一、区块链发展趋势如何

行业主要企业：中国平安(601318)、东港股份(002117)、信息发展(300469)、远光软件(002063)、博思软件(300525)、飞天诚信(300386)、四方精创(300468)、工商银行(601398)、顺丰控股(002352)

本文核心数据：中国区块链市场规模、中国区块链招标数量、中国区块链企业数量

行业概况

1、定义

狭义来讲，区块链是一种按照时间顺序将数据区块以顺序相连的方式组合成的一种链式数据结构，并以密码学方式保证的不可篡改和不可伪造的分布式账本。

广义来讲，区块链技术是利用块链式数据结构来验证与存储数据、利用分布式节点共识算法来生成和更新数据、利用密码学的方式保证数据传输和访问的安全、利用由自动化脚本代码组成的智能合约来编程和操作数据的一种全新的分布式基础架构与计算方式。

区块链并不是一项单一的技术，而是一个新技术的组合。其中每项技术都各司其职，解决了不同难题，组合在一起形成了区块链。区块作为区块链的基本结构单元，由区块头和包含了交易数据的区块主体两部分组成。

2、产业链剖析：下游行业涉及范围广

区块链产业链的上游主要是底层的技术及基础设施。底层技术包括核心基础组件、协议和算法。以比特币、莱特币、以太坊为代表，搭建了基于区块链技术的分布式算法、数字秘钥、数据存储、P2P网络协议、共识机制等网络环境、交易规则及矿工加入网络节点的奖励机制，代表性企业有小蚁、量子链、万象区块链等;基础设施则主要是矿机。

中游则是平台层，主要是面向开发者提供基于区块链技术的应用，是在底层技术的基础上提供智能合约、信息安全、数据服务等产品化服务，提高开发者在平台层开发应用的便捷性和可拓展性。

下游则是垂直行业应用层。表现为核心应用组件，包括智能合约、可编程资产、激励机制、成员管理等。

行业发展历程：正处于区块链3.0时代

从全球区块链的发展历程来看，2008年，署名为“中本聪”的匿名人士发表论文《比特币：对等网络电子现金系统》，最初期望是推出一种可以自由流通的点对点电子现金，比特币的发行代表了区块链技术的开端;之后在2013年以太坊的推出，直接推动区块链进入到2.0时代;2017年底，稳定币的流行以及及MakerDAO上线，推动区块链进入3.0时代，到2019年6月，Facebook发布Libra白皮书，引起全球各界的关注与讨论，各国监管部门先后发声，显示出区块链技术在重塑全球金融基础设施方面的巨大潜力。进入2021年后，基于NFT的标识技术兴起，率先在艺术领域展开应用。

行业政策背景：推动区块链全方位发展

2016年，国务院发布《“十三五”国家信息化规划》首次将区块链列入新技术范畴并作前沿布局，标志着我国开始推动区块链技术和应用发展。此后国家个地方接连出台区块链相关政策，为区块链的发展提供了良好的环境。

2019年2月，国家互联网信息办公室发布的《区块链信息服务管理规定》正式施行，规范了我国区块链行业发展所发布的备案依据。出台《规定》旨在明确区块链信息服务提供者的信息安全管理责任，规范和促进区块链技术及相关服务健康发展，规避区块链信息服务安全风险，为区块链信息服务的提供、使用、管理等提供有效的法律依据。本次“管理规定”的出台也意味着我国对于区块链信息服务的“监管时代”正式来临。

2019年10月底，中共中央政治局就区块链技术发展现状和趋势进行了第十八次集体学习，中央领导明确强调把区块链作为核心技术自主创新的重要突破口，加快推动区块链技术和产业创新发展。这充分表明了区块链技术已上升到了国家高度。在中央政治局集体学习上做讲解的浙江大学教授、中国工程院院士陈纯，10月12日在由中国计算机学会主办的2019CCF区块链技术大会上表示，国内区块链产业发展正迎来“春风”，中国区块链技术的研究热点将集中于联盟区块链的关键技术、区块链监管技术两个方面。

