要系统的考虑区块（kuài）链技（jì）术可扩展方案，首（shǒu）先必须（xū）理解区块链（liàn）技（jì）术框架，如图所示：

典型（xíng）区块链架构

当前主流的区块链架构包含六个层（céng）级：网络层、数据层、共（gòng）识层、激励层、合约层和（hé）应用层。图中将数据层和网络层的位（wèi）置进行了对调，主要用途将在下一节中详（xiáng）述。

网（wǎng）络层：区块（kuài）链网络本质是（shì）一个P2P（Peer-to-peer点对点）的网络，网络中的资（zī）源和服务分散（sàn）在所有节（jiē）点上，信息的传输和（hé）服务的实（shí）现（xiàn）都（dōu）直（zhí）接在（zài）节点（diǎn）之间进行，可以无需（xū）中间环节和服（fú）务器的（de）介入。每一个节点既接（jiē）收信（xìn）息，也产生信息，节点之间通过维护一个（gè）共同的区块链来同步信息，当一（yī）个节点（diǎn）创造出新的区块后便以广播的形式通知其他节点，其他节点收到信息后对该区块进行验证，并在该区块的基础上去创建新的区（qū）块（kuài），从而达到全网（wǎng）共同维（wéi）护一个底层账（zhàng）本的作（zuò）用。所以网络层会涉及（jí）到P2P网络，传（chuán）播机制，验证机制等的设计，显而易见，这些设计都（dōu）能影响到区块信息的确认速度，网络层可以作为区块链（liàn）技术可扩展方案中的一个研究方（fāng）向（xiàng）；

数据层：区块链的底层数据是一个区块+链表（biǎo）的数据结构，它包括数据区（qū）块（kuài）、链（liàn）式结（jié）构（gòu）、时间戳、哈希函数、Merkle树、非对称加密等设计。其（qí）中数据区块、链式结（jié）构都（dōu）可（kě）作为区块链技术（shù）可扩（kuò）展方案对（duì）数（shù）据（jù）层研究时的改进方（fāng）向。

共识层（céng）：它是让（ràng）高度分（fèn）散（sàn）的节（jiē）点对区块数据的有效性（xìng）达到快（kuài）速共识的基础，主（zhǔ）要的共识机制有POW（Proof Of Work工作量证（zhèng）明机制），POS（Proof of Stake权益证明机制），DPOS（Delegated Proof of Stake委（wěi）托权益证明机制）和（hé）PBFT（Practical Byzantine Fault Tolerance实用拜占庭容错）等，它们一（yī）直是区块链技（jì）术可扩展方案中的重头戏。

激励层：它是大家（jiā）常说的挖矿（kuàng）机制，用来（lái）设计一定的经济激励模型，鼓励节点（diǎn）来参与区块链的（de）安全验证（zhèng）工（gōng）作，包括发行机制，分（fèn）配机制（zhì）的（de）设计等。这个层级（jí）的改进貌（mào）似与区块链可扩展并（bìng）无直接联系。

合约层：主要是指各种（zhǒng）脚（jiǎo）本（běn）代码、算法机制以及智能合约（yuē）等。第（dì）一代区（qū）块链严格讲这一层是缺失的（de），所以它们只（zhī）能（néng）进行交易，而无法用于其他的领（lǐng）域或是（shì）进行（háng）其他的逻（luó）辑处理，合约层的（de）出现，使得在其他领域使（shǐ）用区块链成为了现实，以太坊中这部分包括了EVM(以（yǐ）太坊虚拟机)和智能合约两部（bù）分。这个层级的改进貌似给区块链可扩展提（tí）供了潜在的（de）新方向，但结构（gòu）上来看貌（mào）似并无直接（jiē）联系。

应用层：它是（shì）区块链的展示层，包括（kuò）各种应用场景和案例。如以太坊（fāng）使用的是truffle和web3-js.区块链的应（yīng）用层（céng）可以是移动（dòng）端（duān），web端，或是是融（róng）合进现有（yǒu）的服务（wù）器，把当前（qián）的业务（wù）服（fú）务器当成应用层（céng）。这个层级的改进貌似也给区块链可扩展提供了潜在的新方向，但（dàn）结构上来看（kàn）貌似并无直（zhí）接联系。

由此可见，单从结（jié）构上分析，区块链技术可扩展方（fāng）案可以直接从网络层（P2P网（wǎng）络、传播机制（zhì）和验证机制）、数据层（数据区块和链式结构（gòu））以及共识（shí）层进行改进达到优化。

以太坊社区（qū）在（zài）区块（kuài）链可（kě）扩展性上（shàng）曾提出（chū）过Layer分层（céng）改进的概念：Layer 1层改进和Layer 2层（céng）改进。Layer 1层改（gǎi）进是指通过对某条公链本身（shēn）的改（gǎi）进来提升它的可（kě）扩（kuò）展性，即On-Chain链上改进（jìn）；Layer 2层改（gǎi）进是指不影响该公（gōng）链本身，通过其他方式来（lái）实现可扩展性的提升，即Off-Chain链下改进（此处链下的含义仅（jǐn）仅指脱离（lí）该公链（liàn）），如（rú）后文将会（huì）介绍的（de）侧链、跨链和状态（tài）通道等。

在这个理解的基础上，我们借鉴计算机网（wǎng）络分层管（guǎn）理、各层标准化设计的思（sī）想，将区块链与传统互（hù）联（lián）网OSI模型结（jié）合，建立区块链（liàn）技（jì）术可（kě）扩展方案分层模型三个一级（jí）层级：Layer 0层数据传（chuán）输层，Layer 1层On-Chain公（gōng）链自身（shēn）（底层账本）层（céng）和Layer 2层Off-Chain扩展性（xìng）（应用扩展）层。在一（yī）级层级的基（jī）础上，结（jié）合区块链架（jià）构又可以进一步分解成（chéng）七（qī）个二级层级来详（xiáng）细研究，具（jù）体如图7的划分：

区块链分层研究构（gòu）架图（tú）