以太坊:以太坊2.0的分片是如何工作的？_DEF

什么是分片？

分片(Sharding)指的是将整个以太坊网络分成许多个小部分(Shards)。每个分片都包含独立的状态、完整的账户系统和智能合约。

分片绝对是最复杂的以太坊扩展解决方案，因此它也被放在了以太坊2.0路线图中的最后一阶段，给开发者充足的时间开发和在生产环境中测试。

在进入分片的技术细节之前，我们首先需要了解节点在以太坊网络中扮演的角色。节点负责验证链上交易并确保交易都遵守区块链共识规则。要做到这一点，最好的方法就是让每个节点都保留一份以太坊交易账本的完整副本，用以验证交易的真实性和完整性。但是以太坊的链上数据一直在快速增长，目前的数据大小已经超过1TB，对于普通人来说保存完整的数据副本是不切实际的。

腾讯游戏部门发布多个Web3.0区块链相关职位招聘信息 部分职位需应聘者熟知比特币、以太坊等运行理论:金色财经消息，腾讯游戏部门发布Web3.0区块链相关职位招聘信息，其中涉及区块链底层研发工程师、区块链智能合约开发工程师、区块链前端开发工程师、区块链数据开发工程师、区块链数据科学工程师、区块链产品运营—DAO中人等职位空缺。部分职位需要相关应聘者熟知比特币、以太坊等区块链网络的运行理论等，熟练掌握EVM原理以及Solidity智能合约语言和开发库，具有实际操作经验等。（腾讯招聘网站）[2022/4/18 14:31:24]

以太坊未确认交易为147,756笔:金色财经消息，据OKLink数据显示，以太坊未确认交易147,756笔，当前全网算力为493.65TH/s，全网难度为6.68P，当前持币地址为60,801,010个，同比增加47,876个，24h链上交易量为2,231,106.16ETH，当前平均出块时间为13s。[2021/7/21 1:07:42]

以太坊的瓶颈

这就导致了一个大问题：如果以太坊全节点的运营成本过高，运营全节点的人数就会越来越少，网络将更容易受到中心化的影响。

同时，如果每笔交易都需要通过所有节点验证，那以太坊也将难以实现可拓展性，分片将是这些问题的终极解法。

报告：以太坊DeFi项目交易量比去年增加近800％:金色财经报道，分析网站DappReview发布的新报告显示，过去一年DApp交易量激增，基于以太坊的DeFi项目处于领先地位。报告显示，在2020年第一季度发生的DApp交易数量比2019年同期增长了10倍。2020年第一季度，超过12个区块链的交易量略低于80亿美元，增长超过82%。此外，EOS、Tron和以太坊网络占DApp交易的99％。报告称，基于以太坊的DeFi项目表现突出，交易量比去年增加了近800％。这些DeFi项目大多数都使用ERC-20代币而不是ETH。[2020/4/9]

分片与状态通道和plasma等拓展解决方案不同的是，分片不会将任何交易数据放到链下处理。分片只是将链上数据分成很多个部分，节点就不需要处理网络上的所有交易，而只要处理某一个片区的交易。分片也引发了一个讨论，分片后还能保障区块链的安全吗？

动态 | 以太坊未确认交易41263笔:据Etherscan.io数据显示，以太坊未确认交易41263笔。当前挖矿难度2447.65 TH，交易处理能力7.7 TPS。截至目前以太坊全球均价为162.78美元，最近24小时涨幅为0.85%。[2019/10/25]

分片的优势

迄今为止，还没有任何区块链网络可以同时实现以下三个特性：去中心化、可扩展性、安全，这被称为区块链不可能三角。所以，分片可以看做是在这个三难困境前提下，相对牺牲了一部分安全性的情况下，解决以太坊可拓展性的解决方案。

在每一个分片中，将会周期性地随机挑选出一批公证人(Notaries)用于验证区块，相当于PoW链中矿工的角色。然后以太坊主链上将会有一个委员二次检验这些区块的真实性(Validity)。每个分片的出块方式和块之间的排列方式与主链是完全一样的。

每个分片都以默克尔树的形式与以太坊主链相关联，两者之间的链接也是加密的。每个分片都可以充当独立的区块链。每个分片上的用户都有自己的账户余额，与以太坊主链无关，只能用于与用一个分片上用户间交易。

对于以太坊分片最简单的理解方式就是，想象以太坊链被分裂成数千座岛屿，每个岛屿有自己的特色，也是主权独立的。如果他们想联系其他岛屿，将需要使用某种特定协议。每个分片独立存储了该分片上的交易信息，但是在需要时又可以随时返回主链。

分片的挑战

虽然分片在理论上听起来很不错，但也存在许多潜在的攻击途径。一种特定的攻击是单分片接管攻击(Single-shardtakeoverattack)。这种攻击的方式是，攻击者接管了某一分片中的大多数出块者，创建了一个提交不实交易信息的恶意分片。

以太坊核心开发人员提出了随机抽样检查的应对方法，这个解决方案目前还在积极开发中。

分片在权益证明链上比在工作量证明链上更容易实现。因为权益证明链上本来就已经有活跃的验证者，这些验证者可以被进一步随机指派到不同的分片中去。而在工作量证明中则无法阻止矿工向特定分片贡献算力。如果矿工可以选择他们想要验证的分片，他们就可以联合起来共谋作恶。

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作者|district0x

翻译&校对|林芒果

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