行业发展现状

1、2020年市场规模增速超90%

2016-2018年，大型IT互联网企业纷纷布局区块链，初创企业进入井喷模式，产业规模不断扩大，根据IDC的数据，中国区块链行业经历了从2017年的0.85亿美元级别市场规模，到2020年的5.61亿美元级别产业规模的改变。

2、相关企业数量快速增长

在企业数量方面，2020H1我国提供区块链专业技术支持、产品、解决方案等服务，且有投入或产出的新增区块链企业数量达303家，全国同比增长274.07%。截至2020年末，我国区块链相关企业数量达到64062家，同比增长52.88%。

3、区块链金融是最大下游应用市场

根据《中国区块链发展白皮书(2020)》的披露，随着区块链应用落地加快推进，“区块链+”业务已经成为互联网骨干企业进军区块链行业的发展重点，在金融业务之外，积极部署互联网、溯源、供应链&物流、数字资产、政务及公共服务、知识产权、法律、医疗等多领域的应用。其中，金融是区块链技术应用场景中探索最多的领域，在供应链金融、贸易融资、支付清算、资金管理等细分领域都有具体的项目落地。

4、区块链招标数量逐年增多

从年份来看，2016-2020年，政府在区块链相关项目上的招标数一直呈指数型增长，一方面得益于区块链技术的应用价值日益凸显，另一方面也体现出政府对于区块链的需求和重视程度都有所增加。

行业竞争状况

1、区域竞争：北京广东区块链技术研发相关企业分布最多

在公司分布方面，截至2021年上半年，企业分布阶梯化明显。其中北京、广东分别以348家和341家区块链开发相关企业位居第一梯队，江苏、上海、浙江企业数量分别达164、127、81家。

区块链产业园区作为区块链产业集群发展的重要载体，各地方政府正在加快推进建设。从产业园的位置分布来看，北京、上海、杭州、广州、重庆、青岛、长沙等城市区块链产业园区数量较多，形成以北京、山东为主的环渤海聚集效应，以浙江、上海、江苏为主的长江三角洲聚集效应，以广东为主的珠江三角洲聚集效应和以重庆、湖南为主的湘黔渝聚集效应。结合产业园的定位发展，均是以为企业服务为前提，打造区块链创新平台和产业高地，这样的定位也为企业的聚集效应提供了基础。

2、企业竞争：阿里巴巴区块链实力最强

2021年3月，在中国移动通信联合会区块链专业委员会、中国科技体制改革研究会数字经济发展研究小组和中国区块链企业百强榜组委会指导下，链塔智库从数千个项目、企业名单中进行筛选、评估，最终发布2020中国区块链企业百强榜。

在2020年疫情爆发的大背景下，2020年区块链百强榜对企业考察的维度进行了一定程度的调整，以突出2020年度优秀区块链企业的表现。其中分为五大主要维度，分别是商业经营权重占比25%，技术研发权重占比20%，产品应用权重占比30%，团队组成权重占比15%和市场推广占比10%。

行业发展前景及趋势预测

1、目前仍旧处于导入期

目前，我国区块链行业正处在导入期，行业呈现出两个主要特点：一是大型行业企业积极应用区块链技术来改进其自身的业务，但仍以尝试为主，主要的应用场景也都为行业中的非核心业务。如中国平安、中国银联、蚂蚁金服等企业在区块链应用探索中仅限于非核心业务;二是以区块链技术服务为主的企业的业务发展大多处在起步阶段，产品技术体系和商业模式还不够成熟，需求方对区块链的认识还有待提高。区块链在司法存证、政务管理、民生服务、食品溯源、供应链管理等场景中已经形成了一些应用案例，但还有待进一步优化和完善。

2、预计2026年市场容量超160亿美元

区块链技术是中国新一代信息技术自主创新突破的重点方向，蕴含着巨大的创新空间，在芯片、大数据、云计算等领域，创新活动日趋活跃，创新要素不断积聚。区块链技术在各行各业的应用不断深化，将催生大量的新技术、新产品、新应用、新模式。

