要系统的考（kǎo）虑区块链技术可扩展方案，首先必须（xū）理解区块链技术框架，如图所示：

典型（xíng）区块链架构（gòu）

当前主流的区块链（liàn）架构包含六个层级：网络（luò）层、数（shù）据（jù）层、共识层、激（jī）励层、合（hé）约层和应用层。图中将数（shù）据（jù）层和（hé）网（wǎng）络层的位置进行了（le）对（duì）调，主（zhǔ）要用途将在下（xià）一（yī）节（jiē）中详述（shù）。

网络层：区（qū）块（kuài）链网络本质是一（yī）个P2P（Peer-to-peer点（diǎn）对点）的网络，网络中的（de）资（zī）源和服务分散在所有（yǒu）节点上，信息（xī）的（de）传输和服务的实现（xiàn）都直接在节点之间进行，可以无需中间环节和服务器的介（jiè）入。每（měi）一（yī）个节点既接收信（xìn）息，也产生信息，节点之（zhī）间通过（guò）维（wéi）护一（yī）个共同的区块链来同步信息（xī），当一个节（jiē）点（diǎn）创造出新的区块（kuài）后便（biàn）以广播的形式通知其他节点（diǎn），其他节点收到（dào）信（xìn）息后对该（gāi）区块进行验证，并在该区（qū）块的（de）基础上去创建新（xīn）的区块，从（cóng）而达到全网（wǎng）共同维护一个底层（céng）账本（běn）的作（zuò）用。所以网（wǎng）络层会（huì）涉及（jí）到（dào）P2P网（wǎng）络，传播机制（zhì），验证（zhèng）机制等的设（shè）计，显而易见，这（zhè）些（xiē）设（shè）计（jì）都（dōu）能影响到区块信（xìn）息的确认速度，网络层可以（yǐ）作为区块链（liàn）技术可（kě）扩展（zhǎn）方（fāng）案中的一个研（yán）究方向（xiàng）；

数据层：区块链的底（dǐ）层数（shù）据是一个区块（kuài）+链（liàn）表（biǎo）的数据（jù）结构（gòu），它包括数据区块、链式结构、时间戳、哈希函数、Merkle树、非对称加密等设计。其（qí）中数据区块、链（liàn）式结构（gòu）都可（kě）作为区块链技术可扩展（zhǎn）方案对数据层研究时（shí）的（de）改进（jìn）方（fāng）向（xiàng）。

共识层（céng）：它（tā）是让高度分（fèn）散的（de）节点对区块数（shù）据的有效性达到快速共识的基础，主要的共识机制有POW（Proof Of Work工作量证明机制），POS（Proof of Stake权益证（zhèng）明机（jī）制），DPOS（Delegated Proof of Stake委托权（quán）益证明机制（zhì））和PBFT（Practical Byzantine Fault Tolerance实（shí）用拜占庭（tíng）容错）等，它们（men）一（yī）直是区（qū）块链技术（shù）可（kě）扩展（zhǎn）方案中的（de）重头戏。

激励层：它是（shì）大（dà）家常说的挖矿机制（zhì），用来设（shè）计（jì）一定的经济激励模（mó）型，鼓励节点来参与（yǔ）区块（kuài）链的（de）安全验证工作，包括发行机制，分配机制的设（shè）计（jì）等。这（zhè）个层级的改进貌似与区块链可扩展（zhǎn）并无直（zhí）接联系。

合约层：主要是指各种脚本代码（mǎ）、算法机制以及智能合约等。第一代区块（kuài）链严格讲这一（yī）层（céng）是缺失（shī）的（de），所以它们只（zhī）能进行交易，而无法用于（yú）其他的领（lǐng）域或（huò）是进行其他（tā）的逻辑（jí）处理（lǐ），合约层的出现，使得（dé）在（zài）其他领（lǐng）域（yù）使（shǐ）用区（qū）块链成（chéng）为了现实，以太（tài）坊中这部分包括了EVM(以太坊虚拟机)和智能合约两部分。这个层级的改进（jìn）貌似给（gěi）区（qū）块链可扩展（zhǎn）提供（gòng）了潜在的新（xīn）方向，但结构上来看貌（mào）似并无（wú）直（zhí）接联（lián）系。

应用层：它是（shì）区（qū）块（kuài）链的展示层，包括各（gè）种应用场景和案例。如以太坊使用的是truffle和web3-js.区（qū）块链的应用层可以是移动端，web端，或是是融合（hé）进现有的服务器，把当（dāng）前的业务服务（wù）器当成应用层。这个（gè）层级的改（gǎi）进貌似（sì）也给区块链可扩展提（tí）供了潜在的新方向，但结构上来看貌（mào）似并无直接联系。

由此（cǐ）可见，单从结构上（shàng）分析（xī），区块（kuài）链技术可扩（kuò）展方案可以直接（jiē）从网络层（P2P网络、传播机制（zhì）和验证机制（zhì））、数据层（数据区块和（hé）链式结构）以及（jí）共识层（céng）进行（háng）改进达到优化。

以太坊社（shè）区（qū）在区块链可扩展性上曾提（tí）出过（guò）Layer分层改进的概念：Layer 1层改进和Layer 2层（céng）改进（jìn）。Layer 1层改进是指（zhǐ）通过对某条公（gōng）链（liàn）本身的改进（jìn）来提升它的可（kě）扩展性（xìng），即On-Chain链上改进；Layer 2层改进是指不影响该公链本身，通过其（qí）他方（fāng）式来实（shí）现可扩（kuò）展（zhǎn）性的提升，即Off-Chain链（liàn）下改进（jìn）（此处链下的含义（yì）仅仅指脱离该公链），如后文（wén）将（jiāng）会介绍的侧链、跨链和状态通道（dào）等。

在这个理解的基（jī）础上，我们借鉴计算机网络分层（céng）管理（lǐ）、各层标准化（huà）设计的思想（xiǎng），将区块链（liàn）与传统（tǒng）互联网OSI模型结合，建立区块链技术（shù）可扩展方案分层模型三（sān）个一级层级：Layer 0层数据传输层，Layer 1层On-Chain公（gōng）链自（zì）身（底层账本）层和（hé）Layer 2层（céng）Off-Chain扩（kuò）展性（xìng）（应用扩展（zhǎn））层（céng）。在（zài）一级层（céng）级的基（jī）础上，结合（hé）区块链架构（gòu）又可以进一步分（fèn）解（jiě）成七个二级层（céng）级来详细研究，具体如图7的划分：

区块链分层研究构架图