Elron:不牺牲安全下的分片扩展

前言：对于区块链来说，去中心化的本质是要达成安全。因此，去中心化是其根本属性，是不能被妥协的一个属性。那么，如何在不牺牲安全的情况下实现扩展？目前来看，分片是一条少有的能够兼顾安全和扩展性的道路。本文作者RomiKumar以Elrond为例，框架性地分析了兼顾安全的分片扩展路径。本文由“蓝狐笔记”社群的“Cipher”翻译。

当你将一个大型数据库划分为许多更小、更快且更易于管理的部分时,它在外行术语中被称为"分片"。这只是意味着你有一个大数据库,你分解成许多小型的数据库,可以在许多服务器上扩散。

关于区块链验证机制的实现问题，人们有些过度担心了。通过分片,验证过程只会得到加强。通过这一过程,只有相当小的一组节点(又名分片，而不是整个网络节点)将对每个交易进行验证。

在区块链的情况下,场景并没有那么复杂。区块链网络在逻辑上被划分为多个较小的节点或分片。当用户创建交易时,分片的验证将由分片组中的节点执行。然而，有些比普通的分片更聪明更有潜力的东西,它的名字叫自适应状态分片。

使用自适应状态分片技术，每个分片每秒能够进行3750笔以上的交易，如Elrond。

alETH池黑客：不想毁了项目，我比你们所有人都聪明:金色财经报道，根据链上数据，Curve Finance黑客已向Alchemix Finance返还了4,820alETH，价值850万美元。该黑客在一笔交易附言中表示：“我看到了一些荒谬的观点，所以我想澄清一下，我退还资金不是因为你们能找到我，而是因为我不想毁了你的项目，也许这对很多人来说是很多钱，但对我来说不是，我比你们所有人都聪明”。

金色财经曾报道，Curve最初于8月3日要求黑客归还资金。黑客做出回应，要求Curve确认0xbabe的地址。[2023/8/5 16:20:02]

为什么叫自适应？

当吞吐量增加时,新的分片会自行激活,这都得益于其自适应特性,在区块链中实现线性的可伸缩性。

该网络已开发近两年。与此同时,人们对区块链的兴趣也在增加,因此投入的资源也在增加;因此,在现有的基础设施上,特别是以太坊已经有了令人难以置信的发展。网络基础架构的第三个支柱是互操作性。

其区块链服从以太虚拟机(EVM)。由于以太坊一直是许多独立区块链开发人员的基础,因此对于试图寻求扩展性的已有项目来说，该网络将是最具吸引力的解决方案。为了进一步简化项目利用以太坊网络的流程,Elrond区块链提供了与以太坊ERC-20代币标准的反向兼容性。

知情人士：美财政部正探讨是否有权审查马斯克440亿美元收购推特交易:11月2日消息，据知情人士报道，埃隆·马斯克440亿美元收购推特的协议条款显示，大型外国投资者将有权获得有关推特财务状况的机密信息，可能还有推特用户的信息。 知情人士称，鉴于马斯克与外国政府和投资者的关系，美国财政部官员开始探讨他们是否拥有对这笔收购展开调查的法律授权。（《华盛顿邮报》）[2022/11/2 12:09:04]

该网络在真正去中心化的网络中提供可扩展性、安全性和互操作性。该项目的测试网络将很快上线,开发者将有一个早期的构建机会,可以说,在迄今为止先进的区块链的基础上更上一层楼。

下面是对该区块链的多层构成进行详细的阐述。

加密层

任何区块链的最底层基础都是加密层。这本质上是区块链的DNA,因为这一层是交易和区块验证条件的设计层。

该网络利用Schnorr方案进行交易签名和验证;使用Schnorr签名占用的数据空间更小。Schnorr方案不仅简单高效,还采用了经过充分研究和久经实战的算法。这种创建数字签名的方法已经存在于各种加密货币中,也有人建议将其集成到比特币网络中。

