区块链:解析 | 分片技术将如何实现区块链扩容_以太坊

在本文中，我们将以以太坊区块链上的分片技术为例，分析分片技术将如何实现区块链扩容。

在本文中，我们将以以太坊区块链上的分片技术为例，分析分片技术将如何实现区块链扩容。

众所周知，目前最常用的区块链是以太网，所以理解为什么以太坊开发者社区希望在以太坊上采用分片技术，将有助于理解分片技术是什么，以及分片技术为什么是一个受欢迎的扩容解决方案。

OKX建立行业BRC-20解析新标准:5月16日消息，据OKX官方公告，OKX正式建立行业BRC-20解析新标准，该标准已通过安全审计机构慢雾的安全审计，旨在逐步完善和增强BRC-20生态的完整性和稳健性。

据悉，OKX持续关注并投入BRC-20基础设施建设，OKX Web3钱包即将上线Ordinals交易市场，是首个支持Ordinals代币及NFT交易的多链钱包。OKX此前已与UniSat达成官方合作支持双重验证，并上线首个BRC-20浏览器。[2023/5/16 15:06:48]

ETHGasStation表示，在以太坊网络中，将交易添加到以太坊区块链大约需要1.78分钟，生成一个新区块需要32秒，平均每秒处理15-20笔交易。可以看出，以太坊生态系统是一个对矿工有利，而非对用户有利的环境，如果用户想要优先处理他们的交易，就必须提高该笔交易的gas费用。

声音 | 鲁春丛：推动区块链的创新技术在标识解析中深度应用:据中国信通院官网，8月15日，在中国工业互联网标识大会上，工业和信息化部信息通信管理局副局长鲁春丛演讲表示，大力推进标识解析技术，标准研制，搭建规模性基础技术创新以实验的环境，联合产学研用各方面力量，促进新型标识体系的研制，推动区块链的创新技术在标识解析中深度应用。据介绍，标识解析体系是工业互联网的核心基础设施，是新一代互联网的“中枢神经”。[2019/8/18]

低吞吐量、高延迟和高交易费用是当前以太坊面临的主要问题，一些对扩展性有要求的服务和应用不太适合采用以太坊网络。以太坊吞吐量低的主要原因是每个节点都要处理系统中的所有交易。

分片技术是什么？

简单地说，分片是一种分区方法，将计算工作量和存储工作量分布到P2P网络上，这样每个节点就不负责处理整个网络的所有交易，而是只处理自己本分区的信息。

动态 | EOS疑似将推出基于EOS的HandShake DNS解析服务:EOS疑似将推出基于EOS 的 HandShake DNS解析服务，一位开发者的Github显示正在开发EOS-handshake服务。Cosmos社区总监Chjango Unchained4月30日发推表示发现EOS开发者正在复用 Handshake 的开源代码。EOS或许会加入域名解析服务，生态会进一步扩大。（IMEOS）[2019/4/30]

为了进一步了解分片，我们从实现分片最简单的方式开始讲，V神在他的文章中将这种方式称为“scalingbyathousandaltcoins”。

在这个分片方式中，我们不会只运行单条区块链，而是运行多条区块链，并且不是将每条链称为区块链，而是称为shard。每个分片都会拥有独立的验证者或节点网络，即通过PoW机制挖矿或者质押投票机制来验证交易和生成区块的网络参与者。

动态 | 日本Catabira推出基于区块链的数据解析平台:据Prtimes消息，日本信息服务商Catabira宣布推出基于区块链的商业服务级数据解析平台Catabira Insights For Blockchain，将利用区块链技术不可篡改的特性保证调查数据的真实性。[2018/11/8]

分片技术面临的一些主要挑战

在尝试使用分片技术中，我们发现的第一个问题是，由于每个分片都有自己的验证者，单个片区的安全性就会比整条链更差。例如，一条有X个验证者且没有分片的区块链，决定硬分叉成一条有分片的链，并将X个验证者分摊到10个片区中，那单个片区中的验证者数量就是X/10个，因此只需要控制总验证者数量的5.1%就可能破坏一个分片。

动态 | 浙江大学携手剑桥大学发布区块链生态深层解析报告:近期，浙江大学互联网金融研究院携手剑桥大学新兴金融研究中心发布区块链生态深层解析报告《Distributed Ledger Technology Systems-A Conceptual Framework》的中文版——《分布式账本技术系统:一个概念框架》。浙大AIF副院长杨小虎指出，该报告不仅阐明了如何识别DLT系统，分析和比较现有的DLT系统，还通过六个实例为新系统设计提供有用的借鉴。[2018/8/17]

我们遇到的第二个问题是:“由谁来为每个分片选择验证者？”对于一个坏的参与者来说，如果所有5.1％的验证者都在同一个分片中，则控制5.1％的验证者会造成不好的情况。如果验证者无法选择验证哪个分片，则控制5.1％验证者的参与者极不可能在同一分片中获得所有验证者，从而大大降低了它们破坏系统的能力。

实际上，几乎所有的分片设计都依赖于某种随机性来为分片分配节点，且随机性和验证者分配都需要不针对任何特定分片的计算。为了实现这种计算，几乎所有现有的设计都包含一条单独的区块链，负责执行维护整个网络所需的操作。

这个链在以太坊中称为信标链，负责生成随机数、为分片分配节点、接收分片的信息更新、处理权益证明和其他各种功能。

信标链也有一些不足之处。因为信标链需要做一些记账计算工作,且这些计算量是与系统中分片的数量成正比的，所以分片数量越多，信标链的计算工作量就越大。这就出现了与没有使用分片网络时的同样问题：低吞吐量和高延迟，所以分片网络存在一个与生俱来的可扩展性限制的问题。

但是，分片网络的结构确实对节点的任何改进都具有乘法效应。因为任何提高节点效率的提升都会使节点能更快地处理交易，如果运行网络的所有节点处理交易的速度都变成4倍，那每个分片能够处理的交易量将是之前的4倍，且信标链能够维持的分片数量也将是之前的4倍。由此来看，整个系统的吞吐量将变成之前的4x4=16倍。

如何将数据分割为碎片?

让我们先看看节点在区块链上主要执行那些事务：

1.处理/验证交易

2.将经过验证的交易和已完成的区块传播给其他节点

3.存储所有交易的历史

随着网络的发展，节点需要能够跟上网络的需求，从而随着网络的发展而增长；

1.随着需要处理的交易的数量不断增长，要求每个节点增加更多的计算能力

2.随着需要中继的交易的数量不断增长，节点在中继交易和区块时需要更多的网络带宽；

3.随着状态的增多，节点在存储数据时需要更多的存储空间。

从这三点可看出，无论每秒的交易量和中继的交易量是否增加，数据存储都会增加。

虽然很多人提议过对存储进行分片，而不是对交易处理进行分片，但是有一些项目已经实现了对交易处理的分片，最常见的分片类型被称为“状态分片”，在状态分片中，每个分片中的节点都在搭建自己的分片链，这条链包含的交易只会影响该分片全局状态中本地的状态。这意味着分片中的验证着只需要存储本地的状态，并且只需执行和中继那些影响本地状态的交易。

来源|hackernoon

作者|TiaanWolmarans

翻译|头等仓Annie

编译|头等仓AlonsoChen

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