什么是分片
分片技術并不是什么創新的概念,早在區塊鏈技術出現之前,就已經在傳統數據庫中運作了,主要用于大型商業數據庫的優化。
其概念就是將數據庫中的數據,切割成很多數據分片,再將這些分片分配到不同的伺服器中儲存,如此一來,就不會因為短時間內出現大量數據訪問請求,而出現單一伺服器壓力過大的問題。
在傳統的區塊鏈網絡中,交易必須有網絡中的每個節點進行確認,以保證交易的安全,然而這也是導致交易速度難以提升的主因之一。
分片技術-pow
而把分片技術運用到區塊鏈網絡中的方式,是將區塊鏈網絡劃分成若干個子網絡(或稱分片,shard),每一個子網絡都會包含一部分節點,網絡中的資料儲存與交易,會被隨機分配到各個分片中做處理。
如此一來,每個節點只需要處理一小部份的工作,且不同分片上的交易可以并行處理,網絡的交易速度便能因此獲得提升。
分片技術-分片
另外,傳統的區塊鏈大部分都是單鏈結構,所有礦工都會相互競爭取下一個區塊的計帳權。
且大部分區塊鏈產生區塊的平均時間是固定的,例如比特幣平均每10分鐘產生一個區塊。
比特幣礦機制造商MicroBT發布三款新礦機:金色財經報道,比特幣礦機制造商MicroBT今天在邁阿密舉行的Bitcoin2023會議上發布了三款新礦機。WhatsMiner M53S++為其中一款,它可以提供320 terahash每秒(TH/s)的計算能力,每terahash(J/T)效率為22焦耳。公司創始人兼首席執行官Zuoxing Yang表示,它比競爭對手比特大陸的同類產品Antminer S19 XP Hydro更強大,后者可提供高達257 TH/s的計算能力,但效率不如比特大陸的型號,后者可在20.8 J/T下運行。
另外兩個型號是M50S++,設計用于空氣冷卻,計算能力為150 TH/s,以及M56S++,設計用于浸入式冷卻,可提供高達230 TH/s。這兩臺機器的效率都是22J/TH。面對能源危機和全球變暖,Yang認為,比特幣開采的電源需要升級,找到更好的解決方案,如綠色能源。[2023/5/19 15:12:30]
即便有越來越多的礦工加入挖礦行列,區塊鏈也會自動提升挖礦難度,以確保區塊產生速度固定在每10分鐘產生一個區塊。
簡單來說,區塊鏈網絡中算力的提升沒辦法增加交易速度,這也就是為什麼區塊鏈會是不可擴展。
OpenAI或將再次在意大利開放:金色財經報道,當地時間周三(4月12日),意大利數據保護局(Garante)提出了一系列聊天機器人ChatGPT在該國恢復使用的要求。在周三的聲明中,Garante對OpenAI提出了一系列需要在本月底前滿足的具體要求,并表示,在解決監管機構的擔憂后,意大利當局將暫停對OpenAI處理該國用戶數據的臨時限制令,OpenAI也將再次在意大利開放。大約兩周前,Garante以涉嫌違反數據收集規則為由,對ChatGPT的開放公司OpenAI展開調查,并宣布禁止使用ChatGPT,且暫時限制OpenAI處理意大利用戶數據。[2023/4/13 14:00:19]
如果要用簡單一點的例子來形容的話,就好比你把汽車改車V8大馬力引擎,但汽車電腦卻設置了速度限制,不能開超過60。
在分片技術中,區塊鏈算力的提升,意味著分片數量的提升。
也就是說網絡中所投入的算力越多,能夠同時并行處理的交易也會越多,整個網絡的交易速度也會線性提升。
運用在區塊鏈上的分片技術,又能夠分為三種:
網絡分片、交易分片、狀態分片。
以太坊總供應量較合并時增加3781.95枚ETH:金色財經報道,據ultrasound.money數據顯示,目前以太坊總供應量較合并時已增加約3781.95枚ETH。[2022/12/26 22:07:28]
網絡分片
由于區塊鏈的區塊與區塊之間具有強連結性,也就是說,每一次的區塊新增,都需要礦工互相通信確認新區塊的有效性。
雖然這能確保鏈上交易紀錄的正確性,卻也導致區塊鏈結構上存在不可擴展性的缺點。