以上数据参考前瞻产业研究院《中国区块链行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》。

二、区块链信息越来越大怎么办

当初中本聪也考虑了这个问题，他认为技术也在不断发展中，更好的存储和网络技术有能力存储和传输日益增长的区块链。即使如此，中本聪还是设置了每个区块1M大小的限制，防止区块链过度膨胀。让我们做一个计算：每十分钟产生一个区块链，那么比特币诞生10年以后，也就是到2019年，区块链的大小可能会有多大：10*365*24*6≈ 525G。再过10年到2029年，差不多1T。即使在现在看来，问题也不大。所以倒是不必太担心。

但区块链的空间，不仅仅会随着时间增长。现在每个区块1M的空间，已经有些不能够满足比特币的发展了。为什么？因为交易量大了，每个区块空间只有1M，能容纳的交易数量有限，所以就要考虑扩容区块链来突破这个限制。 2015年，社区对区块链的扩容讨论了多次。最终，仍然保持1M大小的区块链空间，但可以容纳更多交易的“隔离见证”技术生出，可能会作为区块链扩容的第一步。后续还会有“闪电网络”其他技术来缓解区块链空间紧张的问题。但无论如何，比特币区块链也不可能无限扩容。在我的思考中，比特币区块链最终会成为一个锚，其他应用有自己的数据保存方式，不必都保存在比特币区块链上，但可以把数据的Merkle根保存在比特币区块链，一次来保证数据的安全性。

三、区块链最高能长到多少

最长区块链才是正确的区块链？

什么是最长链？为什么是正确的区块链？

比特币白皮书规定，节点永远认为最长链是正确的区块链，并将持续在它上面延长。所有矿工都在最长链上挖矿，有利于区块链账本的唯一性。如果给你转账的比特币交易不记录在最长链上，你将有可能面临财产损失。

怎样算是“最长的区块链”呢？因为全世界的矿工同时在挖矿，有可能同时有2个矿工算出了正确的答案，那么区块链就会形成分叉，剩下的矿工有可能在其中任意一条分叉上继续挖矿，延长区块链。

所以我们通常要求在比特币转账被打包之后，还需要经历6个区块的确认，确保矿工不会再回到另一条分叉上挖矿时，才算真正的转账成功。

【科普】如何选择区块链的最长链

本文由币车HIT（biche.yaofache.com）大V养成计划支持。

基于逐利，节点就会自发的遵守协议。共识就是数以万计的独立节点遵守了简单的规则（通过异步交互）自发形成的。

比特币没有中心机构，几乎所有的完整节点都有一份公共总帐本，那么大家如何达成共识：确认哪一份才是公认权威的总账本呢？

为什么要遵守协议

这其实是一个经济问题，在经济活动中的每个人都是自私自利的，追求的是利益的最大化，一个节点工作量只有在其他的节点认同其是有效的（打包的新区块，其他的节点只有验证通过才会加入到区块链中，并在网络上传播），才能够过得收益，?而只有遵守规则才会得到其他的节点认同。?因此，基于逐利，节点就会自发的遵守协议。共识就是数以万计的独立节点遵守了简单的规则（通过异步交互）自发形成的。

去中心化共识

实际上，比特币的共识由所有节点的4个独立过程相互作用而产生：

每个节点（挖矿节点）依据标准对每个交易进行独立验证；挖矿节点通过完成工作量证明，将交易记录独立打包进新区块；每个节点独立的对新区块进行校验并组装进区块链；每个节点对区块链进行独立选择，在工作量证明机制下选择累计工作量最大的区块链；共识最终目的是保证比特币不停的在工作量最大的区块链上运转，工作量最大的区块链就是权威的公共总帐本。

最长链的选择

先来一个定义，把累计了最多难度的区块链。在一般情况下，也是包含最多区块的那个链称为主链

每一个（挖矿）节点总是选择并尝试延长主链。

分叉

当有两名矿工在几乎在相同的时间内，各自都算得了工作量证明解，便立即传播自己的“获胜”区块到网络中，先是传播给邻近的节点而后传播到整个网络。每个收到有效区块的节点都会将其并入并延长区块链。?当这个两个区块传播时，一些节点首先收到#3458A,?一些节点首先收到#3458B，这两个候选区块（通常这两个候选区块会包含几乎相同的交易）都是主链的延伸，分叉就会产生，这时分叉出有竞争关系的两条链。两个块都收到的节点，会把其中有更多工作量的一条会继续作为主链，另一条作为备用链保存（保存是因为备用链将来可能会超过主链难度称为新主链）。

