WIN:解析 | 分片技術將如何實現區塊鏈擴容

在本文中，我們將以以太坊區塊鏈上的分片技術為例，分析分片技術將如何實現區塊鏈擴容。

在本文中，我們將以以太坊區塊鏈上的分片技術為例，分析分片技術將如何實現區塊鏈擴容。

眾所周知，目前最常用的區塊鏈是以太網，所以理解為什么以太坊開發者社區希望在以太坊上采用分片技術，將有助于理解分片技術是什么，以及分片技術為什么是一個受歡迎的擴容解決方案。

ETHGasStation表示，在以太坊網絡中，將交易添加到以太坊區塊鏈大約需要1.78分鐘，生成一個新區塊需要32秒，平均每秒處理15-20筆交易。可以看出，以太坊生態系統是一個對礦工有利，而非對用戶有利的環境，如果用戶想要優先處理他們的交易，就必須提高該筆交易的gas費用。

Numen發布微軟漏洞解析，黑客可通過該漏洞獲取Windows完全控制權:6月9日消息，安全機構 Numen Cyber Labs 發布微軟 win32k 提權漏洞解析。Numen 表示，該漏洞系 win32k 提權漏洞，是微軟 Windows 系統層面的漏洞。通過該漏洞，黑客可獲取 Windows 的完全控制權。

Numen 指出，win32k 漏洞歷史眾所周知。但在最新的 windows11 預覽版中，微軟已經在嘗試使用 Rust 重構該部分內核代碼。未來該類型的漏洞在新系統可能被杜絕。

此前報道，5 月，微軟發布的補丁更新解決了 38 個安全漏洞，其中包括一個零日漏洞。[2023/6/9 21:25:55]

低吞吐量、高延遲和高交易費用是當前以太坊面臨的主要問題，一些對擴展性有要求的服務和應用不太適合采用以太坊網絡。以太坊吞吐量低的主要原因是每個節點都要處理系統中的所有交易。

OKX建立行業BRC-20解析新標準:5月16日消息，據OKX官方公告，OKX正式建立行業BRC-20解析新標準，該標準已通過安全審計機構慢霧的安全審計，旨在逐步完善和增強BRC-20生態的完整性和穩健性。

據悉，OKX持續關注并投入BRC-20基礎設施建設，OKX Web3錢包即將上線Ordinals交易市場，是首個支持Ordinals代幣及NFT交易的多鏈錢包。OKX此前已與UniSat達成官方合作支持雙重驗證，并上線首個BRC-20瀏覽器。[2023/5/16 15:06:48]

分片技術是什么？

簡單地說，分片是一種分區方法，將計算工作量和存儲工作量分布到P2P網絡上，這樣每個節點就不負責處理整個網絡的所有交易，而是只處理自己本分區的信息。

Etherscan現支持以太坊域名服務ENS反向解析:5月12日消息，以太坊域名服務（Ethereum Name Service，簡稱ENS）發推稱，Etherscan目前支持ENS反向解析。ENS反向解析可使用戶的ENS域名成為跨DApp的以太坊賬戶的便攜式用戶名。除Etherscan外，使用此功能的其他DApp包括Uniswap、Opensea、Aavegotchi和Snapshot Labs等。目前，要使用該服務，用戶必須手動啟用反向解決，之后將更改為自動啟動；DApp須在其UI代碼中使用PR。

注：正向解析（Forward resolution，FR）是將一個ENS域名解析到以太坊地址等資源，反向解析（Reverse resolution，RR）是指將一個以太坊地址解析到一個ENS域名。[2021/5/12 21:52:40]

為了進一步了解分片，我們從實現分片最簡單的方式開始講，V神在他的文章中將這種方式稱為“scalingbyathousandaltcoins”。

浪潮集團王偉兵：標識解析、標識密碼、區塊鏈是構建工業區塊鏈三個技術要素:金色財經現場報道，12月5日，2020世界區塊鏈大會于武漢舉辦，會上浪潮集團區塊鏈技術研究院首席架構師王偉兵演講表示，消費互聯網是實現人和人的連接的，工業互聯網從技術上看更偏重物，工業互聯網數量多，管理難度大，面向物的標識解析和密碼學適合應用。標識解析的本質是提供名稱映射的分布式數據庫，構建工業區塊鏈的三個技術要素是標識解析、標識密碼、區塊鏈。標識解析需要目錄服務、數據共享，標識密碼主要做設備身份認證、設備寫入鏈，區塊鏈則增強安全，完成可信交易。[2020/12/5 14:06:24]

