區塊鏈:解析 | 分片技術將如何實現區塊鏈擴容_比特幣

在本文中，我們將以以太坊區塊鏈上的分片技術為例，分析分片技術將如何實現區塊鏈擴容。

在本文中，我們將以以太坊區塊鏈上的分片技術為例，分析分片技術將如何實現區塊鏈擴容。

眾所周知，目前最常用的區塊鏈是以太網，所以理解為什么以太坊開發者社區希望在以太坊上采用分片技術，將有助于理解分片技術是什么，以及分片技術為什么是一個受歡迎的擴容解決方案。

ETHGasStation表示，在以太坊網絡中，將交易添加到以太坊區塊鏈大約需要1.78分鐘，生成一個新區塊需要32秒，平均每秒處理15-20筆交易。可以看出，以太坊生態系統是一個對礦工有利，而非對用戶有利的環境，如果用戶想要優先處理他們的交易，就必須提高該筆交易的gas費用。

V神：預測市場的結果解析層和市場層正在分離:V神在推特表示，預測市場正在分離：結果解析層（如果發生某些事件，給1美元的代幣，沒有發生返回0代幣）與市場層（如何交易這些代幣）分離。[2020/9/26]

低吞吐量、高延遲和高交易費用是當前以太坊面臨的主要問題，一些對擴展性有要求的服務和應用不太適合采用以太坊網絡。以太坊吞吐量低的主要原因是每個節點都要處理系統中的所有交易。

分片技術是什么？

簡單地說，分片是一種分區方法，將計算工作量和存儲工作量分布到P2P網絡上，這樣每個節點就不負責處理整個網絡的所有交易，而是只處理自己本分區的信息。

為了進一步了解分片，我們從實現分片最簡單的方式開始講，V神在他的文章中將這種方式稱為“scalingbyathousandaltcoins”。

分析 | 資金流入榜首DASH盤面解析:在過去24小時中，DASH在各主流幣中非常強勢，資金凈流入31.97億人民幣。從圖中可以看出，DASH目前4小時走勢處于上升楔形三角中，底部不斷抬高，100均線上穿長期200均線，表明近期壓力位將會上移，并且MA100和MA 200將會對幣價起到支撐作用，不過目前兩均線的缺口在收窄，說明近期上沖動能在逐步減弱，RSI顯示進入超買區域，短期有回撤蓄勢的需求，上方壓力95，下方支撐89，收盤若站穩89上方，還會有上漲空間，反之幣價可能回撤至三角底部$75附近尋求支撐。利好消息面，區塊鏈支付服務PolisPay宣布與Dash合作，將支持其萬事達卡借記卡。[2019/3/13]

在這個分片方式中，我們不會只運行單條區塊鏈，而是運行多條區塊鏈，并且不是將每條鏈稱為區塊鏈，而是稱為shard。每個分片都會擁有獨立的驗證者或節點網絡，即通過PoW機制挖礦或者質押投票機制來驗證交易和生成區塊的網絡參與者。

動態 | 日本Catabira推出基于區塊鏈的數據解析平臺:據Prtimes消息，日本信息服務商Catabira宣布推出基于區塊鏈的商業服務級數據解析平臺Catabira Insights For Blockchain，將利用區塊鏈技術不可篡改的特性保證調查數據的真實性。[2018/11/8]

分片技術面臨的一些主要挑戰

在嘗試使用分片技術中，我們發現的第一個問題是，由于每個分片都有自己的驗證者，單個片區的安全性就會比整條鏈更差。例如，一條有X個驗證者且沒有分片的區塊鏈，決定硬分叉成一條有分片的鏈，并將X個驗證者分攤到10個片區中，那單個片區中的驗證者數量就是X/10個，因此只需要控制總驗證者數量的5.1%就可能破壞一個分片。

