以太坊“分片”技术解析

壹

在2018年6月3日举办的“2018以太坊技术及应用大会·中国”中。以太坊联合创始人V神分享了Casper权益证明和分片技术的最新进展 。V神所讲的分片技术到底是什么呢，今天我们一起来了解。 

贰

分片的目的实际就是扩容。提高处理事务的效率。以太坊网络可延展性不足，每秒执行事务的数量（TPS）大概30，远不能满足其网络的处理量，例如一个以太猫在几天内就把以太网络堵死，导致全网崩溃。

可延展性不足

当前区块链处理速度慢的原因是每个节点都要处理系统中的所有交易，这样可以保证系统的安全性，但是系统的处理能力就限制于一个节点的处理能力，不能处理比单个节点更多的事务。显然，这种方式获得的安全保证是牺牲了系统的可扩展性，内存不足、交易拥堵的问题就随之而来。

交易速度慢是因为全节点处理所有事务，那么是否可以假设这样一种方案，是否可以创建一个新的机制，将事务处理工作进行分工，每笔交易只交给一部分节点处理，只要保证处理同一笔事务的节点足够多，安全性也是可以保证的。

什么是“分片”技术？

分片技术就是讲以太网络分成多个平行并发的网络，扩展网络，缓解网络拥堵。以太坊目前采用的是二次方分片，通过网络双层设计增加交易量。

具体过程：

将以太坊网络上的节点分成100片，主链上发布的校验器管理合约（VMC）进行分片系统维护。每个分片是独立的账户，当有交易产生时，需要选择一个分片处理，即同一个交易只由一个分片处理，如果网络内有M件事务待处理，现在每个节点只需要处理M/100件即可，之后这些打包的子区块的数据组成一个主链上的区块，相当于主链区块容量扩大了100倍。

小事例：

有一个很形象的例子。我们把以太坊比作一个人流量很多的大超市，在它扩容之前，只有一个收银台，大家都得在同一个地方排队结账，十分耗时，之后超市改造，平行出10个收银台，这10个收银台的数据是共享汇总的，用户选择任意收银台结账都会被记入总账，这样结账的人流就被疏散成10份，效率大大提升。

思考：

在区块链中，存在一个三角形：去中心化、扩展性、安全性。面积不变的情况下，三个边势必此消彼长，之前的比特币和以太坊网络就是牺牲扩展性换取安全的，现在的分片技术则是为了效率舍弃了部分安全性。EOS采用的DPOS共识机制中只有部分节点参与造块，而且没有挖矿竞争，也是在安全性和扩展性中偏向了扩展性，和以太坊的分片技术异曲同工。