ETH:探索ETH2.0：跨片通信是如何處理的？

文：頭等艙

隨著Eth2.0的階段深入，研究重點正在轉移到階段2：狀態執行。此階段最重要的一個方面是跨片通信的處理，它影響了分片化區塊鏈系統的可擴展性，執行環境容量以及用戶體驗。這篇文章旨在幫助讀者了解跨片通信的設計，并探討可用方式。

跨片通信的設計可以分為兩層：

1.共識層：用于處理跨片消息傳遞。這個設計會影響分片式區塊鏈系統的可擴展性。

2.執行層：包括跨片傳輸和合約調用的接口。這個設計選擇會影響執行環境的容量。

共識層

跨片通信的共識層負責在區塊鏈系統的各個分區傳遞跨片消息。主要挑戰是在保持可擴展性的同時，為跨片消息的有效性提供強有力的保證。該層可分為兩部分：

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發送/接收最終確定性數據傳送

發送/接收最終確定性

源分片和目標分片必須分別完成跨片消息的發送和接收。為實現此目標可采用的設計有：

異步：源分片發送消息，而目標分片可以在將來的任何時間接收此消息。同步：目標分片在源分片確定發送之后的有限時間內接受消息。有多種方法可以實現此目的：·分片之間運行某種共識協議，并決定同時發送和接收，例如：分片拜占庭式原子提交。·源分片先發送，而相應的目標分片必須在一段時間內接收，例如：CBCCasper跨片消息傳遞。此方法要求在源分片和目標分片之間存在層次結構，否則，由于發送和接收沖突而可能導致僵局。·將跨片消息放置在信標鏈上，并強制目標分片在下一個交叉之前接收它們。同步與Eth2.0的設計不兼容，因為它需要分片以某種方式協調發送和接收最終確定性。

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數據傳送

先前的機制涉及發送和接收的最終確定性，這與實際完成消息的發送或接收不同。這是數據傳送機制的任務。

ETH2.0的設計要求所有共識活動僅在信標鏈中發生。這意味著所有跨片消息都必須“流經”信標鏈。這為我們提供了跨片數據傳遞的兩種選擇：

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協議交付：協議通過使跨片消息在信標鏈上可用，來交付跨片消息的完整數據。這增加了信標鏈的開銷，并嚴重影響了系統的可擴展性。用戶交付：該協議僅在跨片消息的最少信息上達成共識。然后，用戶負責將與跨片消息關聯的Merkle分支傳遞到目標分片。此方法更適合Eth2.0，因為它遵循僅在信標鏈上的merkle根上形成共識的一般原理。

共識層的擬議設計

為了優先權衡系統可擴展性，異步發送/接收最終確定性和用戶交付數據的解決方案是更可行的。在shard分片A上的用戶1發送Ether給在分片B的用戶2如下：

1.用戶1在shardA上創建事務TX1，從EE1標記余額，并聲明目標是用戶2。

2.當來自shardA的crosslink包含在信標鏈中時，收集最后一個crosslink以來的所有跨片交易的merkle根出現在信標鏈上。這是shardA中包含TX1的證據。

3.shardB發現了信標鏈上的這個merkle根，用戶2創建交易TX2，顯示shardB包含TX1的merkle證明。這允許將適當的金額標記到用戶2在EE2上的余額。

執行層

跨片通信的執行層為用戶和合約提供接口，以進行跨片傳輸和合約調用。該層的設計空間尚未得到很好的探索。關于此層的最新討論包括：

執行環境中的跨片調用分片之間可靠的價值轉移

跨片調用

基本問題是：當不同的分片上調用另一個分片的功能時會發生什么？對于分片式區塊鏈來說，設計并不是唯一的。它與在多個分區中分開執行應用程序的系統相同，例如：

單線程與多線程系統單一算機與網絡應用系統受到上述系統的啟發，簡單設計可以是以下幾種類型的調用：

異步調用，無返回指定了回調的異步調用同步調用

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