解析 | 分片技術將如何實現區塊鏈擴容_區塊鏈

在本文中，我們將以以太坊區塊鏈上的分片技術為例，分析分片技術將如何實現區塊鏈擴容。

在本文中，我們將以以太坊區塊鏈上的分片技術為例，分析分片技術將如何實現區塊鏈擴容。

眾所周知，目前最常用的區塊鏈是以太網，所以理解為什么以太坊開發者社區希望在以太坊上采用分片技術，將有助于理解分片技術是什么，以及分片技術為什么是一個受歡迎的擴容解決方案。

ETHGasStation表示，在以太坊網絡中，將交易添加到以太坊區塊鏈大約需要1.78分鐘，生成一個新區塊需要32秒，平均每秒處理15-20筆交易。可以看出，以太坊生態系統是一個對礦工有利，而非對用戶有利的環境，如果用戶想要優先處理他們的交易，就必須提高該筆交易的gas費用。

Beosin：Avalanche鏈上Platypus項目損失850萬美元攻擊事件解析:2月17日，據區塊鏈安全審計公司Beosin旗下Beosin EagleEye安全風險監控、 預警與阻斷平臺監測顯示，Avalanche鏈上的Platypus項目合約遭受閃電貸攻擊，Beosin安全團隊分析發現攻擊者首先通過閃電貸借出4400萬USDC之后調用Platypus Finance合約的deposit函數質押，該函數會為攻擊者鑄造等量的LP-USDC，隨后攻擊者再把所有LP-USDC質押進MasterPlatypusV4合約的4號池子當中，然后調用positionView函數利用_borrowLimitUSP函數計算出可借貸余額，_borrowLimitUSP函數會返回攻擊者在MasterPlatypusV4中質押物品的價值的百分比作為可借貸上限，利用該返回值通過borrow函數鑄造了大量USP（獲利點），由于攻擊者自身存在利用LP-USDC借貸的大量債務（USP），那么在正常邏輯下是不應該能提取出質押品的，但是MasterPlatypusV4合約的emergencyWithdraw函數檢查機制存在問題，僅檢測了用戶的借貸額是否超過該用戶的borrowLimitUSP（借貸上限）而沒有檢查用戶是否歸還債務的情況下，使攻擊者成功提取出了質押品（4400萬LP-USDC）。歸還4400萬USDC閃電貸后， 攻擊者還剩余41,794,533USP，隨后攻擊者將獲利的USP兌換為價值8,522,926美元的各類穩定幣。[2023/2/17 12:12:32]

低吞吐量、高延遲和高交易費用是當前以太坊面臨的主要問題，一些對擴展性有要求的服務和應用不太適合采用以太坊網絡。以太坊吞吐量低的主要原因是每個節點都要處理系統中的所有交易。

1inch：分配給解析器激勵計劃的1000萬枚INCH已啟動發放:1月26日消息，DEX聚合器1inch Network表示，此前分配給解析器激勵計劃的1000萬枚INCH Token已啟動發放，旨在激勵更多1INCH利益相關者將其UnicornPower委托給解析器，同時補償解析器為滿足用戶的Fusion訂單而支付的Gas費用。

據悉，每個解析器收到的Token數量將取決于其網絡份額，預計每周將分發25萬枚1INCHToken。此前消息，去年12月，1inch宣布推出1inch Resolver激勵計劃，旨在為補償解析器為滿足用戶的Fusion訂單而支付的Gas費用。該計劃于2022年12月24日啟動，總計將發放1000萬枚1INCH Token。[2023/1/26 11:30:44]

分片技術是什么？

安全團隊：Reaper Farm項目遭到攻擊事件解析，項目方損失約170萬美元:據成都鏈安“鏈必應-區塊鏈安全態勢感知平臺”安全輿情監控數據顯示，Reaper Farm項目遭到黑客攻擊，成都鏈安安全團隊發現由于_withdraw中owner地址可控且未作任何訪問控制，導致調用withdraw或redeem函數可提取任意用戶資產。攻擊者(0x5636e55e4a72299a0f194c001841e2ce75bb527a)利用攻擊合約(0x8162a5e187128565ace634e76fdd083cb04d0145)通過漏洞合約(0xcda5dea176f2df95082f4dadb96255bdb2bc7c7d)提取用戶資金，累計獲利62ETH，160萬 DAI，約價值170萬美元，目前攻擊者(0x2c177d20B1b1d68Cc85D3215904A7BB6629Ca954)已通過跨鏈將所有獲利資金轉入Tornado.Cash，成都鏈安鏈必追平臺將對被盜資金進行實時監控和追蹤。[2022/8/2 2:54:19]

