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以太坊:解析 | 分片技術將如何實現區塊鏈擴容

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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。

Numen發布微軟漏洞解析,黑客可通過該漏洞獲取Windows完全控制權:6月9日消息,安全機構 Numen Cyber Labs 發布微軟 win32k 提權漏洞解析。Numen 表示,該漏洞系 win32k 提權漏洞,是微軟 Windows 系統層面的漏洞。通過該漏洞,黑客可獲取 Windows 的完全控制權。

Numen 指出,win32k 漏洞歷史眾所周知。但在最新的 windows11 預覽版中,微軟已經在嘗試使用 Rust 重構該部分內核代碼。未來該類型的漏洞在新系統可能被杜絕。

此前報道,5 月,微軟發布的補丁更新解決了 38 個安全漏洞,其中包括一個零日漏洞。[2023/6/9 21:25:55]

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。

OKX建立行業BRC-20解析新標準:5月16日消息,據OKX官方公告,OKX正式建立行業BRC-20解析新標準,該標準已通過安全審計機構慢霧的安全審計,旨在逐步完善和增強BRC-20生態的完整性和穩健性。

據悉,OKX持續關注并投入BRC-20基礎設施建設,OKX Web3錢包即將上線Ordinals交易市場,是首個支持Ordinals代幣及NFT交易的多鏈錢包。OKX此前已與UniSat達成官方合作支持雙重驗證,并上線首個BRC-20瀏覽器。[2023/5/16 15:06:48]

分片技術是什么?

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。

動態 | 以太坊域名服務ENS將加入多代幣支持,未來可解析至比特幣地址:go-ethereum和以太坊域名服務(ENS)核心開發者Nick Johnson今天在Twitter 宣布,已經提交了ENS以太坊域名的多代幣支持,該提議通過后ENS以太坊域名將支持解析域名到多個區塊鏈地址,其中甚至可以包括比特幣地址。這也意味著,ENS以太坊域名將可能成為跨鏈的域名系統,用戶可以通過一個域名在多個區塊鏈間互通,未來只需要向其他人展示自己的ENS以太坊域名即可。目前已經有多個數字加密貨幣錢包支持ENS以太坊域名,在使用以太坊錢包進行轉賬時,不需要再輸入冗長的以太坊0x 地址,而只需要輸入短地址即可。[2019/9/9]

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。

Tags:以太坊區塊鏈ENSWIN以太坊官網下載區塊鏈通俗易懂的例子圖SENSEGWINK價格

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