SHARD:探索 ETH 2.0：跨片通信是如何处理的？

来源：Adiasg.me

翻译：头等仓

编者注：原标题为《探索ETH2.0的跨片通信》

随着Eth2.0的阶段深入，研究重点正在转移到阶段2：状态执行。此阶段最重要的一个方面是跨片通信的处理，它影响了分片化区块链系统的可扩展性，执行环境容量以及用户体验。这篇文章旨在帮助读者了解跨片通信的设计，并探讨可用方式。

福布斯正在探索出售其公司，并已聘请花旗集团来管理这一过程:金色财经消息，据Reuters报道称，福布斯正在探索出售其公司，并已聘请花旗集团来管理这一过程。[2022/8/3 2:54:35]

跨片通信的设计可以分为两层：

1.?共识层：用于处理跨片消息传递。这个设计会影响分片式区块链系统的可扩展性。

2.?执行层：包括跨片传输和合约调用的接口。这个设计选择会影响执行环境的容量。

共识层

跨片通信的共识层负责在区块链系统的各个分区传递跨片消息。主要挑战是在保持可扩展性的同时，为跨片消息的有效性提供强有力的保证。该层可分为两部分：

发送/接收最终确定性

上海市人民政府：支持龙头企业探索NFT交易平台建设:7月13日消息，上海市人民政府办公厅印发《上海市数字经济发展“十四五”规划》，规划提出，上海将在“十四五”期间培育包括数字内容、数字贸易在内的数据新要素，支持龙头企业探索NFT（非同质化代币）交易平台建设，研究推动NFT等资产数字化、数字IP全球化流通、数字确权保护等相关业态在上海先行先试。

规划还提出，加强网络新型基础设施部署、技术研发和应用创新，打造面向未来的网络生态。超前布局新一代网络形态，前沿探索多平台OpenID（数字身份识别框架）、分布式数据存储、去中心化DNS（域名解析系统）、端到端加密通信等Web3.0（第三代万维网）关键技术，加快突破分布式网络核心技术，强化6G、IPv6（互联网协议第6版）、Wi-Fi6（第六代无线网络技术）、量子通信等前瞻研发和部署。[2022/7/13 2:10:10]

数据传送

欧洲央行执委施纳贝尔：随时准备探索数字货币等创新:欧洲央行执委施纳贝尔表示，现金在欧元区仍然非常受欢迎，但各成员国之间存在一些差异。我们随时准备探索数字货币等创新，但无意放弃现金。（金十）[2020/6/10]

发送/接收最终确定性

源分片和目标分片必须分别完成跨片消息的发送和接收。为实现此目标可采用的设计有：

异步：源分片发送消息，而目标分片可以在将来的任何时间接收此消息。

同步：目标分片在源分片确定发送之后的有限时间内接受消息。有多种方法可以实现此目的：·分片之间运行某种共识协议，并决定同时发送和接收，例如：分片拜占庭式原子提交。·源分片先发送，而相应的目标分片必须在一段时间内接收，例如：CBCCasper跨片消息传递。此方法要求在源分片和目标分片之间存在层次结构，否则，由于发送和接收冲突而可能导致僵局。·将跨片消息放置在信标链上，并强制目标分片在下一个交叉之前接收它们。

中国保险资产管理业协会秘书长：将探索区块链等技术在金融业的应用:中国证券网6月7日讯，中国保险资产管理业协会执行副会长兼秘书长曹德云近日刊文指出，当前，金融基础设施建设已被列入国家金融工作的顶层设计，协会将探索以机器深度学习、知识图谱、大数据、云计算、区块链等前沿技术为基础开发的投融资信息、多平台集成、电子化交易、大数据交互等系统在行业的落地应用。[2018/6/7]

同步与Eth2.0的设计不兼容，因为它需要分片以某种方式协调发送和接收最终确定性。

数据传送

先前的机制涉及发送和接收的最终确定性，这与实际完成消息的发送或接收不同。这是数据传送机制的任务。

ETH2.0的设计要求所有共识活动仅在信标链中发生。这意味着所有跨片消息都必须“流经”信标链。这为我们提供了跨片数据传递的两种选择：

协议交付：协议通过使跨片消息在信标链上可用，来交付跨片消息的完整数据。这增加了信标链的开销，并严重影响了系统的可扩展性。

用户交付：该协议仅在跨片消息的最少信息上达成共识。然后，用户负责将与跨片消息关联的Merkle分支传递到目标分片。此方法更适合Eth2.0，因为它遵循仅在信标链上的merkle根上形成共识的一般原理。

共识层的拟议设计

为了优先权衡系统可扩展性，

异步发送/接收最终确定性和用户交付数据的解决方案是更可行的。在shard分片A上的用户?1发送Ether给在分片?B的用户2如下：

1.?用户1在shard?A上创建事务TX1，从EE1标记余额，并声明目标是用户2。

2.?当来自shard?A的crosslink包含在信标链中时，收集最后一个crosslink以来的所有跨片交易的merkle根出现在信标链上。这是shardA中包含TX1的证据。

3.?shardB发现了信标链上的这个merkle根，用户2创建交易TX2，显示shardB包含TX1的merkle证明。这允许将适当的金额标记到用户2在EE2上的余额。

执行层

跨片通信的执行层为用户和合约提供接口，以进行跨片传输和合约调用。该层的设计空间尚未得到很好的探索。关于此层的最新讨论包括：

执行环境中的跨片调用

分片之间可靠的价值转移

跨片调用

基本问题是：当不同的分片上调用另一个分片的功能时会发生什么？对于分片式区块链来说，设计并不是唯一的。它与在多个分区中分开执行应用程序的系统相同，例如：

单线程与多线程系统

单一算机与网络应用系统

受到上述系统的启发，简单设计可以是以下几种类型的调用：

异步调用，无返回

指定了回调的异步调用

同步调用

替代方法包括各种高级并发编程范例，例如

protolambda’scommitcapabilitiespost。

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