ETH:V神提到的作為以太坊可擴展性未來的分片是什么？_區塊鏈

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（Sharding）。

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。

動態 | V神提出可通過及時探測器解決51%攻擊問題:以太坊創始人V神（Vitalik Buterin）認為51%攻擊問題可以通過及時探測器（timeliness detectors）來解決。V神提出的新概念解決了三個挑戰，因為它允許活躍的區塊鏈用戶就三個至關重要的問題達成一致：

1. 是否已經發生了“足夠嚴重的”51%攻擊；

2. 要聚合的“正確”鏈是什么；

3. 哪些驗證器應該為攻擊負責。

這個分析將通過隨機挑選的驗證者進行。相關人員會檢查每個區塊的時間戳，看看它是否“準時”出塊。因此，只有那些“準時”出塊的區塊才會通過驗證者的簽名重新廣播到主網上。（U.Today）[2020/2/14]

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 Ultima Online。

動態 | V神提出一個無需委員會的可擴展數據鏈模型:以太坊創始人V神今日在Ethereum研究論壇上主持了一場討論，在這場討論中，他通過無欺詐證明的數據可用性證明概述了一個無需委員會的可擴展數據鏈模型。根據V神的說法，無欺詐證明的數據可用性檢查方案保留了傳統非切分區塊鏈的更多特性。他還提出了一種可能的設計，其中包括一個現有的基礎鏈，“類似于以太坊式不可伸縮的區塊鏈，任何人都可以將交易發布到該區塊鏈。”在這里，用戶將能夠支付費用并發送包含數據承諾的一種特殊類型的事務，區塊提議者/礦工隨后可以在該事務上進行數據可用性檢查，以驗證數據是否可用。V神還擴展了如何僅接受通過每個可用性檢查的塊，以及數據可用性采樣將“完全且絕對出于安全性”的依據。（AMBCrypto）[2020/1/6]

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（這意味著有很多個平行的“游戲世界”）。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。

動態 | V神提出數據遷移新方法 或使以太坊1.0更快過渡到2.0:在12月23日的Ethresear.ch提案中，以太坊聯合創始人Vitalik Buterin提出了一種將數據遷移到以太坊 2.0的更快方法，這意味著期待已久的升級可能比預期的要快。Buterin描述了一種消除Ethereum 1.0當前工作證明區塊鏈的方法，這將允許項目“加速進度”與Ethereum 2.0的信標鏈合并。據悉，以太坊2.0是一個多年的項目，它經常面臨延遲。目前還不清楚這一過渡將在何時實施。（CryptoBriefing）[2019/12/24]

什么是區塊鏈領域里的分片？

V神提出了鏈交叉鏈接來實現他早前提出的最小分片規范:據trustnodes消息，V神提出了鏈交叉鏈接來實現他早前提出的最小分片規范。簡單地說，這是在試圖將主鏈與分片鏈連接起來。V神說他們的想法是，有兩種類型的交叉連接，一種是從主鏈到分片，另一種是從分片到主鏈。一個從分片到主鏈的鏈接必須由一個委員會簽署，而該委員會的責任是證明自上一次為該分片建立的交叉鏈接以來所有分片塊的可用性。一旦建立了S2MC鏈接，主鏈的有效性就取決于該分片鏈的有效性，如果一個主鏈包含一個無效的分片鏈塊的鏈接，那么整個主鏈就會被認為是無效的。它似乎表明簡單的規格實際上可能有點整體性。[2018/4/30]

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（比如確認交易、運行 DApp 等）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（比如 150 筆待確認交易），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（礦工），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（80 個）可以并行處理各自分區里的待確認交易（150 筆），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（80 個節點）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（類似垮鏈），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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