SHA:探索 ETH 2.0：跨片通信是如何處理的？

來源：Adiasg.me

翻譯：頭等倉

編者注：原標題為《探索ETH2.0的跨片通信》

隨著Eth2.0的階段深入，研究重點正在轉移到階段2：狀態執行。此階段最重要的一個方面是跨片通信的處理，它影響了分片化區塊鏈系統的可擴展性，執行環境容量以及用戶體驗。這篇文章旨在幫助讀者了解跨片通信的設計，并探討可用方式。

跨片通信的設計可以分為兩層：

1.?共識層：用于處理跨片消息傳遞。這個設計會影響分片式區塊鏈系統的可擴展性。

Meta正研究開發區塊鏈和NFT等Web3技術，將探索單錢包跨平臺支付體驗:5月13日消息，Meta商業和金融技術主管Stephane Kasriel宣布Facebook Pay將正式更名為Meta Pay。Facebook Pay能在FB、IG、WhatsApp和Messenger使用，并將繼續探索如何進一步簡化跨平臺的支付體驗。

Kasriel表示，Meta處于單一錢包制度開發的非常早期階段，其正在研究如何證明用戶身份，并將該身份帶入元宇宙的不同體驗中。Kasriel還透露Meta正在開發區塊鏈和NFT等Web3技術。（TechCrunch）[2022/5/13 3:13:50]

2.?執行層：包括跨片傳輸和合約調用的接口。這個設計選擇會影響執行環境的容量。

中青寶：元宇宙是巨大的概念和模式，公司尚處于初步探索階段:9月8日晚間，中青寶在異動公告中提示了風險，公告稱，近期公眾號所提及游戲涉及元宇宙概念并且被媒體轉發，引起公司股價異常波動。元宇宙是一個巨大的概念和模式，公司尚處于初步探索階段，觸及概念相對較淺，對應產品尚在研發中。目前新游戲上線時間和地區受到諸多因素影響，存在不確定性。

此前消息，中青寶于9月6日對外宣布，將推出一款虛擬與現實夢幻聯動模擬經營類的元宇宙游戲《釀酒大師》。用戶可以在游戲中體驗現實，也可以在現實中觸碰游戲。即玩家可以在潛意識里根據自己的愿望構造世界、經營酒廠，也可以在線下提酒。

9月8日，中青寶股價大漲20.02%。今天開盤后，中青寶股價再度大幅上漲，當前漲幅為17.02%。[2021/9/9 23:11:46]

共識層

日本中央銀行探索離線CBDC付款:日本中央銀行在最新研究中深入研究了CBDC的脫機使用，其目的是迎合數字貨幣的兩個最大功能：彈性和通用訪問。

日本央行在其網站上發表的研究論文中承認，日本面臨著發起CBDC之前必須考慮的獨特挑戰，包括地震和停電，這使得CBDC脫機使用至關重要。

盡管被視為全球技術最先進的國家之一，日本的智能手機普及率僅為65％。現金的使用也很普遍，只有20％的付款是通過數字方式進行的。脫機可用性可以通過多種方式啟用，其中一種是使用SIM卡芯片。這樣，即使沒有智能手機的人也可以使用CBDC。（Coingeek）[2020/7/7]

跨片通信的共識層負責在區塊鏈系統的各個分區傳遞跨片消息。主要挑戰是在保持可擴展性的同時，為跨片消息的有效性提供強有力的保證。該層可分為兩部分：

聲音 | 銀之杰：一直持續關注央行數字貨幣發展 將不斷探索新利潤增長點:2月24日消息，銀之杰（300085.SZ）在接受投資者提問時表示，公司一直持續關注央行數字貨幣的發展，以及基于數字貨幣衍生的數字金融的創新應用和市場機遇，并將不斷探索新的利潤增長點，努力為公司股東、投資者創造良好的投資價值。[2020/2/24]

發送/接收最終確定性

數據傳送

發送/接收最終確定性

源分片和目標分片必須分別完成跨片消息的發送和接收。為實現此目標可采用的設計有：

異步：源分片發送消息，而目標分片可以在將來的任何時間接收此消息。

同步：目標分片在源分片確定發送之后的有限時間內接受消息。有多種方法可以實現此目的：·分片之間運行某種共識協議，并決定同時發送和接收，例如：分片拜占庭式原子提交。·源分片先發送，而相應的目標分片必須在一段時間內接收，例如：CBCCasper跨片消息傳遞。此方法要求在源分片和目標分片之間存在層次結構，否則，由于發送和接收沖突而可能導致僵局。·將跨片消息放置在信標鏈上，并強制目標分片在下一個交叉之前接收它們。

同步與Eth2.0的設計不兼容，因為它需要分片以某種方式協調發送和接收最終確定性。

數據傳送

先前的機制涉及發送和接收的最終確定性，這與實際完成消息的發送或接收不同。這是數據傳送機制的任務。

ETH2.0的設計要求所有共識活動僅在信標鏈中發生。這意味著所有跨片消息都必須“流經”信標鏈。這為我們提供了跨片數據傳遞的兩種選擇：

協議交付：協議通過使跨片消息在信標鏈上可用，來交付跨片消息的完整數據。這增加了信標鏈的開銷，并嚴重影響了系統的可擴展性。

用戶交付：該協議僅在跨片消息的最少信息上達成共識。然后，用戶負責將與跨片消息關聯的Merkle分支傳遞到目標分片。此方法更適合Eth2.0，因為它遵循僅在信標鏈上的merkle根上形成共識的一般原理。

共識層的擬議設計

為了優先權衡系統可擴展性，

異步發送/接收最終確定性和用戶交付數據的解決方案是更可行的。在shard分片A上的用戶?1發送Ether給在分片?B的用戶2如下：

1.?用戶1在shard?A上創建事務TX1，從EE1標記余額，并聲明目標是用戶2。

2.?當來自shard?A的crosslink包含在信標鏈中時，收集最后一個crosslink以來的所有跨片交易的merkle根出現在信標鏈上。這是shardA中包含TX1的證據。

3.?shardB發現了信標鏈上的這個merkle根，用戶2創建交易TX2，顯示shardB包含TX1的merkle證明。這允許將適當的金額標記到用戶2在EE2上的余額。

執行層

跨片通信的執行層為用戶和合約提供接口，以進行跨片傳輸和合約調用。該層的設計空間尚未得到很好的探索。關于此層的最新討論包括：

執行環境中的跨片調用

分片之間可靠的價值轉移

跨片調用

基本問題是：當不同的分片上調用另一個分片的功能時會發生什么？對于分片式區塊鏈來說，設計并不是唯一的。它與在多個分區中分開執行應用程序的系統相同，例如：

單線程與多線程系統

單一算機與網絡應用系統

受到上述系統的啟發，簡單設計可以是以下幾種類型的調用：

異步調用，無返回

指定了回調的異步調用

同步調用

替代方法包括各種高級并發編程范例，例如

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