因此,分片的第一步,需要先將區塊鏈網絡分片,再盡量降低互相通信的前提下,由各個分片處理鏈上交易。
說的簡單一點就是將礦工隨機分組,再將工作分配給各組礦工獨立驗證。
網絡分片涉及到的問題是,分片后如何確保鏈上交易安全性能夠維持。
隨機分配
礦工分組之后,網絡分片第一個會面臨到的問題是,攻擊者的攻擊成本會大幅降低。
下方這張圖說明的是,本來假設有100個礦工,要掌握51個才能癱瘓網絡,自從有分片后,假設是100個分片,礦工一人顧一個分片下,就變成我只要有全網1%的攻擊力,就有機會癱瘓某一個甚至兩個分片,而這1%在原本的PoW下,根本起不了作用。
DeFi協議總鎖倉量下跌至547.3億美元:金色財經報道,據DefiLlama數據顯示,DeFi協議總鎖倉量(TVL)達到547.3億美元,24小時跌幅1.39%。TVL排名前五分別為MakerDAO(76億美元)、Lido(59.8億美元)、Curve(59.8億美元)、AAVE(54.5億美元)、Uniswap(52億美元)。[2022/10/9 12:50:12]
要防范攻擊者最好的做法,就是建立隨機性。
區塊鏈底層Layer1擴容方案
在區塊鏈領域建立隨機性的方式主要是利用可驗證隨機函數,利用此演算法,網絡可以隨機抽取節點分組形成分片。
這樣一種隨機抽樣的方式可以防止惡意節點控制單個分片。
分片的共識機制
解決了礦工分組的問題后,所要面臨的問題是分組后的礦工,驗證過程如何達成共識。
達成共識的算法可以選擇我們熟知的PoW、PoS、PBFT等共識機制。
簡單來說,網絡分片就是礦工的挖礦規則,為了在分片的同時不失去去中心化特性,開發者需要盡可能地在安全與效率取得良好的平衡。
歐洲加密交易所WhiteBIT將推出WBT代幣:8月14日消息,歐洲加密交易所WhiteBIT計劃推出代幣WhiteBIT Token(WBT)。該代幣將為用戶提供減免手續費、持有收益等機會,預計將發行4億枚,其中2億歸入財庫并將在未來三年內逐步解鎖。該代幣將具有每周銷毀機制。(Cointelegraph)[2022/8/14 12:24:33]
例如,網絡中分片的數量與每個分片中節點的數量等問題,都需要謹慎考慮。
交易分片
網絡分片針對的是礦工的游戲規則,而交易分片所針對的是哪些交易要被分配到哪些分片,然而,區塊鏈的帳本模型的不同會對交易分片的開發造成影響。
UTXO帳本模型
UTXO的帳本系統,例如比特幣,交易紀錄是由多個input和多個output構成,沒有帳戶的概念,也不會有馀額的紀錄,我們沒有辦法按照地址進行交易分片來有效地避免雙花問題。
UTXO較直觀的交易分片方式是按照交易hash值的最后幾位進行分片。
例如,“如果哈希值的最后一個值是0的話,那麼交易將被分配給分片1,否則它被分配給分片2(假設只有兩個分片)。”
然而,我們說過,UTXO的交易是由input和output構成,假設A發起了一筆交易,該交易的哈希值的最后一個值是0,被分配到第一個分片驗證。
此時,A又發起一筆input相同但output不同(發給不同人)的交易,該筆交易被分配到第二個分片,如果不採取任何措施,這兩筆交易將因為同時在兩個分片當中進行處理和驗證,而導致雙花攻擊。
在UTXO帳本系統的交易分片中,解決雙花攻擊的辦法是分片1和分片2相互通信,以確保同一筆錢沒有被重復花費。
但是在實際過程中,分片數量眾多且交易的hash值是隨機的,交易會被隨機分配到各個分片,這就表示每個分片之間都必須相互溝通。
很明顯,這方法行不通,因為如果這么做,就代表分片無法獨立驗證,分片就沒有意義了,因此UTXO先天上就較難以實現分片。
Account帳本模型
由于UTXO帳本模型較難實現交易分片,因此,大多數采用分片技術的區塊鏈,都是像以太坊一樣的Account帳戶帳本系統。
有了帳戶,每一筆交易將會包含發送者的地址與余額。
因此我們只需要將交易按照發送者的地址進行分片,即可保證同一個帳戶發出的多筆交易將被在同一個分片當中被處理,這樣該分片即可有效的檢測雙花交易。
