以太坊:V神提到的作為以太坊可擴展性未來的分片是什么？_BenjiRolls

4月7日，V神的網站更新了一篇名為《分片為何如此出色：揭開技術屬性的神秘面紗》的文章，其中提到：分片是以太坊可擴展性的未來，它將是幫助生態系統每秒支持數千筆交易，并允許世界上大部分地區以可承受的成本定期使用該平臺的關鍵。

你或許也知道，限制目前區塊鏈技術大規模落地應用的一個很重要因素就是性能，這也是為什么很多傳統互聯網從業者不太看好區塊鏈技術的一個原因。那么，如何解決區塊鏈的性能問題呢？其中的一個解決方案就是分片技術。

什么是分片？

分片是數據庫分區的一種形式，也稱為水平分區，即將一個大的數據庫切分成很多小的、可處理的部分，從而提高性能，縮短響應時間。

V神提出將The Graph作為一種可能的數據存儲解決方案:11月30日消息，據雅虎財經報道，V神提出將TheGraph作為一種可能的數據存儲解決方案，計劃利用高度可伸縮的ZK-rollups來徹底改變以太坊2.0網絡吞吐量。V神認為只有通過大規模采用ZK-rollups才能解決以太坊網絡GAS費用過高問題。不管是短期和中期，還是長期來看，Rollups都是以太坊唯一無需信任的擴展解決方案。[2021/11/30 12:41:18]

分片并不是一個新的概念，早在90年代后期就出現在了傳統的中心化數據庫管理中。這個概念的流行，要歸功于一個多玩家同時在線玩的角色扮演游戲UltimaOnline。

V神提出在二層生態轉移NFT的跨Rollup NFT包裝和遷移思路:9月7日消息，以太坊創始人Vitalik Buterin在以太坊研究論壇發文《跨Rollup NFT包裝和遷移》，提出能夠在整個二層生態中轉移 NFT的思路。

他表示，NFT將在一個Rollup中注冊，可以通過創建Wrapper NFT在其他二層方案中進行跨鏈。具體過程為：在Rollup A中，將NFT發送到Wrapper管理器合約，指定目標Rollup和初始所有者鎖定合約，然后在儲存中保存一條記錄，并給NFT分配新的序列號R。在Rollup B中，任何人都可以使用Rollup B上的Wrapper管理器合約中指定源Rollup和序列號，創建包裝NFT。當NFT取回時，當前所有者必須將其發送回Wrapper管理器，從帶有序列號R、源Rollup的初始所有者中解除包裝，將NFT交給新的所有人。NFT取回會有時間延遲，因為Optimistic Rollup狀態根需要大約1周的時間延遲才能最終確定，以便收據可以被驗證。到目前為止，更快地進行多條鏈間的跨鏈，唯一的辦法是進行多層包裝。[2021/9/7 23:06:29]

在這個游戲中，開發者將玩家分配到不同的服務器來緩解流量壓力。商業上，一個普遍的分片案例就是將用戶信息的數據庫按照地理位置劃分，同一個區域的用戶信息放在一起，存到單獨的服務器中。

V神提議對以太坊未來的分片和歷史訪問進行預編譯:Vitalik Buterin（V神）發文研究對未來的分片和歷史訪問進行預編譯。V神在文章中表示，當前以太坊設計中的向后兼容性挑戰之一是，歷史訪問需要在EVM中驗證Merkle證明，該證明假設區塊鏈將永遠使用相同的格式和相同的密碼。分片增加了這一點的重要性，因為用于rollups的欺詐證明和有效性證明需要指向分片數據的指針。V神提出了一種更加面向未來的方法：我們可以添加執行驗證特定類型證明的抽象任務的預編譯，而不是要求在EVM中驗證歷史和分片的證明。如果將來更改格式，預編譯邏輯將自動更改。預編譯甚至可以具有條件邏輯，用于驗證轉換前slots的一種證明和轉換后slots的另一種證明。[2021/6/13 23:33:43]

什么是區塊鏈領域里的分片？

區塊鏈就相當于一個數據庫，每一個節點都相當于一個獨立的服務器。正常情況下，這些節點每次只有一個節點能獲得記賬出塊的權利，剩下沒獲得出塊權的節點相當于做了“無用功”，白白浪費了算力。

如果將分片技術運用到區塊鏈中，就相當于將區塊鏈網絡里的所有待處理任務進行分解，全網的節點也進行分組，每一組同時處理一個分解后的任務，這樣就從原先單一節點處理全網的所有任務變成了多組節點同時并行處理。

舉個例子，假設目前以太坊上有8,000個節點，全網待確認的交易是15,000筆。以太坊每秒能處理7-15筆交易，正常情況下至少需要1000秒才能處理完這些待確認的交易，當然處理的過程中又會有新的待確認交易產生。

如果采用分片技術，將8,000個節點分成100組，每組80個節點，這15,000筆待確認交易分成100個分區，每個分區150筆，那么，每組節點可以并行處理各自分區里的待確認交易，這樣最快10秒鐘就可以全部處理完那15,000筆待確認交易。

從這個例子中，我們可以看到，分片技術可以大幅提高區塊鏈的性能。

分片技術潛在的風險

那么，分片技術有沒有缺陷呢？答案是肯定的。

分片技術雖然能在一定程度上解決區塊鏈的性能問題，讓區塊鏈更具有可擴展性，但也存在兩個缺陷。

一個是分區后，不同區的通信問題。上面的例子，將以太坊網絡分成100個分區，每個分區都是獨立的，相當于有100條獨立的、平行的以太坊區塊鏈，每條都由一組礦工維護和確認交易。

這100條獨立的以太坊區塊鏈并不能相互通信，如果要通信，勢必要增加跨分區的通信機制，這會增加區塊鏈的復雜性，開發難度也會提高。

第二個是區塊鏈的安全性。還是上面的例子，在未分片之前，以太坊網絡是8,000個節點組成的算力，分成100個分區后，每個分區相當于一條獨立的以太坊區塊鏈，算力下降到80個節點組成的算力。

此時，對其中一個分區進行51%算力攻擊就容易很多。控制了一個分區，攻擊者就可以在這個分區內做惡，篡改交易。

以太坊基金會計劃將分片技術作為以太坊2.0的升級內容之一。以太坊如何解決分片技術的上述2個缺陷，我們拭目以待。

除了性能問題，你覺得目前的區塊鏈技術還存在哪些問題？歡迎在留言區分享。

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