TER:圖文詳述以太坊的節點和分片（二）

在該系列中我們定義了節點，對比了中心化和點對點網絡的區別，提到了點對點網絡在加密貨幣中的重要意義。這一講我們將進一步探討以太坊網絡。

以太坊的網絡結構

以太坊是點到點的網絡結構。網絡中的參與者，又稱節點，不享有任何特殊權利，人人平等。雖然節點并不享有特權，但是他們在網絡中的功能和參與程度不同。以太坊網絡中不存在中心服務器，或者獨裁者，而是一個扁平拓撲結構。

所有去中心化的加密貨幣都是這種網絡結構，目的就是為了真正踐行這樣一種理念：創造一種貨幣體系。在這個體系中人人平等，不存在管理部門可以隨意定義貨幣的價值。比特幣或者以太坊都是如此。

那么問題來了。沒有中心系統，這個系統中的人怎么會知道某筆特定的交易發生了呢？具體的網絡運作原理有點類似八卦傳播協議。我們來回想下八卦都是怎么傳播的。假設Alice給Bob轉了3個ETH，最靠近Alice的節點知道了這個消息，然后轉告他們身邊的人，這些人又告訴就近的人，然后一傳十，十傳百，直到所有人都知情了。節點就是你隔壁的王大爺，就是你的七大姑，八大姨，你們村的大喇叭。

科技部原副部長吳忠澤：元宇宙作為沉浸式虛擬世界有現實向虛擬，虛擬到現實兩條建設道路:金色財經現場報道，由南京市建鄴區人民政府、中國產學研合作促進會、中國移動通信聯合會員宇宙產業工作委員會、南京信息工程大學主辦的“南京2023元宇宙應用共創大會”上，科技部原副部長吳忠澤發表演講指出，新一輪科技革命和產業變革突飛猛進，向經濟社會各領域擴散的速度、深度和廣度前所未有，特別是數字化的滲透性、顛覆性越來越強。

元宇宙作為沉浸式虛擬世界，有兩條建設道路，一是由現實向虛擬，通過影像工具建設把現實空間映射到虛擬空間，二是從虛擬到現實，通過算力工具建設，將人類的想象延伸出虛擬空間加載到現實空間，兩條道路殊途同歸，牽引經濟和社會發展進入一個平行宇宙共存、跨界文明共生、虛實世界共榮的新階段。[2023/5/24 15:22:53]

以太坊的節點是什么呢？一個節點就是參與以太坊網絡中的一臺電腦。參與方式有三種：

Vitalik Buterin：已把2011年制作的游戲上傳到IPFS:金色財經報道，以太坊聯合創始人Vitalik Buterin在社交媒體上稱，我把在加密前（2011年）做的一款游戲上傳到IPFS。祝好運。

對此，Aave及LensProtocol創始人Stani表示，一件很酷的事情是，有一個哈希值，所以你可以隨時找到游戲并玩它。不知道你用什么來創建它，但是帶有Unity的webGL使得為IPFS渲染變得非常容易。[2023/5/23 15:20:23]

*保存部分區塊鏈信息，即輕客戶端。*保存一份完整的區塊鏈信息，即全節點。*確認交易，即挖礦。

什么是輕客戶端？

我們之前提到過，點到點的系統就是把維護網絡的責任分布給節點。要是有人想參與這個網絡卻沒有資源下載并維護這個系統的完整區塊鏈呢，就可以選擇輕客戶端。作為輕客戶端，同樣可以保障以太坊網絡的高度安全，并且有權利確認一筆交易。

韓國五大加密交易所將制定代幣退市共同標準:1月12日消息，韓國五大加密交易所（Upbit、Bithumb、Coinone、Korbit 和 Gopax）將制定代幣退市共同標準，目前正在協商中，此外韓國數字資產交易平臺聯合協商機構（DAXA）已經制定并應用了交易所支援審查指南和共同的危機應對體系，涵蓋固有風險、技術風險、業務風險和其他風險。[2023/1/12 11:07:47]

什么是全節點？

所有連接以太坊網絡的電腦，只要完全執行以太坊的共識規則就叫做全節點。全節點要在電腦桌面上下載整個區塊鏈，保證整個網絡的可信。全節點需要遵從的部分共識規則包括：

確保每個區塊中的挖礦獎勵準確無誤，為5個ETH。交易有正確的簽名。交易和區塊存儲在正確的數據結構中。任何區塊中都不能出現雙花現象。全節點確認其他節點和交易，并且依賴其他節點的信息。礦工vs節點