普华永道香港与元宇宙技术公司TerraZero达成合作，拟探索元宇宙产品和服务:10月1日消息，据报道，普华永道香港（PwC Hong Kong）宣布与元宇宙技术公司 TerraZero Technologies Inc. 签署合作协议拟提供元宇宙产品和服务。

普华永道将探索 B2B、B2G 和 B2C 应用程序的公共元宇宙体验，并且构建元宇宙私有托管服务，为品牌商提供企业级安全、隐私和安全功能，以便在元宇宙中基于信任方式与客户互动和交易。（美通社）[2022/10/2 18:37:13]

由于区块验证需要来自多个验证者的聚合签名,因此需要多重签名方案。这样，该网络将使用Boneh-lynn-shacham(BLS)多重签名方案进行区块签名和验证。

核心和执行层

在区块链中,区块、交易和帐户都以数据的形式存在;所有这些数据都集中在区块链的核心中。网络核心中的数据模型可以实现临时或永久存储。

交易和地址以数据的形式存在;通过将数据模型与接入点分离,核心先缓冲(Buffer)交易,然后才能将它们打包进区块。

NFT市场Rarible宣布支持DOGAMí原生Token DOGA:金色财经报道，据Rarible官方社交媒体报道，该NFT市场已宣布接受区块链游戏DOGAMí原生Token DOGA，这意味着Rarible旗下250万月活用户可以使用自己的Tezos钱包直接连接到Rarible平台，并使用DOGA购买和出售所有基于Tezos区块链的NFT系列。

据此前相关报道，DOGAMí曾于2021年底完成600万美元融资，育碧和Animoca Brands等区块链游戏行业巨头参投。[2022/9/12 13:24:11]

这一层的执行方面是确保一旦数据输入得到验证,区块链就会写入交易。执行层处理交易,然后将它们打包进区块;然后在所有节点上维护执行的交易和区块,以确保一致性。因此,执行层还在所有分片上并行维持节点同步;分片之间的同步是在元链(Metachain)上完成的。

通信层

该网络是去中心化的协议,因此节点之间的有效通信至关重要。通信层的目的是用于消息传递和广播,也是用于通信的通道。

出于安全目的,网络从各种分片中随机重组节点。此外,所有节点都必须在交易吞吐量上保持同步。网络必须能够在分片的节点内和网络中的所有分片内中继通信,通信层可以实现这一点。使用分片内和跨分片通信通道还可确保网络正确处理复合交易。

Terra Land将迁移至以太坊区块链，用户可根据快照申领新TLAND代币:5月16日消息，Terra Land在推特上表示，鉴于Terra生态系统目前的情况，我们正在将平台移动至以太坊区块链，并将通过官方渠道及时向社区通报工作进展情况。TLAND团队建议停止交易TLAND代币。

用户可以根据CET时间5月12日11:29至12:45之间的快照在以太坊网络上申领新的TLAND代币。快照数据即将发布。[2022/5/17 3:20:29]

简单地说,当核心层和执行层处理数据和传输时,在其处理完成后，通信层提供数据移动通道。

通信层确保节点连接,中继网络内数据的来回传输,为信息请求的提供通道,并处理在单个分片节点和跨网络中所有分片的区块、交易和收据的广播。通信基于来自IPFS中经高度优化的libp2p。网络分片可确保通信仅限于其在需要的地方使用。具体来说,分片内通信仅发生在感兴趣的节点之间。这就实现链之间的互操作性,而不会导致数据流瓶颈。

共识层

区块链能够通过维持共识,作为安全和去中心化的网络运作。这是任何具有鲁棒性的区块链的基本属性。在核心层和执行层处理了网络功能并将其中继到分片后,共识层充当一种这样的机制,它可以确保吞吐量仅验证诚实数据。

网络的安全权益证明(SPOS)共识算法基于实用拜占庭容错(pBFT)。拜占庭错误是去中心化网络上的错误或不诚实的数据。顾名思义,pBFT的存在是为了确保共识层能够承受上述的错误。pBFT共识假定网络中不超过1/3的节点是恶意的。因此,在Elrond网络中,只有当2/31个验证者节点聚合签名时,区块才能被验证。

