SHA:探索 ETH 2.0：跨片通信是如何處理的？

來源：Adiasg.me

翻譯：頭等倉

編者注：原標題為《探索ETH2.0的跨片通信》

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。

聲音 | 北京市財政局：2020年將探索開展財政電子票據區塊鏈應用:金色財經報道，1月21日，在北京市財政工作會議上，北京市財政局黨組書記、局長吳素芳表示，2019年北京市組織有關部門和區積極參與差旅電子憑證網上報銷試點，推動非稅收入網上繳費，同時大力推行財政電子票據管理改革，全市道路停車收費全面應用財政電子票據，并取得顯著成效。吳素芳表示，2020年北京市將深化財政電子票據管理改革，在教育、醫療、考試、交通罰沒收費及公益性捐贈等領域全面推開電子票據改革，向全票種、各領域、全方位拓展，探索開展財政電子票據區塊鏈應用。[2020/1/22]

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。

公告 | 二三四五：積極探索區塊鏈技術與公司業務有效結合的方式:二三四五在互動平臺表示，公司2018年初成立了新科技研究院，人工智能、大數據、區塊鏈技術等是重點研究領域。公司于2018年上半年推出了運用區塊鏈技術的私人云盤“章魚云盤”（原名“章魚星球”）硬件產品。此外，公司也在積極探索其他區塊鏈技術與公司業務有效結合的方式，挖掘其商業化價值。（第一財經）[2019/11/4]

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：

發送/接收最終確定性

動態 | 中國銀聯與中信銀行達成全面戰略合作 將深化區塊鏈等領域探索:據北國網消息，7月11日，中國銀聯與中信銀行在北京達成全面戰略合作。按照協議，雙方將在總對總層面，共建高效的深入合作機制，在銀聯卡發卡和受理、國際業務、新無卡平臺建設等方面加強合作，全面提升移動支付便民工程應用水平，深耕便民行業及農村市場，推動普惠金融發展，順應時代發展，深化物聯網、人工智能、區塊鏈、大數據等領域探索，共同研發面向數字時代的金融科技新產品。[2019/7/12]

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：

聲音 | 天津社科院：探索區塊鏈用于旅游業 實現消費公開透明:天津社會科學院經濟分析與預測研究所發文“旅游業與科技融合發展的思考”，文中提到天津市旅游業已成為轉型升級的動力產業，以互聯網、大數據、云計算、人工智能為主要特征的新一代信息技術大大改變和提升了旅游業的服務品質。加快推進旅游業與現代科技的深度融合，對旅游業高質量發展具有重要意義。兩者融合發展的對策之一就是利用現代科技提高旅游全過程全場景的智能化服務水平，利用現代科技提升景區的精細化、智能化管理水平，提高“游中”的服務品質。探索利用區塊鏈技術，升級旅游商業模式，實現旅游消費公開透明、交易安全高效。[2019/3/18]

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。

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：

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shard?A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shard?A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

替代方法包括各種高級并發編程范例，例如

protolambda’scommitcapabilitiespost。

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