數據：比特幣活躍地址數在近24小時減少逾12萬個，跌幅達14%:9月20日消息，數據顯示，當前比特幣活躍地址共有774.768個，地址數較24小時前減少了126.574個，跌幅達14.04%。期間，以太坊活躍地址數同步減少17.61%(約12.89萬個)，為8月6日以來最大單日減幅。這或表明市場對BTC、ETH鏈上交易和價值結算的需求有所減少。[2022/9/20 7:07:30]

簡單說，所有的礦工都是全節點，但并不是所有的全節點都是礦工。礦工需要運行所有連接區塊鏈的節點。但是并不是所有下載了全節點的都必須挖礦。

以太坊問題面臨的擴容問題

以太坊網絡的共識是怎么一回事？這個網絡的每一個節點都在做計算，當他們達成共識的時候，一筆交易就被認定不存在問題了。最初這種達成共識的過程不存在問題，但是隨著以太坊的普及，交易數量在穩步提升，問題就來了。

Nova支持Moonbeam、Interlay等網絡之間的DOT跨鏈轉移:金色財經消息，Polkadot和Kusama生態錢包Nova Wallet發推稱，新增支持DOT跨鏈轉移，具體為Polkadot、Parallel、Moonbeam與Interlay之間的跨鏈操作，以及從Moonbeam、Parallel、Polkadot、Interlay跨鏈至Astar、Acala。[2022/8/21 12:38:52]

雖然交易量上去了這是個好事情，但是網絡在達成共識前所需要的計算量也大幅上升。此外，由于某些大公司的加入和ICO狂潮，以太坊愈發普及，以太坊網絡上的節點也出現爆炸式的增長。事實上，以太坊的節點是所有加密貨幣中最多的，因而也是最去中心化的。

截止到2017年5月，以太坊的節點數為25000，而比特幣只有7000個節點。單就4月份到5月份，節點數量就增加了81%。

你或許認為網絡節點越多處理交易的速度就越快。事實并非如此。

共識是以線性方式實現的。也就是說，假如有3個節點：A,B,C，為了達成共識，A先要做計算并確認結果，B繼續做同樣的事情，最后輪到C重復同一過程。

然而，如果出現一個新的節點D，共識需要的時間就更久了。隨著以太坊的普及，交易確認時間變慢了。

在一次速度測試中，以太坊每秒也就處理20筆交易，但是PayPal每秒能處理193筆交易，Visa更勁爆，一秒1667筆！

我們得明白以太坊的目標不是單純的做貨幣，終極目標是演化成新型的互聯網，希望開發者能在上面運行Facebook和YouTube這種規模的各種DAPP。不進行擴容，這不扯淡嗎？

為了解決擴容問題，社區有三種解決方案：

*增加區塊大小*讓用戶使用其他競爭幣*分片

增加區塊大小

增加區塊大小意味著每個區塊能容納的交易數增大，即提高性能，但是也存在相應的問題：

首先，簡單擴大區塊并沒有解決節點達成共識速度低的問題。而且因為每個區塊里的交易數增加了，單個節點要計算和確認的工作量也隨之加大了。

為了容納更多的交易，區塊大小需要定期增大，這最終會導致網絡的中心化。因為普通的電腦和用戶無法承擔下載并維護如此巨大的區塊鏈。這違反了區塊鏈中人人平等的理念。

最后，區塊大小只能通過硬分叉來提升，這會導致社區分裂。上次以太坊硬分叉，誕生了兩種貨幣。想必大家都不想再看到這種情況了。

讓用戶使用其他競爭幣

另一種解決方案是運行平行的雙層鏈，而非單一的區塊鏈。換句話說，網絡上如果運行了50個DAPP，就每條鏈上各運行25個。這會導致兩大問題：

分散一條鏈上的算力非常不明智。算力決定了一條鏈有多安全，決定了這條鏈能不能抵擋外部黑客的攻擊，決定了這個系統的運行速度。

如果分散算力到兩條鏈上，惡勢力礦工更容易對算力小的鏈發動51%攻擊。

分片

最后一種方案就是以太坊要采用的分片技術。在深入剖析這個技術之前，我們先簡單鋪墊一下。假設三個節點A,B,C需要確認數據T。我們不讓這三個節點各自都確認一遍T，而是把T分成3片：T1,T2,T3。然后A,B,C各負責一片。這樣就節約了很多計算時間。

現在對分片有一點模糊的概念了吧。下一講我們再詳細闡述分片技術。再會！

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