前美聯儲理事Kevin Warsh：從美國經濟政策角度解析比特幣價格波動: 前美聯儲理事、斯坦福大學胡佛研究所杰出訪問學者Kevin Warsh今日撰文，從政府經濟政策角度解讀了比特幣價格波動的原因。對于2017年BTC價格的狂飆，Warsh認為：1.特朗普上臺后推出的減稅等寬松政策持續刺激美國經濟增長，繼而帶來的通貨膨脹預期促使美國加息進度超預期，比特幣成為規避法幣貶值的避風港；2.特朗普政府貿易保護政策致使美元在2017年貶值12%，投資者尋求比特幣規避貶值；3.據去年10月、11月調查，美國民眾對政府的信任度下降14個百分點達到33%，而美元正是建立在公眾對政府信任的基礎上。而對于今年以來比特幣價格的大幅波動，是因為投資者正在調整對政府政策的預期，新任美聯儲主席也在重新考慮如何更好地實施貨幣政策，同時也在考慮推出自己的加密貨幣。[2018/3/8]

我們遇到的第二個問題是:“由誰來為每個分片選擇驗證者？”對于一個壞的參與者來說，如果所有5.1％的驗證者都在同一個分片中，則控制5.1％的驗證者會造成不好的情況。如果驗證者無法選擇驗證哪個分片，則控制5.1％驗證者的參與者極不可能在同一分片中獲得所有驗證者，從而大大降低了它們破壞系統的能力。

實際上，幾乎所有的分片設計都依賴于某種隨機性來為分片分配節點，且隨機性和驗證者分配都需要不針對任何特定分片的計算。為了實現這種計算，幾乎所有現有的設計都包含一條單獨的區塊鏈，負責執行維護整個網絡所需的操作。

這個鏈在以太坊中稱為信標鏈，負責生成隨機數、為分片分配節點、接收分片的信息更新、處理權益證明和其他各種功能。

信標鏈也有一些不足之處。因為信標鏈需要做一些記賬計算工作,且這些計算量是與系統中分片的數量成正比的，所以分片數量越多，信標鏈的計算工作量就越大。這就出現了與沒有使用分片網絡時的同樣問題：低吞吐量和高延遲，所以分片網絡存在一個與生俱來的可擴展性限制的問題。

但是，分片網絡的結構確實對節點的任何改進都具有乘法效應。因為任何提高節點效率的提升都會使節點能更快地處理交易，如果運行網絡的所有節點處理交易的速度都變成4倍，那每個分片能夠處理的交易量將是之前的4倍，且信標鏈能夠維持的分片數量也將是之前的4倍。由此來看，整個系統的吞吐量將變成之前的4x4=16倍。

如何將數據分割為碎片?

讓我們先看看節點在區塊鏈上主要執行那些事務：

1.處理/驗證交易

2.將經過驗證的交易和已完成的區塊傳播給其他節點

3.存儲所有交易的歷史

隨著網絡的發展，節點需要能夠跟上網絡的需求，從而隨著網絡的發展而增長；

1.隨著需要處理的交易的數量不斷增長，要求每個節點增加更多的計算能力

2.隨著需要中繼的交易的數量不斷增長，節點在中繼交易和區塊時需要更多的網絡帶寬；

3.隨著狀態的增多，節點在存儲數據時需要更多的存儲空間。

從這三點可看出，無論每秒的交易量和中繼的交易量是否增加，數據存儲都會增加。

雖然很多人提議過對存儲進行分片，而不是對交易處理進行分片，但是有一些項目已經實現了對交易處理的分片，最常見的分片類型被稱為“狀態分片”，在狀態分片中，每個分片中的節點都在搭建自己的分片鏈，這條鏈包含的交易只會影響該分片全局狀態中本地的狀態。這意味著分片中的驗證著只需要存儲本地的狀態，并且只需執行和中繼那些影響本地狀態的交易。

來源|hackernoon

作者|TiaanWolmarans

翻譯|頭等倉Annie

編譯|頭等倉AlonsoChen

文章版權屬原作者，翻譯由頭等倉提供，任何轉載請保留前言信息。

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