以太坊：以最容易的方式理解分片_SHARD

簡介

眾所周知，以太坊的成功已經超越了它最初的模式，尤其是它的擴展性以及它使用工作證明作為信任的識別。互聯網的一個夢想是建立一個分布在世界各地的，能夠進行處理和服務的基礎設施，但我們最終采用的是中心化的方法，數據集中在中心化的服務器中。在以太坊的世界觀中，數據分布在世界各地，存儲在許多地方，這些地方對互聯網的當前狀態沒有中心化的控制。在一個完美的互聯網中，我們需要有區塊鏈的本地版本并與之通信，我們知道這與地球另一端的其他人正在使用的狀態相同。

我們現在看到分片被推廣到以太坊基礎設施中，這將顯著增加在給定時間可以處理的交易數量。通過分片，以太坊節點只需要存儲分布式注冊表的一部分，并將該信息轉發給網絡中的其他節點。

分片

讓我們詳細了解一下分片的工作原理。

第115次以太坊ACDC會議：Devnet 8將在下周初推出:8月11日消息，Galaxy 研究副總裁 Christine Kim 發文總結第 115 次以太坊核心開發者共識會議（ACDC）表示，Devnet 8 將在下周初推出。這將是第一個專用的測試網，其中包含了 Cancun/Deneb 升級的所有已完成 EIP。此外，Holesky 測試網將于 9 月底推出，擁有 140 萬個驗證者，是主網規模的兩倍。開發人員重申了將 EIP 4788 重寫為普通合約的決定。[2023/8/12 16:21:36]

我們正在解決的主要問題是，為了創建一個共識，每個節點必須執行所有的計算并驗證每個交易。當交易數量增加時，就會降低網絡速度，以太坊就在此遇到了瓶頸。

對于以太坊網絡的所有交易，我們都有一個確定的狀態——全球狀態。每個人都應該能夠檢查此狀態并查看所有交易。但現在我們可以用Merkle樹來拆分狀態，根定義全局狀態，并把狀態分解為分片節點。下面，我們有三個分片，它們組成了全局根，每個分片收集它們負責的交易：

以太坊基金會發起社區資助，以提升質押和驗證者體驗:以太坊核心開發者Danny Ryan通過推特發布以太坊2.0質押社區資助輪。文件中指出：以太坊基金會正在發起一項基金，用于工具的創建、文檔以及資源來提升質押和驗證者的體驗。任何人都是免費參與到以太坊2.0質押社區資助輪當中，四個層面（想法階段、概念層面、半成品、充實項目）的想法和項目都是歡迎的。提案截止日期為12月22日。[2020/11/11 12:17:22]

因此，我們將基礎設施的整體狀態拆分為多個分片，每個唯一帳戶都在一個分片中，這些帳戶只能與這個分片中的其他帳戶進行交易。VitalikButerin認為可以想成將區塊鏈分成數千個島嶼，每個島嶼可以做自己的事情。在每個島嶼上，島上的人們彼此之間進行貿易和交易，而不要求其他島嶼的人參與進來。只要我們在島上有一個可靠的代理在記錄交易，就可以將其輸入到全球交易分類賬中。如果島上的人聯系其他島嶼，我們可以設置一個機制來支持這一點，并將交易鏈接起來。

彭博社：以太坊上漲具有投機性:金色財經報道，在8月份的加密貨幣展望中，彭博社仍對以太坊不感興趣，其認為以太坊的上漲具有“投機性”，而比特幣的上漲是基于堅實的基礎。彭博社解釋稱，以太坊已經突破了去年的高點，并在2020年躍升為表現最出色的主要加密資產之一，但他們認為以太坊的反彈更具有投機性，相比之下，有利需求和供應條件則支撐了比特幣。[2020/8/6]

分片系統的工作方式是創建一個交易組，該交易組有一個交易組頭和一個交易組主體(并存儲與該分片相關的所有交易)。在下面的例子中，我們以ShardID22為例，在交易組頭中我們有：

分片ID：這被標識為與交易相關的分片。

Pre-state根：它定義了新交易之前的狀態Shard22根。

Poststate根：它定義了新交易之后的狀態Shard22根。

動態 | 以太坊未確認交易29617筆:據Etherscan.io數據顯示，以太坊未確認交易29617筆。以太坊全網算力為167.39TH/s，當前挖礦難度2084.78TH，交易處理能力11.3TPS。[2019/5/28]

收據根：這是用于交易的Shard22的收據。

我們還可以在交易組頭中看到簽名。這些節點被選中來驗證分片中的交易，并且這是隨機選擇的。因此，每個分片都用ID標識自己，然后用自己的交易維護自己的狀態，并映射回以前的狀態。這類似于為一個分片運行一個的區塊鏈，其中分片內的交易不與分片外的其他交易交互。

但是，當一個分片中的帳戶希望與另一個分片進行交易時，會發生什么呢？我們記錄一筆交易并向分片B發送收據證明。然后該分片將收據的消費發回。

分片的主要挑戰是我們是否能夠確保分片在可信節點上工作，以及分片之間相互信任的地方在哪。

Danksharding

在實現完全分片的基礎設施的過程中，我們需要將現有的方法遷移到完全分片的基礎設施中，其中一個正在實現的方法是Danksharding(以以太坊開發者DankradFeist命名)。Danksharding的目標是提高速度、降低gas費用和大容量的數據存儲。它基本上是邁向以太坊完全分片基礎設施的一部分。在這方面，我們告別了礦工，現在有了申請人、建設者和驗證者。

總的來說，我們通過可信任的區塊建設者來選擇進入slot的數據和交易，然后向申請人發出請求。建設者向申請人提出交易費用，然后申請人選擇出價最高的人。如果建設者被選為區塊中的一個給定slot，那么他們負責將數據和交易添加到這個slot中。然后驗證者將驗證該slot是否被正確構建。它的核心優勢是建設者提出了一個從交易中無合并的方案，因此交易的gas費用會大幅降低，因為每筆交易都沒有相關的gas費用。只要沒有太多的投標人，填補空位的總成本可能會相當低。

我們現有的以太坊基礎設施中的礦工基本上只是區塊申請人，但一旦新的基礎設施實現，他們將成為驗證者，而被稱為區塊建造者的新軟件代理將在收集和提出數據和slot的交易中發揮關鍵作用。如果一個slot被驗證為無效，可以提出一個擦除代碼，那么那里的數據最終可以從slot刪除標記。

EIP-4844和Blob

任何新基礎設施的推出都需要小心謹慎，因為一個漏洞就可能導致大規模的妥協。因此，EIP-4844被提議作為danksharding的原型規范：

該提案的全名與二進制大對象(BinaryLargeObjects，簡稱blobs)有關。雖然數據blob存在于許多其他應用領域，但新提案的主要區別在于它們可以與智能合約相關聯。對于blob，提案者建議應該存在一個與交易相關的數據包。它們可以有一個頭和一個數據主體，并由申請人進行數字簽名。這個數據blob的最大大小建議為1MB。這將允許交易訪問共享數據。

結論

如果說比特幣是福特T，那么以太坊就是特斯拉。在這個過程中，福特T進行了升級，而且沒有進行徹底的升級。所以讓我們看看有史以來最大的計算引擎之一將如何應對這一新升級。

希望這篇文章對大家有一定的幫助。

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