分叉解决

收到#3458A的（挖矿）节点，会立刻以这个区块为父区块来产生新的候选区块，并尝试寻找这个候选区块的工作量证明解。同样地，接受#3458B区块的节点会以这个区块为链的顶点开始生成新块，延长这个链（下面称为B链）。?当原本以#3458A为父区块求解的节点在收到#3458B,?#3459B之后，会立刻将B链作为主链（因为#3458A为顶点的链已经不是最长链了）继续挖矿。节点也有可能先收到#3459B，再收到#3458B，收到#3459B时，会被认为是“孤块“（因为还找不到#3459B的父块#3458B）保存在孤块池中，一旦收到父块#3458B时，节点就会将孤块从孤块池中取出，并且连接到它的父区块，让它作为区块链的一部分。

比特币将区块间隔设计为10分钟，是在更快速的交易确认和更低的分叉概率间作出的妥协。更短的区块产生间隔会让交易确认更快地完成，也会导致更加频繁地区块链分叉。与之相对地，长的间隔会减少分叉数量，却会导致更长的确认时间。

什么是区块链扩容?

普通用户能够运行节点对于区块链的去中心化至关重要

想象一下凌晨两点多，你接到了一个紧急呼叫，来自世界另一端帮你运行矿池(质押池)的人。从大约14分钟前开始，你的池子和其他几个人从链中分离了出来，而网络仍然维持着79%的算力。根据你的节点，多数链的区块是无效的。这时出现了余额错误：区块似乎错误地将450万枚额外代币分配给了一个未知地址。

一小时后，你和其他两个同样遭遇意外的小矿池参与者、一些区块浏览器和交易所方在一个聊天室中，看见有人贴出了一条推特的链接，开头写着“宣布新的链上可持续协议开发基金”。

到了早上，相关讨论广泛散布在推特以及一个不审查内容的社区论坛上。但那时450万枚代币中的很大一部分已经在链上转换为其他资产，并且进行了数十亿美元的defi交易。79％的共识节点，以及所有主要的区块链浏览器和轻钱包的端点都遵循了这条新链。也许新的开发者基金将为某些开发提供资金，或者也许所有这些都被领先的矿池、交易所及其裙带所吞并。但是无论结果如何，该基金实际上都成为了既成事实，普通用户无法反抗。

或许还有这么一部主题电影。或许会由MolochDAO或其他组织进行资助。

这种情形会发生在你的区块链中吗？你所在区块链社区的精英，包括矿池、区块浏览器和托管节点，可能协调得很好，他们很可能都在同一个telegram频道和微信群中。如果他们真的想出于利益突然对协议规则进行修改，那么他们可能具备这种能力。以太坊区块链在十小时内完全解决了共识失败，如果是只有一个客户端实现的区块链，并且只需要将代码更改部署到几十个节点，那么可以更快地协调客户端代码的更改。能够抵御这种社会性协作攻击的唯一可靠方式是“被动防御”，而这种力量来自去一个中心化的群体：用户。

想象一下，如果用户运行区块链的验证节点(无论是直接验证还是其他间接技术)，并自动拒绝违反协议规则的区块，即使超过90%的矿工或质押者支持这些区块，故事会如何发展。

如果每个用户都运行一个验证节点，那么攻击很快就会失败：有些矿池和交易所会进行分叉，并且在整个过程中看起来很愚蠢。但是即使只有一些用户运行验证节点，攻击者也无法大获全胜。相反，攻击会导致混乱，不同用户会看到不同的区块链版本。最坏情况下，随之而来的市场恐慌和可能持续的链分叉将大幅减少攻击者的利润。对如此旷日持久的冲突进行应对的想法本身就可以阻止大多数攻击。

Hasu关于这一点的看法：

“我们要明确一件事，我们之所以能够抵御恶意的协议更改，是因为拥有用户验证区块链的文化，而不是因为PoW或PoS。”

假设你的社区有37个节点运行者，以及80000名被动监听者，对签名和区块头进行检查，那么攻击者就获胜了。如果每个人都运行节点的话，攻击者就会失败。我们不清楚针对协同攻击的启动群体免疫的确切阈值是多少，但有一点是绝对清楚的：好的节点越多，恶意的节点就越少，而且我们所需的数量肯定不止于几百几千个。

