时间做出了贡献。
最后，软终局性 (soft finality) 的使用是力求缩短交易平均确认时长的另一个关键工具。“软终局性”是指交易在公链上近乎即时的初步确认，随后才会在网络的不可变账本中实现不可逆转的“硬终局性”。
为了提供更快、更便宜的交易、快速的终局性和高吞吐量，人们提出并实施了各种区块链扩展性解决方案。这些解决方案通常侧重于基础 Layer 1 链的架构修改，或者使用模块化设计和 Layer 2 网络。
Layer 1 解决方案是协议层面的变更，直接修改公链的架构，以提高吞吐量并提升表现。这些变更会影响网络中交易处理、验证和存储的方式。
共识机制决定了公链中的节点如何就交易的有效性和账本状态达成一致。世界上最古老的可行链 —— Bitcoin 公链，使用的是工作量证明 (PoW) 共识机制，它提供了强大的安全性，但缺点是吞吐量低且能耗高。作为业界最初实施的共识模型，PoW 仍然很受欢迎，除比特币外，Bitcoin Cash (BCH)、Dogecoin (DOGE)、Litecoin 以及许多其他网络都在使用该机制。
在 Layer 1 上实现更好的扩展性的一个关键方法是从 PoW 转向更新、更具扩展性的共识算法。其中最常见的可能是 PoS，目前以太坊和许多其他支持智能合约的网络都在使用这种机制。
PoS 允许验证者根据其质押（即锁定在网络上的代币持有量）来处理和验证交易区块，从而减少了计算负担。相比之下，PoW 要求区块验证者（在基于 PoW 的链上通常称为矿工）解决复杂的、高能耗的加密“难题”，才能将新区块添加到网络的账本中。从 PoW 向 PoS 的过渡提高了较新公链的效率，降低了能源消耗，并改善了整体扩展性。
其他注重性能的共识机制——例如 TRON (TRX) 等网络使用的委托权益证明 (DPoS)，以及 Solana (SOL) 使用的历史证明 (PoH)——进一步优化了区块生成和扩展性。这些替代方案优先考虑更高的交易容量，使其对于需要实时或近实时性能的应用程序具有吸引力。
分片 (Sharding) 是一种将公链网络分割成更小的、可管理的部分（称为分片）的方法。每个分片处理自己的一组交易并维护总数据的一个子集，从而减少了任何单个节点的负载并增加了整体网络吞吐量。
分片不需要所有节点验证每一笔交易，而是允许跨多个组件进行并行处理。这显著增加了可以同时处理的交易数量。
虽然分片架构的使用有助于提高公链的扩展性，但 Layer 1 上基于标准分片的并行执行所带来的收益相对温和。
然而，随着 2024 年以太坊引入 Proto-danksharding，这一趋势发生了根本性的变化。Proto-danksharding 允许 Layer 2 链向以太坊发布大尺寸的临时数据（称为“blobs”），而无需拆分 Layer 1 的执行。相比之下，传统的分片是将 Layer 1 本身划分为并行分片，每个分片独立处理交易。
Proto-danksharding 通过允许 Layer 2 在链下处理海量交易吞吐量，而无需以太坊网络拆分或管理多个分片，从而带来了显著的扩展性改进。
Proto-danksharding (EIP-4844)、blobs 和 PeerDAS (EIP-7594) 等创新将现代以太坊关联的 Layer 2 Rollups 的扩展性提升到了全新的高度。
隔离见证 (SegWit) 的引入是为了解决比特币的区块大小限制问题，方法是将一部分关键的元数据（称为签名数据）与核心交易数据分离开来。通过将签名移出主交易区块，腾出了更多空间用于容纳额外交易，从而有效地增加了吞吐量。
SegWit 减小了交易大小，并有助于防止某些类型的交易干扰。此次升级增加了每个区块的交易数量，并提高了区块在网络中传播的效率。
SegWit 最初是为比特币网络提出的，但于 2017 年 5 月首先在 Litecoin 上激活，几个月后才在比特币上激活。SegWit 的实施为比特币生态系统的创新铺平了道路，例如 闪电网络 Layer 2 平台和 Ordinals 协议，这开启了基于比特币的 NFT 时代。