不過一但涉及到跨分片交易,例如:分片1的帳戶要與分片10的帳戶進行交易,勢必需要跨分片的溝通來驗證交易的有效性。
但與UTXO相比,至少不需要跟所有的分片溝通,只需要分片1與分片10溝通即可。
狀態分片
狀態分片可以簡單理解為,在區塊鏈資料分配在在不同分片中儲存。
其所涉及的是鏈上資料的分片,也就是鏈上資料與交易紀錄分片儲存,借此減少節點的存儲負擔。
與其他兩個分片機制相比,狀態分片是最棘手的難題。
目前的狀態分片有以下三個問題需要解決。
1)跨分片交易通訊的效益平衡
過去區塊鏈的狀態,例如帳戶馀額狀態儲存在全網中,由全網節點共同更新維護。
但是在分片機制下,交易會根據地址分配在不同的分片處理,也就是說,狀態只會儲存在其地址所在的分片中,此時要面臨的一個問題是,交易不會只在一個分片中進行,時常會涉及到跨分片交易。
因此若交易雙方帳戶被分配在不同分片,分片與分片之間勢必要進行溝通才能夠確保交易的有效性,頻繁的跨分片互動,很容易導致整體網絡效率下降。
例如:
A的地址分配在分片1,交易的紀錄也會儲存在分片1。
B的地址分配在分片2,交易的紀錄就會儲存在分片2。
一但A要打幣給B,就會形成跨分片交易,分片2就會向分片1調用過去的交易紀錄,確認交易的有效性,A頻繁的打幣給B,分片2就必須不斷跟分片1互動,交易的處理效率便會因此降低。
2)分片動態刷新和節點狀態更新之間的平衡
區塊鏈的節點會隨著時間而增加,且節點若長時間未重新分配,會導致交易狀態過度集中化,降低遭受攻擊時的彈性。
因此網絡每隔一段時間需要重新調整網絡節點,也就是所謂的動態分片,而新進節點也會借此更新與同步其所在分片的狀態。
然而每一次的節點調整,都必須在該分片完成網絡同步后,才能開始處理交易,這會造成部分延遲問題,因此設計時必須掌握好節點調整的數量與時間,否則很可能會造成分片癱瘓。
3)全網數據備份與中心化風險之間的平衡
還有一個問題是,若某些特定的分片遭到了攻擊而導致其驗證失去有效性。由于分片并沒有複制系統的全部狀態,所以網絡也無法驗證那些依賴于該分片的交易。
解決此問題的方法是維護存檔或進行節點備份,這樣就能幫助系統進行故障修復以及恢復那些不可用的數據。
但是,這樣就代表系統的狀態只會儲存在少數節點,這會引發一些中心化的風險。
鏈金研究員總結
雖然分片技術與其他解決方案相比,較復雜也較難實現,但分片技術依然是目前備受期待的Layer1擴容方案。
知名的分片項目Zilliqa主網在2019年1月31日正式上線了,過去在測試網上都有相當不錯的表現,實際的效能還有待確認。
而我們所熟悉的以太坊,也將會慢慢開始進化,從以太坊1.0進化到以太坊2.0,除了會將共識機制從PoW改成PoS外,還會加入BeaconChain讓分片技術得以在以太坊上實現。
分片技術的發展,或許將成為區塊鏈邁向落地應用的一項重要決定性因素。
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原標題|方法論、工具與團隊:如何成為一名Web3數據分析師?作者|AndrewHong譯者|GaryMa吳說區塊鏈本文假設你是一個剛接觸web3的數據分析師,開始組建你的web3分析團隊.
1900/1/1 0:00:00原標題|三分鐘讀懂BetaFinance本文首發時間為2021年8月17日 撰文:一棵楊樹 2021年11月1日,BetaFinance獲得575萬美元融資,由紅杉資本印度領投.
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1900/1/1 0:00:00原文作者:JeffBenson,ScottChipolina和JasonNelson 編譯:Moni 如果縱觀整個金融領域,如今的加密貨幣還不能算是一個成熟的行業,但由于發展速度迅猛.
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