那么全节点工作的上限是什么？

为了使得有尽可能多的用户能够运行全节点，我们会将注意力集中在普通消费级硬件上。即使能够轻松购买到专用硬件，这能够降低一些全节点的门槛，但事实上对可扩展性的提升并不如我们想象的那般。

全节点处理大量交易的能力主要受限于三个方面：

算力：在保证安全的前提下，我们能划分多少CPU来运行节点？

带宽：基于当前的网络连接，一个区块能包含多少字节？

存储：我们能要求用户使用多大的空间来进行存储？此外，其读取速度应该达到多少？(即，HDD足够吗？还是说我们需要SSD？)

许多使用“简单”技术对区块链进行大幅扩容的错误看法都源自于对这些数字过于乐观的估计。我们可以依次来讨论这三个因素：

算力

错误答案：100%的CPU应该用于区块验证

正确答案：约5-10%的CPU可以用于区块验证

限制之所以这么低的四个主要原因如下：

我们需要一个安全边界来覆盖DoS攻击的可能性(攻击者利用代码弱点制造的交易需要比常规交易更长的处理时间)

节点需要在离线之后能够与区块链同步。如果我掉线一分钟，那我应该要能够在几秒钟之内完成同步

运行节点不应该很快地耗尽电池，也不应该拖慢其他应用的运行速度

节点也有其他非区块生产的工作要进行，大多数是验证以及对p2p网络中输入的交易和请求做出响应

请注意，直到最近大多数针对“为什么只需要5-10%？”这一点的解释都侧重于另一个不同的问题：因为PoW出块时间不定，验证区块需要很长时间，会增加同时创建多个区块的风险。这个问题有很多修复方法，例如BitcoinNG，或使用PoS权益证明。但这些并没有解决其他四个问题，因此它们并没有如许多人所料在可扩展性方面获得巨大进展。

并行性也不是灵丹妙药。通常，即使是看似单线程区块链的客户端也已经并行化了：签名可以由一个线程验证，而执行由其他线程完成，并且有一个单独的线程在后台处理交易池逻辑。而且所有线程的使用率越接近100%，运行节点的能源消耗就越多，针对DoS的安全系数就越低。

带宽

错误答案：如果没2-3秒都产生10MB的区块，那么大多数用户的网络都大于10MB/秒，他们当然都能处理这些区块

正确答案：或许我们能在每12秒处理1-5MB的区块，但这依然很难

如今，我们经常听到关于互联网连接可以提供多少带宽的广为传播的统计数据：100Mbps甚至1Gbps的数字很常见。但是由于以下几个原因，宣称的带宽与预期实际带宽之间存在很大差异：

“Mbps”是指“每秒数百万bits”；一个bit是一个字节的1/8，因此我们需要将宣称的bit数除以8以获得字节数。

网络运营商，就像其他公司一样，经常编造谎言。

总是有多个应用使用同一个网络连接，所以节点无法独占整个带宽。

P2P网络不可避免地会引入开销：节点通常最终会多次下载和重新上传同一个块(更不用说交易在被打包进区块之前还要通过mempool进行广播)。

当Starkware在2019年进行一项实验时，他们在交易数据gas成本降低后首次发布了500kB的区块，一些节点实际上无法处理这种大小的区块。处理大区块的能力已经并将持续得到改善。但是无论我们做什么，我们仍然无法获取以MB/秒为单位的平均带宽，说服自己我们可以接受1秒的延迟，并且有能力处理那种大小的区块。

存储

错误答案：10TB

正确答案：512GB

正如大家可能猜到的，这里的主要论点与其他地方相同：理论与实践之间的差异。理论上，我们可以在亚马逊上购买8TB固态驱动(确实需要SSD或NVME；HDD对于区块链状态存储来说太慢了)。实际上，我用来写这篇博文的笔记本电脑有512GB，如果你让人们去购买硬件，许多人就会变得懒惰(或者他们无法负担800美元的8TBSSD)并使用中心化服务。即使可以将区块链装到某个存储设备上，大量活动也可以快速地耗尽磁盘并迫使你购入新磁盘。

一群区块链协议研究员对每个人的磁盘空间进行了调查。我知道样本量很小，但仍然...