在這個分片方式中，我們不會只運行單條區塊鏈，而是運行多條區塊鏈，并且不是將每條鏈稱為區塊鏈，而是稱為shard。每個分片都會擁有獨立的驗證者或節點網絡，即通過PoW機制挖礦或者質押投票機制來驗證交易和生成區塊的網絡參與者。

分片技術面臨的一些主要挑戰

在嘗試使用分片技術中，我們發現的第一個問題是，由于每個分片都有自己的驗證者，單個片區的安全性就會比整條鏈更差。例如，一條有X個驗證者且沒有分片的區塊鏈，決定硬分叉成一條有分片的鏈，并將X個驗證者分攤到10個片區中，那單個片區中的驗證者數量就是X/10個，因此只需要控制總驗證者數量的5.1%就可能破壞一個分片。

我們遇到的第二個問題是:“由誰來為每個分片選擇驗證者？”對于一個壞的參與者來說，如果所有5.1％的驗證者都在同一個分片中，則控制5.1％的驗證者會造成不好的情況。如果驗證者無法選擇驗證哪個分片，則控制5.1％驗證者的參與者極不可能在同一分片中獲得所有驗證者，從而大大降低了它們破壞系統的能力。

實際上，幾乎所有的分片設計都依賴于某種隨機性來為分片分配節點，且隨機性和驗證者分配都需要不針對任何特定分片的計算。為了實現這種計算，幾乎所有現有的設計都包含一條單獨的區塊鏈，負責執行維護整個網絡所需的操作。

這個鏈在以太坊中稱為信標鏈，負責生成隨機數、為分片分配節點、接收分片的信息更新、處理權益證明和其他各種功能。

信標鏈也有一些不足之處。因為信標鏈需要做一些記賬計算工作,且這些計算量是與系統中分片的數量成正比的，所以分片數量越多，信標鏈的計算工作量就越大。這就出現了與沒有使用分片網絡時的同樣問題：低吞吐量和高延遲，所以分片網絡存在一個與生俱來的可擴展性限制的問題。

但是，分片網絡的結構確實對節點的任何改進都具有乘法效應。因為任何提高節點效率的提升都會使節點能更快地處理交易，如果運行網絡的所有節點處理交易的速度都變成4倍，那每個分片能夠處理的交易量將是之前的4倍，且信標鏈能夠維持的分片數量也將是之前的4倍。由此來看，整個系統的吞吐量將變成之前的4x4=16倍。

如何將數據分割為碎片?

讓我們先看看節點在區塊鏈上主要執行那些事務：

1.處理/驗證交易

2.將經過驗證的交易和已完成的區塊傳播給其他節點

3.存儲所有交易的歷史

隨著網絡的發展，節點需要能夠跟上網絡的需求，從而隨著網絡的發展而增長；

1.隨著需要處理的交易的數量不斷增長，要求每個節點增加更多的計算能力

2.隨著需要中繼的交易的數量不斷增長，節點在中繼交易和區塊時需要更多的網絡帶寬；

3.隨著狀態的增多，節點在存儲數據時需要更多的存儲空間。

從這三點可看出，無論每秒的交易量和中繼的交易量是否增加，數據存儲都會增加。

雖然很多人提議過對存儲進行分片，而不是對交易處理進行分片，但是有一些項目已經實現了對交易處理的分片，最常見的分片類型被稱為“狀態分片”，在狀態分片中，每個分片中的節點都在搭建自己的分片鏈，這條鏈包含的交易只會影響該分片全局狀態中本地的狀態。這意味著分片中的驗證著只需要存儲本地的狀態，并且只需執行和中繼那些影響本地狀態的交易。

來源|hackernoon

作者|TiaanWolmarans

翻譯|頭等倉Annie

編譯|頭等倉AlonsoChen

文章版權屬原作者，翻譯由頭等倉提供，任何轉載請保留前言信息。

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