早些时候，我们在讨论传统分片时，涉及了并行执行的概念。以太坊最初的并行处理实现依赖于分片的概念。然而，一些较新的公链已经在其 Layer 1 上直接实现了并行交易处理，而无需将其基础平台拆分为分片。
此类公链的例子包括 2023 年 8 月推出的 Sei (SEI)，以及主网于 2025 年 11 月上线的 Monad。
早期解决 Layer 1 吞吐量低的尝试主要集中在可扩展、具有成本效益的 Layer 2 网络和侧链上。最近，模块化公链设计已成为解决扩展性挑战的首选方案。
侧链是一条独立的公链，与主 Layer 1 链并行运行。它通过双向桥梁或锚点连接。资产可以在主公链网络和侧链之间移动，从而允许在后者上执行交易和智能合约。
侧链支持尝试不同的共识模型、区块大小或特定于应用程序的逻辑，而不会影响主链的稳定性。它们可以更快速、以更低的成本处理交易，然后将最终结果提交给主公链。侧链通常能实现比 Rollups 更高的扩展性。
侧链的一个局限性在于，与 Layer 2 Rollups 不同，它们并不继承主链的全部安全保障。安全性取决于侧链自身的验证者集或共识模型，这引入了一个独立的信任层。因此，侧链适合用于低风险、高吞吐量的应用，例如 Web3 游戏。
Rollups 将多笔交易打包（或“卷起”）成一个批次，然后发布到主公链上。计算和存储在链下处理，而只有摘要数据和证明被记录在链上。这大大减轻了基础层的负载，同时保留了主网络的安全。
目前使用的 Rollups 主要有两种类型：Optimistic Rollups 和零知识 (ZK) Rollups。Optimistic Rollups 默认假设发布到标的公链的交易是有效的，它们依靠 Layer 1 验证者提出的欺诈证明来捕捉任何无效活动。同时，ZK Rollups 使用加密证明来验证批次中的所有交易，提供比 Optimistic Rollups 更快的交易结算，但技术复杂度更高。
Rollups 已经在以太坊上部署并取得了显著效果，在为用户实现更快、更便宜的交易的同时，缓解了标的网络拥堵。它们代表了在不牺牲去中心化和安全的情况下进行扩展的最有希望的方向之一。
解决公链扩展性问题的最新方法主要集中在模块化设计上，其中公链的一些关键层——结算、执行和数据可用性 (DA)——由单独的模块处理，每个模块都针对其层级的最佳表现进行了优化。一种热门的方法是在 Layer 1 保留结算和执行，但将 DA 层外部化。该层存储验证者检查和核实交易所需的所有数据。
随着 Fusaka 升级和以太坊上 proto-danksharding 的推出，以太坊网络已转向使用 blobs（由 Rollups 发布的大型临时数据块），从而将 DA 层与执行层分离。
网络之间互操作性的提高也有助于解决扩展性问题，将支离破碎的公链世界转变为一个统一的环境，在这个环境中，速度、成本和容量优势可以更容易地共享。
像链抽象这样的技术大大扩展了基础公链兼容 Layer 2 的选择范围。多亏了像 Polygon 的 AggLayer 和 Optimism 的 Superchain 这样的平台（它们大量利用链抽象并培育多链宇宙），Layer 1 网络现在可以接入更多的 Rollups 进行集成。
虽然像比特币和莱特币这样的早期公链网络为去中心化系统奠定了基础，但它们有限的容量促使人们努力提高吞吐量、降低手续费并实现大规模采用。Solana 的登场（及其 Firedancer 升级）、以太坊实施 proto-danksharding、并行处理的兴起、Layer 2 平台以及模块化架构，所有这些都促进了当今 Web3 平台所享有的扩展性的巨大提升。截至 2026 年初，模块化公链架构尤其已成为这些改进的主要驱动力之一。
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