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此外，存储大小决定了新节点能够上线并开始参与网络所需的时间。现有节点必须存储的任何数据都是新节点必须下载的数据。这个初始同步时间(和带宽)也是用户能够运行节点的主要障碍。在写这篇博文时，同步一个新的geth节点花了我大约15个小时。如果以太坊的使用量增加10倍，那么同步一个新的geth节点将至少需要一周时间，而且更有可能导致节点的互联网连接受到限制。这在攻击期间更为重要，当用户之前未运行节点时对攻击做出成功响应需要用户启用新节点。

交互效应

此外，这三类成本之间存在交互效应。由于数据库在内部使用树结构来存储和检索数据，因此从数据库中获取数据的成本随着数据库大小的对数而增加。事实上，因为顶级(或前几级)可以缓存在RAM中，所以磁盘访问成本与数据库大小成正比，是RAM中缓存数据大小的倍数。

不要从字面上理解这个图，不同的数据库以不同的方式工作，通常内存中的部分只是一个单独(但很大)的层(参见leveldb中使用的LSM树)。但基本原理是一样的。

例如，如果缓存为4GB，并且我们假设数据库的每一层比上一层大4倍，那么以太坊当前的~64GB状态将需要~2次访问。但是如果状态大小增加4倍到~256GB，那么这将增加到~3次访问。因此，gas上限增加4倍实际上可以转化为区块验证时间增加约6倍。这种影响可能会更大：硬盘在已满状态下比空闲时需要花更长时间来读写。

这对以太坊来说意味着什么？

现在在以太坊区块链中，运行一个节点对许多用户来说已经是一项挑战，尽管至少使用常规硬件仍然是可能的(我写这篇文章时刚刚在我的笔记本电脑上同步了一个节点！)。因此，我们即将遭遇瓶颈。核心开发者最关心的问题是存储大小。因此，目前在解决计算和数据瓶颈方面的巨大努力，甚至对共识算法的改变，都不太可能带来gaslimit的大幅提升。即使解决了以太坊最大的DoS弱点，也只能将gaslimit提高20%。

对于存储大小的问题，唯一解决方案是无状态和状态逾期。无状态使得节点群能够在不维护永久存储的情况下进行验证。状态逾期会使最近未访问过的状态失活，用户需要手动提供证明来更新。这两条路径已经研究了很长时间，并且已经开始了关于无状态的概念验证实现。这两项改进相结合可以大大缓解这些担忧，并为显著提升gaslimit开辟空间。但即使在实施无状态和状态逾期之后，gaslimit也可能只会安全地提升约3倍，直到其他限制开始发挥作用。

另一个可能的中期解决方案使使用ZK-SNARKs来验证交易。ZK-SNARKs能够保证普通用户无需个人存储状态或是验证区块，即使他们仍然需要下载区块中的所有数据来抵御数据不可用攻击。另外，即使攻击者不能强行提交无效区块，但是如果运行一个共识节点的难度过高，依然会有协调审查攻击的风险。因此，ZK-SNARKs不能无限地提升节点能力，但是仍然能够对其进行大幅提升(或许是1-2个数量级)。一些区块链在layer1上探索该形式，以太坊则通过layer2协议(也叫ZKrollups)来获益，例如zksync,Loopring和Starknet。

分片之后又会如何？

分片从根本上解决了上述限制，因为它将区块链上包含的数据与单个节点需要处理和存储的数据解耦了。节点验证区块不是通过亲自下载和执行，而是使用先进的数学和密码学技术来间接验证区块。

因此，分片区块链可以安全地拥有非分片区块链无法实现的非常高水平的吞吐量。这确实需要大量的密码学技术来有效替代朴素完整验证，以拒绝无效区块，但这是可以做到的：该理论已经具备了基础，并且基于草案规范的概念验证已经在进行中。

以太坊计划采用二次方分片(quadraticsharding)，其中总可扩展性受到以下事实的限制：节点必须能够同时处理单个分片和信标链，而信标链必须为每个分片执行一些固定的管理工作。如果分片太大，节点就不能再处理单个分片，如果分片太多，节点就不能再处理信标链。这两个约束的乘积构成了上限。

