区块链:V神提到的作为以太坊可扩展性未来的分片是什么？_比特币

4月7日，V神的网站更新了一篇名为《分片为何如此出色：揭开技术属性的神秘面纱》的文章，其中提到：分片是以太坊可扩展性的未来，它将是帮助生态系统每秒支持数千笔交易，并允许世界上大部分地区以可承受的成本定期使用该平台的关键。

你或许也知道，限制目前区块链技术大规模落地应用的一个很重要因素就是性能，这也是为什么很多传统互联网从业者不太看好区块链技术的一个原因。那么，如何解决区块链的性能问题呢？其中的一个解决方案就是分片技术。

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，即将一个大的数据库切分成很多小的、可处理的部分，从而提高性能，缩短响应时间。

V神提出将The Graph作为一种可能的数据存储解决方案:11月30日消息，据雅虎财经报道，V神提出将TheGraph作为一种可能的数据存储解决方案，计划利用高度可伸缩的ZK-rollups来彻底改变以太坊2.0网络吞吐量。V神认为只有通过大规模采用ZK-rollups才能解决以太坊网络GAS费用过高问题。不管是短期和中期，还是长期来看，Rollups都是以太坊唯一无需信任的扩展解决方案。[2021/11/30 12:41:18]

分片并不是一个新的概念，早在90年代后期就出现在了传统的中心化数据库管理中。这个概念的流行，要归功于一个多玩家同时在线玩的角色扮演游戏UltimaOnline。

V神提出在二层生态转移NFT的跨Rollup NFT包装和迁移思路:9月7日消息，以太坊创始人Vitalik Buterin在以太坊研究论坛发文《跨Rollup NFT包装和迁移》，提出能够在整个二层生态中转移 NFT的思路。

他表示，NFT将在一个Rollup中注册，可以通过创建Wrapper NFT在其他二层方案中进行跨链。具体过程为：在Rollup A中，将NFT发送到Wrapper管理器合约，指定目标Rollup和初始所有者锁定合约，然后在储存中保存一条记录，并给NFT分配新的序列号R。在Rollup B中，任何人都可以使用Rollup B上的Wrapper管理器合约中指定源Rollup和序列号，创建包装NFT。当NFT取回时，当前所有者必须将其发送回Wrapper管理器，从带有序列号R、源Rollup的初始所有者中解除包装，将NFT交给新的所有人。NFT取回会有时间延迟，因为Optimistic Rollup状态根需要大约1周的时间延迟才能最终确定，以便收据可以被验证。到目前为止，更快地进行多条链间的跨链，唯一的办法是进行多层包装。[2021/9/7 23:06:29]

在这个游戏中，开发者将玩家分配到不同的服务器来缓解流量压力。商业上，一个普遍的分片案例就是将用户信息的数据库按照地理位置划分，同一个区域的用户信息放在一起，存到单独的服务器中。

V神提议对以太坊未来的分片和历史访问进行预编译:Vitalik Buterin（V神）发文研究对未来的分片和历史访问进行预编译。V神在文章中表示，当前以太坊设计中的向后兼容性挑战之一是，历史访问需要在EVM中验证Merkle证明，该证明假设区块链将永远使用相同的格式和相同的密码。分片增加了这一点的重要性，因为用于rollups的欺诈证明和有效性证明需要指向分片数据的指针。V神提出了一种更加面向未来的方法：我们可以添加执行验证特定类型证明的抽象任务的预编译，而不是要求在EVM中验证历史和分片的证明。如果将来更改格式，预编译逻辑将自动更改。预编译甚至可以具有条件逻辑，用于验证转换前slots的一种证明和转换后slots的另一种证明。[2021/6/13 23:33:43]

什么是区块链领域里的分片？

区块链就相当于一个数据库，每一个节点都相当于一个独立的服务器。正常情况下，这些节点每次只有一个节点能获得记账出块的权利，剩下没获得出块权的节点相当于做了“无用功”，白白浪费了算力。

如果将分片技术运用到区块链中，就相当于将区块链网络里的所有待处理任务进行分解，全网的节点也进行分组，每一组同时处理一个分解后的任务，这样就从原先单一节点处理全网的所有任务变成了多组节点同时并行处理。

举个例子，假设目前以太坊上有8,000个节点，全网待确认的交易是15,000笔。以太坊每秒能处理7-15笔交易，正常情况下至少需要1000秒才能处理完这些待确认的交易，当然处理的过程中又会有新的待确认交易产生。

如果采用分片技术，将8,000个节点分成100组，每组80个节点，这15,000笔待确认交易分成100个分区，每个分区150笔，那么，每组节点可以并行处理各自分区里的待确认交易，这样最快10秒钟就可以全部处理完那15,000笔待确认交易。

从这个例子中，我们可以看到，分片技术可以大幅提高区块链的性能。

分片技术潜在的风险

那么，分片技术有没有缺陷呢？答案是肯定的。

分片技术虽然能在一定程度上解决区块链的性能问题，让区块链更具有可扩展性，但也存在两个缺陷。

一个是分区后，不同区的通信问题。上面的例子，将以太坊网络分成100个分区，每个分区都是独立的，相当于有100条独立的、平行的以太坊区块链，每条都由一组矿工维护和确认交易。

这100条独立的以太坊区块链并不能相互通信，如果要通信，势必要增加跨分区的通信机制，这会增加区块链的复杂性，开发难度也会提高。

第二个是区块链的安全性。还是上面的例子，在未分片之前，以太坊网络是8,000个节点组成的算力，分成100个分区后，每个分区相当于一条独立的以太坊区块链，算力下降到80个节点组成的算力。

此时，对其中一个分区进行51%算力攻击就容易很多。控制了一个分区，攻击者就可以在这个分区内做恶，篡改交易。

以太坊基金会计划将分片技术作为以太坊2.0的升级内容之一。以太坊如何解决分片技术的上述2个缺陷，我们拭目以待。

除了性能问题，你觉得目前的区块链技术还存在哪些问题？欢迎在留言区分享。

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