分片技术（Sharding）：如何使区块链更具可扩展性？

Posted 2021-05-01 币侠

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分片技术Sharding是一种在加密货币社区经常提到的技术。虽然分片已成为传统数据库技术多年来的重要组成部分，但它通过一些项目实施了区块链可扩展性解决方案。

分片的概念

分片技术（Sharding）是以太坊网络的一种增强本身性能的改进方案，你可以把它理解为比特币中的“扩容”，目的很直接就是提升交易速度，只是两者实现的途径不太相同。

Vitalik Buterin认为当前主流区块链网络之所以慢，是因为每一个节点（矿工）要处理全网的每一笔交易，这种低效率的方式必然会造成低下的性能。分片技术的构想是，一笔交易不必发动全网都去处理，只要让网络中的一部分节点（矿工）处理就好了。于是，以太坊网络被划分成很多片，同一时间每一分片都可以处理不同的交易，这样性能将直线提升。

要理解分片的实用性和局限性，最好对共识算法有一个总体的了解。PoW算法主要用于安全，一般来说，PoW与PoS相比攻击成本更高。然而，PoW的一个重大缺陷是其技术设计通常使得区块链在及时完成交易时非常低效。

已知限制

至少在2018年，在100％PoW算法中使用分片似乎很困难（或基本上不可能）。但是一些项目已经表明PoS可以进行分片，特别是对于必须验证大量事务的区块链，由于每个节点只需传送一部分数据以完成事务，因此分区提议大大提高可扩展性。

虽然分片技术的效率大大降低了交易完成时间，但是分片实际实施的最大障碍是其潜在的安全隐患。另一个要考虑的因素是，2018年市场上的许多顶级区块链项目仍在使用PoW。对于任何项目而言，改变共识算法的过程可能相当困难，并且需要一些时间。创建分片区块链的目标是以太坊项目正在向更多采用PoS算法过渡的主要原因之一。

当前实施

目前，有几个关键项目正在研究分片技术，以太坊是最显着的项目（就市场排名而言）。正如Vitalik Buterin 在2018年4月30日的推文中暗示的，“Sharding即将到来”。以太坊在2018年早些时候发布了一个概念证明，Buterin指出项目团队在开发该技术方面取得了很大进展。

不过，目前还不清楚分割多少会提高每秒可能的事务数量。V神和其他区块链专家表示，尽管大量数据被抛出，但每秒100万笔交易（tps）很可能发生。

考察市场排名，还有一些其他高排名项目正在寻求通过分片技术为更大的可扩展性创建基础。例如，Zilliqa 在2018年4月的testnet版本中使用3600个节点演示了2400 tps，并计划在2018年第三季度发布其主要网络。

其他可扩展性解决方案

分片并不是许多重大项目实现的唯一可扩展性技术。此外，实施分片并不意味着拒绝其他新兴技术。例如，Lightning和Plasma等离线协议以及Loom Network提出的旁链协议也是提高吞吐量效率的重大举措之一。

Sharding对于区块链的技术进步以及加密货币的采用都是有希望的。目前，分片间通信和分片区块链整体安全性等复杂问题似乎还难以解决。

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