簡單地說，分片是一種分區方法，將計算工作量和存儲工作量分布到P2P網絡上，這樣每個節點就不負責處理整個網絡的所有交易，而是只處理自己本分區的信息。

ENS開發負責人：以太坊已支持CCIP讀取與ENS通配符解析解決方案:3月14日，ENS開發負責人Nick Johnson在推特上表示，以太坊已支持CCIP讀取與ENS通配符解析解決方案。據悉，跨鏈互操作協議（CCIP）為ENS采用的跨鏈解決方案，旨在支持在二層網絡上發行鏈上的域名。[2022/3/14 13:55:55]

為了進一步了解分片，我們從實現分片最簡單的方式開始講，V神在他的文章中將這種方式稱為“scalingbyathousandaltcoins”。

在這個分片方式中，我們不會只運行單條區塊鏈，而是運行多條區塊鏈，并且不是將每條鏈稱為區塊鏈，而是稱為shard。每個分片都會擁有獨立的驗證者或節點網絡，即通過PoW機制挖礦或者質押投票機制來驗證交易和生成區塊的網絡參與者。

分片技術面臨的一些主要挑戰

在嘗試使用分片技術中，我們發現的第一個問題是，由于每個分片都有自己的驗證者，單個片區的安全性就會比整條鏈更差。例如，一條有X個驗證者且沒有分片的區塊鏈，決定硬分叉成一條有分片的鏈，并將X個驗證者分攤到10個片區中，那單個片區中的驗證者數量就是X/10個，因此只需要控制總驗證者數量的5.1%就可能破壞一個分片。

我們遇到的第二個問題是:“由誰來為每個分片選擇驗證者？”對于一個壞的參與者來說，如果所有5.1％的驗證者都在同一個分片中，則控制5.1％的驗證者會造成不好的情況。如果驗證者無法選擇驗證哪個分片，則控制5.1％驗證者的參與者極不可能在同一分片中獲得所有驗證者，從而大大降低了它們破壞系統的能力。

實際上，幾乎所有的分片設計都依賴于某種隨機性來為分片分配節點，且隨機性和驗證者分配都需要不針對任何特定分片的計算。為了實現這種計算，幾乎所有現有的設計都包含一條單獨的區塊鏈，負責執行維護整個網絡所需的操作。

這個鏈在以太坊中稱為信標鏈，負責生成隨機數、為分片分配節點、接收分片的信息更新、處理權益證明和其他各種功能。

信標鏈也有一些不足之處。因為信標鏈需要做一些記賬計算工作,且這些計算量是與系統中分片的數量成正比的，所以分片數量越多，信標鏈的計算工作量就越大。這就出現了與沒有使用分片網絡時的同樣問題：低吞吐量和高延遲，所以分片網絡存在一個與生俱來的可擴展性限制的問題。

但是，分片網絡的結構確實對節點的任何改進都具有乘法效應。因為任何提高節點效率的提升都會使節點能更快地處理交易，如果運行網絡的所有節點處理交易的速度都變成4倍，那每個分片能夠處理的交易量將是之前的4倍，且信標鏈能夠維持的分片數量也將是之前的4倍。由此來看，整個系統的吞吐量將變成之前的4x4=16倍。

如何將數據分割為碎片?

讓我們先看看節點在區塊鏈上主要執行那些事務：

1.處理/驗證交易

2.將經過驗證的交易和已完成的區塊傳播給其他節點

3.存儲所有交易的歷史

隨著網絡的發展，節點需要能夠跟上網絡的需求，從而隨著網絡的發展而增長；

1.隨著需要處理的交易的數量不斷增長，要求每個節點增加更多的計算能力

2.隨著需要中繼的交易的數量不斷增長，節點在中繼交易和區塊時需要更多的網絡帶寬；

3.隨著狀態的增多，節點在存儲數據時需要更多的存儲空間。

從這三點可看出，無論每秒的交易量和中繼的交易量是否增加，數據存儲都會增加。

雖然很多人提議過對存儲進行分片，而不是對交易處理進行分片，但是有一些項目已經實現了對交易處理的分片，最常見的分片類型被稱為“狀態分片”，在狀態分片中，每個分片中的節點都在搭建自己的分片鏈，這條鏈包含的交易只會影響該分片全局狀態中本地的狀態。這意味著分片中的驗證著只需要存儲本地的狀態，并且只需執行和中繼那些影響本地狀態的交易。

來源|hackernoon

作者|TiaanWolmarans

翻譯|頭等倉Annie

編譯|頭等倉AlonsoChen

文章版權屬原作者，翻譯由頭等倉提供，任何轉載請保留前言信息。

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