以太坊:解析 | 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。

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。

ENS将推出区块链原生的、可通过域名解析系统路由的顶级域名.box:6月7日消息，ENS开发者nick.eth发推称，ENS将推出区块链原生的、可通过域名解析系统路由的顶级域名.box。该域名系统中所有注册和转移都将在链上进行，NFT的所有者将同时拥有DNS和ENS域名。

据悉，.box域名可用于DID配置文件和钱包、去中心化的网站和消息传递、Web2网站和电子邮件、收藏与交易等。[2023/6/7 21:21:43]

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。

SPACE ID与ENS合作实现.bnb.eth和.eth.bnb的相互解析:金色财经报道，Web3域名和身份平台SPACE ID与以太坊域名服务ENS达成合作，通过ERC-3668（CCIP读取）将.bnb域名引入以太坊网络，实现.bnb.eth和.eth.bnb的相互解析。在MetaMask上输入xxx.bnb.eth，会在以太坊上解析为用户的BNB Chain地址。[2023/5/5 14:44:15]

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。

安全团队：Reaper Farm项目遭到攻击事件解析，项目方损失约170万美元:据成都链安“链必应-区块链安全态势感知平台”安全舆情监控数据显示，Reaper Farm项目遭到黑客攻击，成都链安安全团队发现由于_withdraw中owner地址可控且未作任何访问控制，导致调用withdraw或redeem函数可提取任意用户资产。攻击者(0x5636e55e4a72299a0f194c001841e2ce75bb527a)利用攻击合约(0x8162a5e187128565ace634e76fdd083cb04d0145)通过漏洞合约(0xcda5dea176f2df95082f4dadb96255bdb2bc7c7d)提取用户资金，累计获利62ETH，160万 DAI，约价值170万美元，目前攻击者(0x2c177d20B1b1d68Cc85D3215904A7BB6629Ca954)已通过跨链将所有获利资金转入Tornado.Cash，成都链安链必追平台将对被盗资金进行实时监控和追踪。[2022/8/2 2:54:19]

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”。

哈勃公链CTO全面解析项目技术开发进展:据官方消息，近日，哈勃公链（Hubble Chain）首席架构师 Kevin 从美国硅谷视频连线，对目前项目的技术开发进度，进行详尽的汇报解读。

Hubble Chain是一条支持跨链交易且拥有去中心化交易系统的公有链，通过采用H+POR 共识机制、虫洞网络系统，以及底层跨链协议等区块链技术，构建全球区块链智能金融新生态。

2020年5月，哈勃GDP（全球数字支付）计划面向全球正式启动，通过HB跨境兑换、HB全球结算、HB尊享支付，全面实现以HB为价值流通转换的全球化数字货币支付场景的应用落地。[2020/6/5]

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。

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]

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。

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

文章版权属原作者，翻译由头等仓提供，任何转载请保留前言信息。

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