以太坊:以太坊2.0的分片是如何工作的？_比特幣

什么是分片？

分片(Sharding)指的是將整個以太坊網絡分成許多個小部分(Shards)。每個分片都包含獨立的狀態、完整的賬戶系統和智能合約。

分片絕對是最復雜的以太坊擴展解決方案，因此它也被放在了以太坊2.0路線圖中的最后一階段，給開發者充足的時間開發和在生產環境中測試。

在進入分片的技術細節之前，我們首先需要了解節點在以太坊網絡中扮演的角色。節點負責驗證鏈上交易并確保交易都遵守區塊鏈共識規則。要做到這一點，最好的方法就是讓每個節點都保留一份以太坊交易賬本的完整副本，用以驗證交易的真實性和完整性。但是以太坊的鏈上數據一直在快速增長，目前的數據大小已經超過1TB，對于普通人來說保存完整的數據副本是不切實際的。

芝商所將以太坊和比特幣標準以及微型合約的到期日增加到每日:金色財經報道，芝商所(CME Group)宣布將以太坊和比特幣標準以及微型合約的到期日增加到每日。芝商所加密貨幣產品全球負責人Giovanni Vicioso表示，我們很高興提供這些新的期權合約，為市場參與者在管理短期比特幣和以太幣價格風險方面提供更高的準確性和多功能性。

金色財經此前報道，芝商所(CME Group)宣布計劃從5月22日開始，在標準和微型比特幣和以太坊合約中擴展其加密貨幣期權合約，目前等待監管審查。其中，比特幣和以太坊期貨期權的新到期日將提供星期一、星期二、星期三、星期四和星期五的到期日。微型比特幣和以太坊期貨期權將在現有的周一、周三和周五合約上增加周二和周四的到期日。[2023/5/28 9:46:51]

以太坊信標鏈ETH質押APR再次下跌，當前已降至3.7%:金色財經報道，據以太坊官方網站數據顯示，以太坊信標鏈 ETH 質押 ARP 再次下跌，當前已降至 3.7%。歷史數據顯示，該指標于2022 年 11 月 14 日跌破 4%，之后在當月底又跌至 3.8%，本次系過去 3 個月內第三次下跌。此外，當前以太坊信標鏈質押 ETH 總量達到 17,111,615 枚 ETH，按照當前價格計算約合 280 億美元，驗證者總量為 503,586 個。[2023/1/23 11:27:20]

以太坊的瓶頸

動態 | 以太坊2.0多客戶端試驗網絡取得新進展：開發者報告7個客戶端操作確認:ConsenSys開發團隊PegaSys的工程師Jonny Rhea日前在推特上宣布，以太坊2.0多客戶端操作已經確認。通過安裝信標鏈的7個客戶端并構成網絡，現已實現一致性。七個客戶端分別是：Prysmatic Labs的Prysm、PegaSys的Artemis、Status的Nimbus、Sigma Prime的Lighthouse、Chainsafe的Lodestar、Triniy Team的Trinity以及Ether Camp的Harmony。 以太坊2.0預計將在2020～2021年實現，開發以太坊2.0客戶端的各個團隊已經完成了作為單獨客戶端的試驗網絡構成，但在多客戶端上運行還處于開發階段。目前開發團隊正聚集在波士頓進行現場驗證。9月12日，Prysmatic Labs的Preston Van Loon也報告了5個客戶端進行了操作確認。現在以太坊2.0的客戶端共有9個。在Rhea的操作確認中，Parity和Yeeth不包括在內。但Parity開發者Wei Tang日前也已報告了Parity和Lighthouse的多客戶端操作確認。（Crypto.Watch）[2019/9/14]

這就導致了一個大問題：如果以太坊全節點的運營成本過高，運營全節點的人數就會越來越少，網絡將更容易受到中心化的影響。

動態 | 以太坊正為硬分叉協調及系統軟件升級工作尋找新負責人:據coindesk報道，在2月底以太坊核心開發人員Afri Schoedon離開該項目之后，以太坊開發人員在周五的會議上討論了應當任命誰取代Schoedon負責協調硬分叉或系統軟件升級方面的工作。以太坊核心開發人員表示，不會將責任委派給一個人，而是分至兩到三個人。[2019/3/2]

同時，如果每筆交易都需要通過所有節點驗證，那以太坊也將難以實現可拓展性，分片將是這些問題的終極解法。

分片與狀態通道和plasma等拓展解決方案不同的是，分片不會將任何交易數據放到鏈下處理。分片只是將鏈上數據分成很多個部分，節點就不需要處理網絡上的所有交易，而只要處理某一個片區的交易。分片也引發了一個討論，分片后還能保障區塊鏈的安全嗎？

分片的優勢

迄今為止，還沒有任何區塊鏈網絡可以同時實現以下三個特性：去中心化、可擴展性、安全，這被稱為區塊鏈不可能三角。所以，分片可以看做是在這個三難困境前提下，相對犧牲了一部分安全性的情況下，解決以太坊可拓展性的解決方案。

在每一個分片中，將會周期性地隨機挑選出一批公證人(Notaries)用于驗證區塊，相當于PoW鏈中礦工的角色。然后以太坊主鏈上將會有一個委員二次檢驗這些區塊的真實性(Validity)。每個分片的出塊方式和塊之間的排列方式與主鏈是完全一樣的。

每個分片都以默克爾樹的形式與以太坊主鏈相關聯，兩者之間的鏈接也是加密的。每個分片都可以充當獨立的區塊鏈。每個分片上的用戶都有自己的賬戶余額，與以太坊主鏈無關，只能用于與用一個分片上用戶間交易。

對于以太坊分片最簡單的理解方式就是，想象以太坊鏈被分裂成數千座島嶼，每個島嶼有自己的特色，也是主權獨立的。如果他們想聯系其他島嶼，將需要使用某種特定協議。每個分片獨立存儲了該分片上的交易信息，但是在需要時又可以隨時返回主鏈。

分片的挑戰

雖然分片在理論上聽起來很不錯，但也存在許多潛在的攻擊途徑。一種特定的攻擊是單分片接管攻擊(Single-shardtakeoverattack)。這種攻擊的方式是，攻擊者接管了某一分片中的大多數出塊者，創建了一個提交不實交易信息的惡意分片。

以太坊核心開發人員提出了隨機抽樣檢查的應對方法，這個解決方案目前還在積極開發中。

分片在權益證明鏈上比在工作量證明鏈上更容易實現。因為權益證明鏈上本來就已經有活躍的驗證者，這些驗證者可以被進一步隨機指派到不同的分片中去。而在工作量證明中則無法阻止礦工向特定分片貢獻算力。如果礦工可以選擇他們想要驗證的分片，他們就可以聯合起來共謀作惡。

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作者|district0x

翻譯&校對|林芒果

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