原文标题：《引介 | EthWorks：零知识证明与区块链扩展（上）》
撰文：EthWorks
翻译 & 校对：闵敏 & 安比实验室

本文为 EthWorks 撰写的一份关于零知识证明和区块链扩展方案关系的报告；对可扩展性问题、零知识证明和 ZK Rollup 扩展方案都做了简洁的介绍。本译稿的校对得到了安比实验室的大力支持，他们对原报告解释不足及有所疏漏的地方做了相当多的说明（后文括号以 「安比按」 开头的文段即他们补充的内容）。在此对他们致以诚挚的谢意。

引言

可扩展性问题

你可能已经很了解区块链的历史了（但我还是多废话一下）。2017 年，比特币开始登上主流媒体的头版头条，激起了前所未有的关注，全球人民都看到了该技术所面临的挑战。随着比特币日趋流行，比特币交易亦大量发生，网络拥堵达到了前所未有的程度。交易手续费的暴涨使得比特币转账变得脱离实际。最近，以太坊也显露出了同样的问题。相比低峰时期，以太坊上的矿工费（Gas Fee）已经增长了 30 至 50 倍。

所有这些现象反映出的问题是整个社区早就心知肚明的：比特币区块链的初始设计并不适合大规模普及。由于比特币每秒的最大交易处理量只有数笔，远远比不上 Visa 或 PayPal 等主流支付网络。我们通常将这个局限性称为区块链可扩展性问题。

以太坊的目的是比比特币更快地确认交易，但是远不足以解决这个问题。以太坊的交易吞吐量 —— 高于比特币，但是每秒交易处理量只有十数笔 —— 还不足以让该网络实现大规模采用。以太坊也会出现拥堵情况，即使是很简单的智能合约操作也需要花费数美元。

边注：区块链的实际吞吐量

鉴于比特币的设计，其交易吞吐量从理论上来说只有每秒 7 笔。实际上，由于空块、复杂的输入和输出交易等问题，吞吐量平均只有每秒 3 笔。当比特币网络于 2017 年通过软分叉更新隔离见证协议后，吞吐量增至 4.6 笔，还是连每秒 7 笔都达不到。

同样地，以太坊的设计交易吞吐量是每秒 15 笔。不过，这个限制是动态变化的（取决于矿工所设定的区块 Gas Limit）。假设当前网络将区块的 Gas 上限设为 1200 万，实际吞吐量将达到每秒 36 笔以上。但是，这一推论仅适合于区块中只有以太币转账交易的情形，因为代币转账的成本要高出 2.5 倍，更别提与智能合约进行更复杂的交互了 —— 其成本通常会高得多。