在本文中，我们将以以太坊区块链上的分片技术为例，分析分片技术将如何实现区块链扩容。
在本文中，我们将以以太坊区块链上的分片技术为例，分析分片技术将如何实现区块链扩容。
众所周知，目前最常用的区块链是以太网，所以理解为什么以太坊开发者社区希望在以太坊上采用分片技术，将有助于理解分片技术是什么，以及分片技术为什么是一个受欢迎的扩容解决方案。
ETHGasStation表示，在以太坊网络中，将交易添加到以太坊区块链大约需要1.78分钟，生成一个新区块需要32秒，平均每秒处理15-20笔交易。可以看出，以太坊生态系统是一个对矿工有利，而非对用户有利的环境，如果用户想要优先处理他们的交易，就必须提高该笔交易的gas费用。
BitDNS入选火种源计划，将为BitCherry生态应用提供域名解析服务:据官方消息，2021年4月14日，BitDNS成为首批加入BitCherry分布式商业生态的合作伙伴。BitDNS将为BitCherry链上应用提供分布式域名解析服务，实现一键去中心化，帮助企业和个人用户更加便捷、安全的参与数字资产交易，管理链上价值数据信息。BitCherry将携手BitDNS打造去中心化的网络生态系统，建立安全便捷的链上分布式商业生态体系。[2021/4/14 20:18:34]
低吞吐量、高延迟和高交易费用是当前以太坊面临的主要问题，一些对扩展性有要求的服务和应用不太适合采用以太坊网络。以太坊吞吐量低的主要原因是每个节点都要处理系统中的所有交易。
分片技术是什么？
动态 | 以太坊域名服务ENS将加入多代币支持，未来可解析至比特币地址:go-ethereum和以太坊域名服务（ENS）核心开发者Nick Johnson今天在Twitter 宣布，已经提交了ENS以太坊域名的多代币支持，该提议通过后ENS以太坊域名将支持解析域名到多个区块链地址，其中甚至可以包括比特币地址。这也意味着，ENS以太坊域名将可能成为跨链的域名系统，用户可以通过一个域名在多个区块链间互通，未来只需要向其他人展示自己的ENS以太坊域名即可。目前已经有多个数字加密货币钱包支持ENS以太坊域名，在使用以太坊钱包进行转账时，不需要再输入冗长的以太坊0x 地址，而只需要输入短地址即可。[2019/9/9]
简单地说，分片是一种分区方法，将计算工作量和存储工作量分布到P2P网络上，这样每个节点就不负责处理整个网络的所有交易，而是只处理自己本分区的信息。
动态 | 日本Catabira推出基于区块链的数据解析平台:据Prtimes消息，日本信息服务商Catabira宣布推出基于区块链的商业服务级数据解析平台Catabira Insights For Blockchain，将利用区块链技术不可篡改的特性保证调查数据的真实性。[2018/11/8]
为了进一步了解分片，我们从实现分片最简单的方式开始讲，V神在他的文章中将这种方式称为“scalingbyathousandaltcoins”。
在这个分片方式中，我们不会只运行单条区块链，而是运行多条区块链，并且不是将每条链称为区块链，而是称为shard。每个分片都会拥有独立的验证者或节点网络，即通过PoW机制挖矿或者质押投票机制来验证交易和生成区块的网络参与者。
分片技术面临的一些主要挑战
前美联储理事Kevin Warsh：从美国经济政策角度解析比特币价格波动: 前美联储理事、斯坦福大学胡佛研究所杰出访问学者Kevin Warsh今日撰文，从政府经济政策角度解读了比特币价格波动的原因。对于2017年BTC价格的狂飙，Warsh认为：1.特朗普上台后推出的减税等宽松政策持续刺激美国经济增长，继而带来的通货膨胀预期促使美国加息进度超预期，比特币成为规避法币贬值的避风港；2.特朗普政府贸易保护政策致使美元在2017年贬值12%，投资者寻求比特币规避贬值；3.据去年10月、11月调查，美国民众对政府的信任度下降14个百分点达到33%，而美元正是建立在公众对政府信任的基础上。而对于今年以来比特币价格的大幅波动，是因为投资者正在调整对政府政策的预期，新任美联储主席也在重新考虑如何更好地实施货币政策，同时也在考虑推出自己的加密货币。[2018/3/8]
在尝试使用分片技术中，我们发现的第一个问题是，由于每个分片都有自己的验证者，单个片区的安全性就会比整条链更差。例如，一条有X个验证者且没有分片的区块链，决定硬分叉成一条有分片的链，并将X个验证者分摊到10个片区中，那单个片区中的验证者数量就是X/10个，因此只需要控制总验证者数量的5.1%就可能破坏一个分片。
我们遇到的第二个问题是:“由谁来为每个分片选择验证者？”对于一个坏的参与者来说，如果所有5.1％的验证者都在同一个分片中，则控制5.1％的验证者会造成不好的情况。如果验证者无法选择验证哪个分片，则控制5.1％验证者的参与者极不可能在同一分片中获得所有验证者，从而大大降低了它们破坏系统的能力。
实际上，几乎所有的分片设计都依赖于某种随机性来为分片分配节点，且随机性和验证者分配都需要不针对任何特定分片的计算。为了实现这种计算，几乎所有现有的设计都包含一条单独的区块链，负责执行维护整个网络所需的操作。
这个链在以太坊中称为信标链，负责生成随机数、为分片分配节点、接收分片的信息更新、处理权益证明和其他各种功能。
信标链也有一些不足之处。因为信标链需要做一些记账计算工作,且这些计算量是与系统中分片的数量成正比的，所以分片数量越多，信标链的计算工作量就越大。这就出现了与没有使用分片网络时的同样问题：低吞吐量和高延迟，所以分片网络存在一个与生俱来的可扩展性限制的问题。
但是，分片网络的结构确实对节点的任何改进都具有乘法效应。因为任何提高节点效率的提升都会使节点能更快地处理交易，如果运行网络的所有节点处理交易的速度都变成4倍，那每个分片能够处理的交易量将是之前的4倍，且信标链能够维持的分片数量也将是之前的4倍。由此来看，整个系统的吞吐量将变成之前的4x4=16倍。
如何将数据分割为碎片?
让我们先看看节点在区块链上主要执行那些事务：
1.处理/验证交易
2.将经过验证的交易和已完成的区块传播给其他节点
3.存储所有交易的历史
随着网络的发展，节点需要能够跟上网络的需求，从而随着网络的发展而增长；
1.随着需要处理的交易的数量不断增长，要求每个节点增加更多的计算能力
2.随着需要中继的交易的数量不断增长，节点在中继交易和区块时需要更多的网络带宽；
3.随着状态的增多，节点在存储数据时需要更多的存储空间。
从这三点可看出，无论每秒的交易量和中继的交易量是否增加，数据存储都会增加。
虽然很多人提议过对存储进行分片，而不是对交易处理进行分片，但是有一些项目已经实现了对交易处理的分片，最常见的分片类型被称为“状态分片”，在状态分片中，每个分片中的节点都在搭建自己的分片链，这条链包含的交易只会影响该分片全局状态中本地的状态。这意味着分片中的验证着只需要存储本地的状态，并且只需执行和中继那些影响本地状态的交易。
来源|hackernoon
作者|TiaanWolmarans
翻译|头等仓Annie
编译|头等仓AlonsoChen
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