可以想象，通过三次方分片甚至指数分片，我们可以走得更远。在这样的设计中，数据可用性采样肯定会变得更加复杂，但这是可以实现的。但以太坊并没有超越二次方，原因在于，从交易分片到交易分片的分片所获得的额外可扩展性收益实际上无法在其他风险程度可接受的前提下实现。

那么这些风险是什么呢？

最低用户数量

可以想象，只要有一个用户愿意参与，非分片区块链就可以运行。但分片区块链并非如此：单个节点无法处理整条链，因此需要足够的节点以共同处理区块链。如果每个节点可以处理50TPS，而链可以处理10000TPS，那么链至少需要200个节点才能存续。如果链在任何时候都少于200个节点，那可能会出现节点无法再保持同步，或者节点停止检测无效区块，或者还可能会发生许多其他坏事，具体取决于节点软件的设置。

在实践中，由于需要冗余(包括数据可用性采样)，安全的最低数量比简单的“链TPS除以节点TPS”高几倍，对于上面的例子，我们将其设置位1000个节点。

如果分片区块链的容量增加10倍，则最低用户数也增加10倍。现在大家可能会问：为什么我们不从较低的容量开始，当用户很多时再增加，因为这是我们的实际需要，用户数量回落再降低容量？

这里有几个问题：

区块链本身无法可靠地检测到其上有多少唯一用户，因此需要某种治理来检测和设置分片数量。对容量限制的治理很容易成为分裂和冲突的根源。

如果许多用户突然同时意外掉线怎么办？

增加启动分叉所需的最低用户数量，使得防御恶意控制更加艰难。

最低用户数为1,000，这几乎可以说是没问题的。另一方面，最低用户数设为100万，这肯定是不行。即使最低用户数为10,000也可以说开始变得有风险。因此，似乎很难证明超过几百个分片的分片区块链是合理的。

历史可检索性

用户真正珍视的区块链重要属性是永久性。当公司破产或是维护该生态系统不再产生利益时，存储在服务器上的数字资产将在10年内不再存在。而以太坊上的NFT是永久的。

是的，到2372年人们仍能够下载并查阅你的加密猫。

但是一旦区块链的容量过高，存储所有这些数据就会变得更加困难，直到某时出现巨大风险，某些历史数据最终将……没人存储。

要量化这种风险很容易。以区块链的数据容量(MB/sec)为单位，乘以~30得到每年存储的数据量(TB)。当前的分片计划的数据容量约为1.3MB/秒，因此约为40TB/年。如果增加10倍，则为400TB/年。如果我们不仅希望可以访问数据，而且是以一种便捷的方式，我们还需要元数据(例如解压缩汇总交易)，因此每年达到4PB，或十年后达到40PB。InternetArchive(互联网档案馆)使用50PB。所以这可以说是分片区块链的安全大小上限。

因此，看起来在这两个维度上，以太坊分片设计实际上已经非常接近合理的最大安全值。常数可以增加一点，但不能增加太多。

结语

尝试扩容区块链的方法有两种：基础的技术改进和简单地提升参数。首先，提升参数听起来很有吸引力：如果您是在餐纸上进行数学运算，这就很容易让自己相信消费级笔记本电脑每秒可以处理数千笔交易，不需要ZK-SNARK、rollups或分片。不幸的是，有很多微妙的理由可以解释为什么这种方法是有根本缺陷的。

运行区块链节点的计算机无法使用100％的CPU来验证区块链；他们需要很大的安全边际来抵抗意外的DoS攻击，他们需要备用容量来执行诸如在内存池中处理交易之类的任务，并且用户不希望在计算机上运行节点的时候无法同时用于任何其他应用。带宽也会受限：10MB/s的连接并不意味着每秒可以处理10MB的区块！也许每12秒才能处理1-5MB的块。存储也是一样，提高运行节点的硬件要求并且限制专门的节点运行者并不是解决方案。对于去中心化的区块链而言，普通用户能够运行节点并形成一种文化，即运行节点是一种普遍行为，这一点至关重要。