PEN:分片技術：如何解決區塊鏈的性能問題？_OpenSwap

作者|JackyLHH出品｜白話區塊鏈

你或許也知道，限制目前區塊鏈技術大規模落地應用的一個很重要因素就是性能，這也是為什么很多傳統互聯網從業者不太看好區塊鏈技術的一個原因。

那么，如何解決區塊鏈的性能問題呢？其中的一個解決方案就是分片技術。

01?什么是分片？

分片是數據庫分區的一種形式，也稱為水平分區，即將一個大的數據庫切分成很多小的、可處理的部分，從而提高性能，縮短響應時間。

V神：分片技術的缺點是需在最開始設置參數或依賴治理:以太坊創始人V神剛剛發推稱，分片技術（sharding）的一個缺點是，由于沒有好的協議和方法告訴你有多少節點，你必須在最開始設置確定容量和最小安全節點數之間的參數，或依賴治理。[2020/3/16]

分片并不是一個新的概念，早在90年代后期就出現在了傳統的中心化數據庫管理中。這個概念的流行，要歸功于一個多玩家同時在線玩的角色扮演游戲UltimaOnline。

在這個游戲中，開發者將玩家分配到不同的服務器來緩解流量壓力。商業上，一個普遍的分片案例就是將用戶信息的數據庫按照地理位置劃分，同一個區域的用戶信息放在一起，存到單獨的服務器中。

NASH公布技術方案：加入動態分片技術:今日，NASH開發團隊正式公布技術方案，其將采取“BFT+DPOS+ microBlock + 動態Sharding”的算法，該算法是在mircoBlock并?流?線的基礎上，加?了動態分?技術。由于單個分?性能仍然?法滿足海量Dapps的?并發性能需求，NASH塊鏈平臺便采?2的16次方個分?，?幅提升了NASH塊鏈平臺的整體吞吐量；同時，采?動態sharding技術，按照不同賬戶交易的頻度調整分?內容，使得交易盡可能在同?分?完成，從?減少跨鏈交易。[2018/6/2]

這些節點每次只有一個節點能獲得記賬出塊的權利，剩下沒獲得出塊權的節點相當于做了“無用功”，白白浪費了算力。

紐約Consensus大會Penta發布全新分片技術PSG:Penta CMO Mr. Stephane Laurent在美國紐約舉行的Coin Desk Consensus 2018峰會上接受媒體采訪，全球首次向媒體介紹了Penta的全新分片技術Penta Sharding Graph(PSG)。這是繼提出了獨特的DSC共識算法之后，Penta技術團隊再次首創的技術突破。PSG用賬本結構來擴展Penta主鏈，對不同地址或DAPP的交易采用動態分組的方式實現區塊的并行處理，并自動協調交易的并行和串行處理，同時保證了系統的一致性、公平性、安全性和可用性。本次Consensus 2018大會規模空前，很多區塊鏈行業重量級人物也都在會上發布了新的成果。以太坊聯合創始人Joseph Lubin宣布了ConsenSys在Enterprise Blockchain的全新成果，Dr Yaniv Altshuler宣布了MIT Blochchain System Alliance的成立。[2018/5/17]

如果將分片技術運用到區塊鏈中，就相當于將區塊鏈網絡里的所有待處理任務進行分解，全網的節點也進行分組，每一組同時處理一個分解后的任務，這樣就從原先單一節點處理全網的所有任務變成了多組節點同時并行處理。

舉個例子，假設目前以太坊上有8,000個節點，全網待確認的交易是15,000筆。以太坊每秒能處理7-15筆交易，正常情況下至少需要1000秒才能處理完這些待確認的交易，當然處理的過程中又會有新的待確認交易產生。

如果采用分片技術，將8,000個節點分成100組，每組80個節點，這15,000筆待確認交易分成100個分區，每個分區150筆，那么，每組節點可以并行處理各自分區里的待確認交易，這樣最快10秒鐘就可以全部處理完那15,000筆待確認交易。

從這個例子中，我們可以看到，分片技術可以大幅提高區塊鏈的性能。

03?分片技術潛在的風險

那么，分片技術有沒有缺陷呢？答案是肯定的。

分片技術雖然能在一定程度上解決區塊鏈的性能問題，讓區塊鏈更具有可擴展性，但也存在兩個缺陷。

一個是分區后，不同區的通信問題。上面的例子，將以太坊網絡分成100個分區，每個分區都是獨立的，相當于有100條獨立的、平行的以太坊區塊鏈，每條都由一組礦工維護和確認交易。

這100條獨立的以太坊區塊鏈并不能相互通信，如果要通信，勢必要增加跨分區的通信機制，這會增加區塊鏈的復雜性，開發難度也會提高。

第二個是區塊鏈的安全性。還是上面的例子，在未分片之前，以太坊網絡是8,000個節點組成的算力，分成100個分區后，每個分區相當于一條獨立的以太坊區塊鏈，算力下降到80個節點組成的算力。

此時，對其中一個分區進行51%算力攻擊就容易很多。控制了一個分區，攻擊者就可以在這個分區內做惡，篡改交易。

以太坊基金會計劃將分片技術作為以太坊2.0的升級內容之一。以太坊如何解決分片技術的上述2個缺陷，我們拭目以待。

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