以太坊分片协议

在2018年宣布Ethereum 2.0开发更新之后,以太坊正在研究更好的协议来解决可扩展性问题。我们在文章前面详细解释了以太坊Casper协议,这篇特别的文章详述了以太坊分片协议。

区块链三难问题是业界持续头痛的问题,导致全球采用缓慢。三难关系涉及去中心化,可扩展性和安全性,其中没有区块链同时实现所有三个而不牺牲另一个特征。虽然随着人气的增长,这三个对所有区块链都很重要,但以太坊选择牺牲安全性和去中心化性的可扩展性。

但是,以太坊社区正致力于通过称为分片的过程来解决可扩展性问题(或缺乏可扩展性问题)。该过程将涉及将以太坊节点平台分离成更小的平台,以提高在节点之间达成共识的速度。

本文重点介绍三元组问题,分片是什么以及它是如何工作的,最后是分组工作的挑战。

以太坊的大三难问题 ethereum salabilityt:trilemma图片:Coinreview

以太坊区块链网络是高度安全的,因为每个单个节点都处理并验证网络上的每一个事务。严格的验证允许每个交易得到保护并记录在区块链上。然而,这种去中心化的验证方式导致验证过程缓慢,因为区块链的速度取决于各个节点的处理速度。这给以太坊带来了一个关键问题,因为安全性和去中心化的优先级会导致可伸缩性的下跌。

尽管智能合约项目(以太坊)的发展迅速,但网络存在根本问题。该项目仅限于交易速度(每秒),而且吞吐量也很低。这种可扩展性问题对采用该技术提出了挑战,因此需要一种解决方案。

如果以太坊选择减少验证事务的节点数量,那么它们将牺牲网络的安全性和去中心化性。

作为当今世界上最大的区块链项目之一,以太坊将分片视为解决其扩展问题的一种选择。

什么是分片?

注意:以太坊网络上的节点负责验证交易(或挖矿区块),并进一步确保遵循共识机制。区块链将区块链上的每个事务存储在分类到网络上每个节点的分类账上。然而,保留记录(大约1TB)数据的庞大性质阻碍了大多数人运行节点。保持完整记录的重要性在于可以轻松验证矿工工作中的交易。

什么是分片Medium

分片是一种将以太坊区块链网络分成称为“分片”的较小部分的方法。每个分片的工作方式类似于将事务验证为主网络。碎片由其自己的协议控制,包含其自己独特的余额集和智能合约。

分析解决方案长期以来一直由以太坊创始人Vitalik Buterin推广,他认为新技术将提升网络的可扩展性。 Vitalik解释了这一发展,将其与数千个具有不同特征和规则的岛屿进行了比较。这些岛屿通过建立协议相互沟通,岛上的居民享受他们所在岛屿的特征。每个岛屿上的决策过程也将比在特定岛屿上只需要所有岛屿参与者做出决定更快。

鉴于网络的复杂性,Sharding对开发人员构成了挑战。虽然正在探索其他扩展和加强安全性和去中心化的方法,但分片会带来最好的结果,同时也是最难实现的。

分片的工作原理

主网络与分片一起工作以验证事务并将它们记录为不可变。事务详细信息对于每个分片都是唯一的,并且发生在该特定分片上的各个帐户之间。分片上的这些事务称为事务组。当事务组的预状态根等于主网络上记录的分片节点(全局状态)时,事务的验证完成。匹配后,事务组将标记为已验证,并使用分片ID根更新主网络。

merkle root

虽然在之前的以太坊模型中,只有globe状态根用于验证,但分片也引入了事务组根。每个碎片通过merkle树连接到主要的以太坊网络。事务组根作为包含更新和验证记录的merkle根,并与地块链上的全局状态根一起存储。分片上的用户只能在其分片内进行通信,并与分片中的用户进行事务处理。

分片的挑战

Sharding仍处于开发的早期阶段,开发团队已确定了一些缺陷。首先,如果攻击者超越了大部分碎片块矿工,则分片将面临中心化问题。再次,一个三难问题。与主链相比,在分片中双重花费和做坏事更容易,因为在大量分片中传播事务通常会降低安全性,同时增加TPS。该团队仍在研究解决此类问题的不同方法,但涉及的网络速度较慢。

总之,以太坊扩展只会影响协议开发团队,而用户和去中心化的应用程序开发人员无需担心技术问题。区块链行业远未解决三难问题,但分片仍然是最好的解决方案。

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