老外在看什么|Alexander Skidanov: 区块链分片技术指南

昨天Near Protocol联合创始人Alexander Skidanov在Meduim发表了一篇分片技术指南,以科普的方式简单介绍了什么是分片技术。

那么什么是分片技术?

大家都知道以太坊主链的交易速度现在只有20 TPS,这严重限制了以太坊的发展,为了解决这个问题,以太坊核心团队提出了所谓的分片技术(sharding)。

以太坊吞吐量低的主要原因,是所有节点都需要验证每一笔交易。所以,开发者提出,把一个区块链变成多个子区块链同时运行和处理交易,以此大幅提高单位时间内处理的交易量。

这个子区块链就叫做分片(sharding)。每个分片都有自己的验证者(validator),即验证交易和产生区块的节点。

这个技术方案面临的第一个挑战是,安全性会降低。

如果一条拥有X个验证者的区块链经过硬分叉进行分片,分裂成拥有X个验证者的10个分片,每个分片现在有X/10个验证者。那么只要控制同一个分片里5.1%的验证者,就能控制这个分片。

但是,如果验证者是随机分配的话,那么控制同一个分片里的5.1%验证者的可能性就会大大降低,从而降低重组风险。

因此,分片的其中一个重要机制是,如何在链上生成随机数。

除了要生成随机数,分配验证者到各个分片外,还需要有一个独立的区块链负责处理一些维护整个网络的事务,例如,接收分片的更新并进行快照,处理权益证明等等,这样的一条链,我们叫做Beacon chain(信标链),相当于Cosmos里的Cosmos Hub。

理解Beacon chain后,我们就可以更好理解分片的巨大潜力:二次方分片。如果,网络里(包括Beacon chain里的节点)处理能力提高4倍,那么每个分片所能处理的交易量增长4倍,每个Beacon chain所能维护的分片增长4倍,全网的吞吐量将增长4X4=16倍。 

分片还有一个很重要的问题,如何实现分片之间的通信,跨分片交易该如何执行。

例如,分片1上的爱丽丝想要发送资金给分片2的鲍勃,该如何完成交易。这里有两种情况,分别是同步和不同步执行,因为篇幅原因,作者并未展开。作者后面还提到了恶意分叉以及审查无效块的问题,感兴趣可以点击原文阅读查看。

在扩容的问题上,比特币和以太坊选择了两条截然不同的路。比特币通过硬分叉,从协议层上进行扩容。以太坊2.0则计划部署分片技术,实现Visa级别的规模。

以太坊这条扩容之路将通向何方,让我们拭目以待。

注:如果还想深入研究,作者前不久还发表了一篇关于分叉选择规则的长文,已有人翻译成中文《探究以太坊 2.0 的分叉选择规则》,直接搜索这个标题就能找到。

本文来源: 闪电HSL 文章作者: 闪电 黄世亮 我要纠错
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