区块链数据膨胀问题研究

比特币区块链 一直困扰着我。我有着嵌入式系统行业背景，之前从事于汽车产业，在那里1K RAM是个很大的数字了。所以 区块链 的不断扩张让我起鸡皮疙瘩(尤其是在我读了Charles Stross的Neptune’s Brood,这本书基本上是关于将来几千年后的机器人用光速在分布于银河系的比特币区块链上进行交易）。然后我读了Joe Weisenthal询问瑞银(UBS)对 比特币交易 率的评价的一条微博:

比特币可以在一秒内处理不止一个交易。但是如果比特币达到维萨（Visa）级(比方说平均每秒2000个交易)，那么区块链(交易存储的地方)的大小会发生什么变化呢?对需要下载整个区块链来参与到比特币网络中的矿工又会造成什么影响呢?如果区块链扩张得太快以至于下载速度跟不上扩张速度，那么然后比特币就玩完了。所以我做了一些非常简单的建模，来看看当比特币扩展成维萨级操作，会发生什么情况。

在看假设模型之前，我们必须提及几个比特币基础知识。块每10分钟左右被添加到区块链中(比特币协议衡量开采的难度——这是块被添加的过程，所以，无论有多少矿工或他们的钻井平台多么强大，总是要花大约10分钟)。一个块包含一大堆新验证的交易，但大小限定为1 MB。个别的交易可以大小不同(取决于多种因素)，同时交易的最大速度是每秒5.2个和10个之间。对于未来，这些根本没用：块变大，区块链也会扩张。令人担忧的是，当我们这样做的时候，区块链的大小会发生怎样的变化。

来自blockchain.info的数据显示,在过去12个月里，平均每笔交易增加了将近500个字节至区块链中(平均每秒0.5个交易——我认为这是瑞银(UBS)所说的“每秒不到一个交易”)。我想模拟比特币花10多年达到维萨级(如果你看看创新的速度，比如智能手机、或互联网本身的上网率，从小型发展到“我不记得之前的样子”，10年时间合情合理)。所以从每秒0.5个交易到超过120个月后2000个交易——逐月增长7%。

去年区块链已从5.7GB扩张到14GB，并且存储近1800万个交易。有修剪机制允许区块链丢弃存储一些旧的交易，但是，如果我们假设未来交易的模型和当前的一样，那么区块链将继续按相同的每笔交易存储成本扩张。假设增长率，我计算出每个月区块链的大小。结果见下面的图表：

十年后，区块链的大小将达到40 TB。规模很大，这是可以肯定的，但也不是特别大(尤其对于2024年的存储技术来说)。想要看看到底能达到多大，下图是以国内网速100 mbit / s下载区块链所需的天数图：

基本上一个人只要有国内ISP连接就可以加入采矿业务(虽然在此之前要花费几周时间来下载区块链)。我也算出了跟上区块链更新速度的最小带宽：

以今天的标准来看都是微不足道的，更别说十年后了。

即使区块链的大小超过下载它的国内网速，我们可以选择用专业数据中心的共存的采矿设备(就像今天web服务器的发展)。毫无疑问，通过将重要部分装入硬盘中并邮寄，它将有可能与区块链同步(如Andy Tanenbaum曾经说过:“永远不要低估沿着公路飞驰并装满磁带的旅行车的带宽”)。

交易数量的增长最终会达到平稳(没有什么可以保持7%的逐月增长率)。但也没有人能肯定地说会增长到哪个点(如果现金被比特币交易取而代之，增长率很可能高于维萨和万事达，或者远远低于，如果比特币最终定位于一个网络微型支付)。区块链外的交易有多普遍尚不明显(例如,云钱包提供商网络中的账户与账户间的快速交易)。可能比特币会成为一个类似TARGET2 的开放版本，区块链目前存贮云间钱包提供商结算付款(比照银行间支付)。作为比较，TARGET2大约每秒4个交易(PDF)——比特币目前已经可以达到的速度。

简而言之，比特币可以达到维萨的交易规模而没有任何可预见的网络或存储的障碍。

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更新:

在比特币维基上有关于比特币可扩展性的文章并讨论了一些CPU负载问题。