區(qū)塊鏈?zhǔn)澜绲娜y問題

如曌鏈MIT白皮書所述，區(qū)塊鏈可擴(kuò)展性問題與所謂三難(trilemma)問題有關(guān)，即區(qū)塊鏈最多擁有如下三點(diǎn)中的兩點(diǎn)：

l 完全去中心化

l 高處理速度——可擴(kuò)展性（tps擴(kuò)容）

l 高度安全

如果選擇擁有可擴(kuò)展性和安全性（如同Visa卡后臺(tái)系統(tǒng))，這往往意味著具有較大吞吐量的中心化。而以太坊選擇的是去中心化和安全，舍棄了對處理速度的要求，這也是目前大多數(shù)公共區(qū)塊鏈平臺(tái)面臨的最大問題之一，隨著更多更復(fù)雜的DApps開始依賴于相同的一個(gè)公共區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)，遲緩的處理速度會(huì)使公共區(qū)塊鏈平臺(tái)缺失了大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用的基礎(chǔ)，所以幾乎所有的主流平臺(tái)都在努力提高每秒處理速度。為了獲得高處理速度，一種方式是增加區(qū)塊大小。另一種更為合適的方法是提高區(qū)塊鏈的延展性，分片技術(shù)，即把整個(gè)網(wǎng)絡(luò)劃分為多個(gè)片（shard)，每個(gè)片具有獨(dú)立的狀態(tài)(當(dāng)前的)和歷史（過去的）。

何為分片技術(shù)

在Devcon上，Vitalik Buterin通過小島的比喻來解釋分片：

想象把以太坊分裂成數(shù)千個(gè)島嶼。每個(gè)島嶼都處理自己的事務(wù)。島上每個(gè)人都有自己獨(dú)特的特點(diǎn)，每個(gè)人都屬于那個(gè)島。即可賬戶之間可以相互交流，他們可以盡情享受它的所有特征。如果他們想與其他島嶼聯(lián)系，他們將不得不使用某種協(xié)議。（Imagine that Ethereum has been split into thousands of islands. Each island can do its own thing. Each of the island has its own unique features and everyone belonging on that island i.e. the accounts, can interact with each other AND they can freely indulge in all its features. If they want to contact with other islands, they will have to use some sort of protocol.）

如何數(shù)據(jù)劃分

分片技術(shù)是一種基于數(shù)據(jù)庫分片傳統(tǒng)概念的擴(kuò)容技術(shù)，它將數(shù)據(jù)庫分割成多個(gè)碎片并將這些碎片放置在不同的服務(wù)器上。在公共區(qū)塊鏈的情境中，網(wǎng)絡(luò)上的交易將被分成不同的碎片，其由網(wǎng)絡(luò)上的不同節(jié)點(diǎn)組成。因此，每個(gè)節(jié)點(diǎn)只需處理一小部分傳入的交易，并且通過與網(wǎng)絡(luò)上的其他節(jié)點(diǎn)并行處理就能完成大量的驗(yàn)證工作。將網(wǎng)絡(luò)分割為碎片會(huì)使得更多的交易同時(shí)被處理和驗(yàn)證。因此，隨著網(wǎng)絡(luò)的增長，區(qū)塊鏈處理越來越多的交易將成為可能。這種屬性也稱為水平擴(kuò)容。假設(shè)你的網(wǎng)站擁有一個(gè)巨大的數(shù)據(jù)庫，這不只讓搜索速度下降，同時(shí)也影響到擴(kuò)展性。對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行水平劃分（horizontal partition)并將其存放在不同的服務(wù)器上。數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)并沒有發(fā)生變化，但其內(nèi)容減小了。

曌鏈MIT的解決方案

在控制所有的機(jī)器的情況下這種方式是很容易實(shí)現(xiàn)的，但在去中心化的情況下總會(huì)出現(xiàn)惡意節(jié)點(diǎn)，所以需要開發(fā)一套共識(shí)算法來處理這個(gè)問題。一個(gè)難點(diǎn)是分片基本上是隨機(jī)的，這意味著多數(shù)節(jié)點(diǎn)將頻繁地和對方進(jìn)行通信，而且節(jié)點(diǎn)還分布在世界各個(gè)地方，所以當(dāng)前分片技術(shù)必須在存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量和節(jié)點(diǎn)間通信頻率達(dá)到平衡。

曌鏈MIT用其獨(dú)創(chuàng)的分片動(dòng)態(tài)權(quán)重共識(shí)算法（SDWC)來證明相對應(yīng)片間的通信，完美解決了多節(jié)點(diǎn)之間頻繁通信和隨機(jī)性的問題。

構(gòu)架后成型的結(jié)構(gòu)

曌鏈MIT把區(qū)塊鏈上某個(gè)時(shí)刻的狀態(tài)稱為全局狀態(tài)，這對所有人是可見的。為了分片，采用哈希樹（Hash tree/Merkle tree）對這個(gè)狀態(tài)進(jìn)行樹狀的劃分，如下圖所示。

曌鏈MIT所采用的分片技術(shù)落地后會(huì)發(fā)生什么

l 區(qū)塊鏈的狀態(tài)將被分片

l 賬戶將處于某個(gè)分片中

l 賬戶只能與同個(gè)分片中的賬戶進(jìn)行通信

l 賬戶與賬戶之間的通信將由分片動(dòng)態(tài)權(quán)重共識(shí)算法（SDWC)來驗(yàn)證

最后，分片技術(shù)應(yīng)用在區(qū)塊鏈?zhǔn)澜缡且粋€(gè)令人興奮的創(chuàng)新，它讓我們看到區(qū)塊鏈技術(shù)在真實(shí)商業(yè)場景落地應(yīng)用的希望，它可以在不影響去中心化和安全性的情況下解決擴(kuò)容問題。

聯(lián)系方式：

網(wǎng)址： mit.club

曌鏈公眾號(hào)QR碼：