分片，解释

仔细研究分片的概念，它究竟是什么以及它是如何工作的。

区块链分片的未来是什么？

由于Facebook的Libra硬币，Sharding最近获得了更多的关注。

Facebook最近在其白皮书中发布了有关Libra硬币的更多细节，计划于2020年上半年推出。此外，Facebook还收购了Chainspace，其开发团队主要专注于区块链分片。这表明Libra区块链将实施某种形式的区块链分区。

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但从更一般的意义上讲，分片可能是解决区块链三难问题的解决方案。

在区块链三难中，正如以太坊联合创始人Vitalik Buterin所描述的那样，你只能同时维护三个区块链核心特征中的两个 – 即安全性，去中心化性和可扩展性。这是因为你总是必须在这些元素中的至少一个上妥协才能拥有另外两个元素。

正如Elrond Network的首席执行官Beniamin Mincu所说，这是一个专注于可扩展性和互操作性的区块链协议 – 在福布斯最近的一篇文章中暗示，如果可以克服重大挑战，它将为区块链带来可扩展性，同时不会影响权力下放或安全性。反过来，这可以使区块链更接近可持续的主流采用。敏科说：

“分片很复杂，但它提供了吞吐量容量改进的类型，使公共区块链能够与VISA等网络竞争。然而，它的一些挑战包括单一碎片超越，跨分片通信和数据有效性。“

谁使用分片？

一些区块链已经实施了分片机制，而在其他区块链中，它仍在开发中。

Zilliqa是第一个实施分片的公共区块链平台。它的测试网络能够达到2,828 TPS。

区块链生态系统Near允许开发人员轻松构建和部署去中心化的应用程序。它还称自己为“一个分片的，开发人员友好的，利益证明的区块链”，并声称其分片技术允许节点保持足够小，以便在简单的云托管实例上运行 – 甚至可能在未来的移动设备上运行。

与Near类似，以太坊提供区块链生态系统，用于实施基于智能合约的DApps。以太坊基金会计划引入分片作为其Ethereum 2.0更新的一部分，该更新将于2020年1月启动，这在2019年6月13日的以太坊基金会电话会议上得到了证实。

其他区块链项目将分片视为可扩展性问题的解决方案，包括Cardano，QuarkChain和PChain。

是否有其他分片解决方案？

开发人员已提出另外两项建议，以提高区块链的性能和交易速度。

第一种是增加块大小，基本思路是块大小越大，块可以容纳的事务越多 – 因此，每秒的事务数量就越多。虽然这是事实，但这也意味着块大小越大，验证块所需的计算能力就越强。

如果要无限期地增加块大小，则只有最专业的，高功率的计算机设备才能够处理充当节点所需的处理能力。此类设备的成本增加意味着节点矿池必然会变得更小且更中心化，从而增加51％攻击的风险。增加块大小也需要硬分叉，这可能会破坏社区。如果不是每个人都升级到新的区块链，将使用两个单独的硬币存在两个单独的链。由于这些问题，增加块大小只是一个短期解决方案。

第二个建议是使用山寨币，以便不同的功能和不同的应用程序可以使用自己的硬币在自己的链上运行。这会提高性能，因为您不会使单个区块链过载，但它也会增加安全风险，因为所有散列功能现在都分成几个区块链。同样，这使得破解网络变得更加容易，因为执行成功的51％攻击所需的散列能力的数量要小得多。因此，它不是一个可行的解决方案。

分片有什么缺点吗？

目前，分片的主要挑战涉及通信和安全。

如果将区块链拆分为隔离区段，则每个分区将显示为单独的区块链网络。一个子域的用户和应用程序将无法与另一个子域的用户和应用程序通信，而无需实现特殊的，互操作的通信机制。这为开发人员提供了额外的复杂功能。

在分段的区块链中，安全性也成为一个问题，因为黑客更容易超越单个分片，因为控制单个分段所需的散列功率降低，也称为单个分片超越攻击或1％攻击。一旦某个细分受到攻击，攻击者可能会向主网络提交无效的交易，或者该特定细分中的信息可能会无效并永久丢失。以太坊提出的这种安全风险的答案是随机抽样，其中碎片公证人被随机指定到不同的部分以验证块验证。

分片会有什么问题可能解决？

分片是区块链持续可扩展性问题的潜在解决方案。

如上所述，区块链网络面临的最大问题之一是可扩展性问题。区块链网络越流行，用户就越多地启动交易，去中心化的应用程序和网络上的其他进程。

增加的交易活动增加了对节点的需求，以验证交易，并且存在这些区块链可能被堵塞的真正威胁（如在加密货币Kitties热潮期间在以太坊上看到的那样，当游戏占网络上交易的11％时）。如果发生这种情况，交易速度会变得非常缓慢，这对于长期，可持续的区块链采用来说并不理想。

如上所述，如果区块链被分解成较小的区段，节点组被分配负责各个区段，则每个节点将不必维护整个分类账来执行每个操作。因此，事务验证可以并行而不是以线性方式发生，从而提高整个网络的速度。它为区块链网络的可扩展性问题提供了解决方案，从而使其在长期内更具可持续性。

分片如何工作？

为了解释分片，让我们以以太坊区块链为例。

根据ethernodes.org的说法，以太坊区块链由数千台计算机组成，即节点 – 目前为8,622个 – 每个都向网络提供一定数量的哈希能力。正是这种散列功率允许以太坊虚拟机（EVM）运行 – 即执行智能合约并运行去中心化应用程序（DApps）。

目前，以太坊在顺序执行的基础上工作，其中每个节点中的每一个都必须计算每个操作并处理每个事务。因此，通过此验证过程的事务可能需要很长时间。目前，以太坊徘徊在每秒约10笔交易（TPS） – 相比之下，维萨平均需要24,000 TPS。将计算机添加到网络不一定会提高效率，因为整个分类帐保存在每台计算机上，验证链将变得更长。

通过分片，其思想是从线性执行模型（其中每个节点必须计算每个操作）转变为并行执行模型，其中分配节点以仅处理某些计算。这将允许同时进行多个并行事务处理。

区块链将分为单独的分片（子域或“桶”）。节点只需运行分配给它们的分类账部分，以便执行流程和验证交易，而不是一直维护整个分类账。

什么是区块链的分片？

它基本上是相同的过程。

区块链网络是具有代表各个数据服务器的节点的数据库。如果我们将分片应用于区块链，这将意味着将区块链网络分解为单个分段（或分片）。每个分片都会拥有一组独特的智能合约和账户余额。

然后将节点分配给各个分片以验证事务和操作，而不是每个分区负责验证整个网络上的每个事务。

我们的想法是，通过将区块链分解为更易于管理的细分市场，它可以提高交易吞吐量，从而克服当今大多数主要区块链所面临的可扩展性问题。我们将进一步详细介绍这一点。

什么是分片？

分片是数据库分区的一种形式，也称为水平分区。

该过程涉及将非常大的数据库分解为更小，更易于管理的段，其目的是提高性能并缩短查询响应时间。

Sharding不是一个新概念，至少从20世纪90年代末开始就一直存在于传统的中心化数据库管理中。该术语实际上是由最早的大型多人在线角色扮演游戏（MMORPG）之一Ultima Online推广的，其中开发者将玩家分成不同的服务器（游戏中的不同“世界”）来应对流量。

在业务中，分割大型数据库的常见示例是将客户数据库分解为地理位置。将相同地理位置的客户组合在一起并放置在唯一的服务器上。