理解每秒交易数:区块链性能的关键

当你通过传统银行渠道进行国际转账时,常常会遇到延迟数天的问题。支付系统处理请求的速度成为衡量效率的关键指标。这也是每秒交易数(TPS)作为评估区块链网络的基本指标进入讨论的原因。与传统金融的不透明不同,加密货币提供了实时数据,显示其处理交易的速度,使TPS成为一个透明且可衡量的基准。

TL;DR - 快速概览

  • 每秒交易数(TPS)衡量区块链在一秒内能执行的交易数量
  • 网络性能直接影响用户体验,处理缓慢会导致拥堵和交易费用增加
  • 区块链通常保持平均TPS(在正常条件下)和最大TPS(在峰值需求时)
  • 处理高交易量的能力对区块链的扩展性和主流应用至关重要
  • 领先网络如Solana、SUI和BSC展示了实现高TPS的不同方法

为什么速度在区块链网络中如此重要

在信息以光速传播的时代,用户期望金融交易的速度也能匹配。几十年前建立的传统银行基础设施并非为即时全球转账设计。通过SWIFT或类似系统进行的跨洲支付可能需要一周甚至更长时间。比特币,作为第一种加密货币,平均处理交易时间不到一小时。

然而,这仍然无法满足现代数字用户的期望。随着加密货币的用户规模扩大到数百万,基础设施必须相应扩展。每增加一个用户,就会产生更多需要处理的交易。当网络无法高效应对这些交易量时,就会出现交易排队和处理延迟——即网络拥堵。

当拥堵发生时,用户面临一个尴尬的选择:无限期等待交易被处理,或支付更高的费用以跳过队列。这种动态在高峰期常常导致交易成本飙升,使普通用户望而却步,限制了网络的普及性。

定义TPS:不仅仅是一个数字

每秒交易数代表区块链的吞吐能力——在固定时间内能完成的操作量。然而,这一概念不仅仅是简单的计数。

大多数区块链维持两个不同的性能水平。平均TPS反映网络在正常需求下的稳定运行状态。最大TPS则代表峰值能力,即网络在完全压力下的最高承载能力。这一区别很重要,因为实际情况会波动。在价格波动剧烈或重大市场公告期间,交易量可能会突然激增,用户和交易者会同时争相执行订单。

影响TPS转化为实际用户体验的两个技术因素是:第一是原始吞吐量——系统每秒处理的交易数;第二是交易最终确认时间——交易在区块链上被永久确认所需的时间。比特币大约需要一小时完成结算,而现代Layer-1网络则在几秒内实现最终确认。

比较不同区块链架构及其TPS权衡

不同的区块链设计优先考虑不同的价值,这些选择直接影响TPS能力。

比特币是一个选择去中心化优先于速度的典型例子。其架构故意限制TPS在平均约5笔,最高约7笔。自比特币诞生以来,出现了许多提议试图提升这一数字——通过扩大区块大小或修改共识机制。然而,比特币社区大多拒绝这些改进,认为网络的稳定性和不可篡改性比处理速度更重要。

以太坊最初也面临类似限制,通过工作量证明(PoW)机制每秒处理约12-15笔交易。2022年9月的升级到权益证明(PoS)标志着架构的根本变化。升级后,以太坊的理论容量大幅提升,预计在不同实现下能处理2万到10万笔交易每秒。

新兴的区块链采用了不同的理念。Solana以可扩展性为核心设计原则,声称理论最大吞吐量达710,000TPS。虽然测试环境尚未验证这些极限,但Solana持续展现出超过6.5万TPS的性能,性能追踪数据显示其日均最大值超过1050TPS。其区块最终确认时间在21-46秒之间,远优于比特币的小时级别。

项目如何实现高TPS

最快的网络采用多种技术策略以最大化TPS。

SUI于2023年5月3日上线主网,采用验证节点的并行交易处理方式。不是顺序处理交易,而是验证节点同时处理不冲突的交易,大幅提升吞吐能力。该网络声称支持高达125,000TPS,日最大平均值约854TPS。交易验证立即完成,无人工瓶颈。

BNB智能链(BSC)在2023年末实现了378TPS的实际速度。BSC结合智能合约功能和以太坊虚拟机(EVM)兼容性,能托管以太坊应用,同时保持优越的处理速度。这种性能和生态系统的双重优势,使其对迁移自拥堵网络的开发者极具吸引力。

更广泛的生态系统:其他高性能解决方案

2022年后,以太坊值得重新审视。升级到以太坊2.0后,其最大TPS容量比之前的12-15TPS提升了约6600倍。尽管如此,以太坊仍被大量使用,验证了市场对高容量网络的需求,能同时支持复杂应用和微支付。

Ripple的原生加密货币XRP运行在RippleNet架构上,而非传统区块链。RippleNet的架构支持大约50,000TPS,远超SWIFT的能力,也接近许多原生区块链的性能。虽然Ripple曾面临中心化质疑,但其技术性能仍是行业中最快之一。

传统金融与现代区块链之间的性能差距凸显了TPS为何成为如此关键的指标。传统的VISA每秒处理6.5万笔交易,多年来一直是去中心化网络难以企及的天花板。如今,多个区块链网络已超过或接近这一数字,显示行业已大幅成熟。

区块链交易能力的未来

随着加密货币的普及,TPS的需求将持续增长。未来的交易量可能远超今日的峰值,带来新的扩展挑战。然而,从比特币的有限5TPS到Solana声称的71万TPS,技术方案的不断突破证明了可能性。

Layer-2解决方案和侧链提供了额外的扩展途径,有望实现更高的整体交易处理能力。行业不断专注于提升吞吐量和缩短最终确认时间,表明未来TPS仍将是区块链发展的核心指标。

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