在SPOS机制中,每个分片都由验证者组成,验证者的资格是通过权益确定的,该权益在智能合约中持有,并有评级。较低的评级会降低验证者被选中的概率。对于每个区块,通过轮盘选择(roulette-wheelselection)随机选择一组新的验证者。随机选择的去中心化性质确保了攻击向量永远无法预测验证者是谁,因此他们无法知道占据哪些节点来发动攻击。

基于pBFT的领导者-跟随者模型(leader-followermodel),SPOS将验证者组中的第一个节点指定为区块提出者。因此,提出者和验证者都是随机选择的,从而使共识层能够为网络提供最佳的安全性。

SPOS的优点是,与pow不同,它是环保的。由于节点是根据权益和评级选择的,因此不用担心网络算力会集中到两个或三个矿场中。相反,任何人都可以成为一个节点,由于这个网络只需最少的资源来让活跃节点参与,区块链仍然是真正去中心化的。

自适应状态分片

自适应状态分片包括网络/通信、交易/计算和状态/存储的分片。要想对自适应状态分片所包含的内容有深入了解,了解每种分片形式的目的是很重要的。

交易/计算分片:交易分片这种机制被许多项目所追求。它解决了PoW的不足——每个节点都必须批准每个交易。在交易分片中,节点被拆分为不同的组(分片)并行处理交易。

网络/通信分片:数据(消息)是跨分片分区的。

状态/存储分片:区块链必须存储它们处理的交易的整个历史记录。状态/存储分片不是让每个节点存储所有数据的副本,而是将存储负担分配到不同的节点组(分片)之中。

Elrond网络集成了所有三种形式的分片,这使得网络扩展可以跟验证者和分片的数量成正比。

元链(Metachain)协调分片,并确保在更多节点加入网络时激活新的分片。分片可以被无缝添加,因为钱包通过分层二叉树模型在分片之间进行划分。添加分片会将父分片的一半地址空间传递给兄弟分片。同时,删除后续分片会将地址空间从兄弟分片合并回父分片。

跨分片交易

Elrond网络允许将交易从一个分片发送到另一个分片。由于网络使用异步模型,验证和处理首先在发送方分片中进行,然后在接收方分片中进行。当交易被调度时,元链通过创建和提出新的元区块(元链上创建的区块),并公证从发送分片中来的区块确保它的安全。

元区块包含有关每个分片区快的以下信息:发送方分片ID、接收方分片ID和分片区块哈希。

在跨分片交易中,接收分片从元区块中获取交易的相关分片区块的哈希(在分片中创建的区块,而不是元链中创建的区块哈希）,请求发送分片中的分片区块,分析交易列表,请求缺少交易(如果有),然后最终在本地分片中执行相同的分片区块,并将此分片区块发送到元链中成为元区块。一旦这一点被元链公证,交易就最终完成。

结语

Elrond网络是高度专注的研究和开发的成果,也是各种新型区块链基础设施解决方案实施的结果。每一层都发挥着至关重要的作用——从处理网络吞吐量到通信或验证网络交易。该网络能够通过其本地使用自适应状态分片来增加新的分片,从而扩大某些层的容量。安全权益证明(SPOS)共识确保：在区块链具有去中心化的性质,实施区块验证资格的权益和评级系统,以及区块提出者和验证者的可证明地随机选取，三种方法结合的情况下,网络仍然是安全的。

Elrond网络坚持可扩展性、去中心化和互操作性的原则。由于每个分片能够每秒处理3750笔交易,并确保即使是一台简单的笔记本电脑也能运行一个节点,因此网络符合可扩展性和去中心化的原则。此外，其虚拟机与EVM的兼容性提供了互操作性,确保在需要更高吞吐量的行业和应用场景中，可轻松将其网络转移到Elrond。

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