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分片技术sharding区块链可伸缩性解

发布时间:2020-02-15 17:25:58

分片技术(sharding)区块链可伸缩性解决方案

TLDR:比特币和以太坊是慢速络。分片可以将挖掘能力划分为多个小的分片,每个分片可以并行处理事务。分片=速度!

区块链的可伸缩性

缺乏可伸缩性(每秒只能处理少量事务)是区块链技术获得大量采用的主要瓶颈。比特币每秒只能处理5笔交易(tps),以太坊每秒只能处理12笔交易,现有的区块链解决方案无法与Visa支付系统、AWS云计算服务等集中式解决方案竞争。例如,随着2017年加密猫的日益流行,它显著降低了以太坊络的速度。对于使用以太坊为其服务提供动力的公司来说,这无疑是一个问题。

目前,每台维护比特币和以太坊络的计算机都在同一个公共分类账上工作。每个节点必须处理相应的事务。向络中添加更多的计算机只能提高安全性,而不能提高效率

。由于上述区块链都不能同时实现可伸缩性、安全性和分散性,因此形成了区块链的三难困境。

比特币和以太坊是由工作证明保护的络。全世界有数十万台计算机和专门的采矿机器被用来处理交易。比特币和以太坊作为P2P现金系统/世界计算机,既安全又分散。然而,它们不能立即扩展。为了提高可伸缩性,已经提出了许多解决方案。例如,BitcoinCash(比特币的分支)增加了区块的大小,使得每个区块可以处理更多的交易,而Lightning Network(第二层)利用了离线支付渠道,减轻了主链的负担。分片是目前区块链应用项目开发的最流行的方法之一,包括Ethereum、Zilliqa、Quarkchain等。

分片是什么?

分片是一种水平分区,是一种广泛使用的数据库设计原则,它将数据库服务器分隔开来,以分散负载。区块链引入它是为了解决可伸缩性和延迟问题。

在区块链中实现分片,络被分成不同的团队(分片)。分片可以并行处理事务。每个节点只拥有区块链上的部分数据,而不是全部信息。因此,可以同时处理更多的事务。例如,想象一个有1000个节点的络;可以将络分成10个分片,每个分片由100个节点组成。速度应该增加10倍。

可以将1000个节点分成10个分片(每个分片100个节点),从而实现10倍的性能。

单分片接管攻击

通过实现分片,一种新的风险出现了,即单分片接管攻击。

单分片接管攻击是指一个分片被恶意节点完全控制,可以修改事务。

为了防止单分片接管攻击攻击,重要应该防止攻击者将哈希值能力集中在单个分片上

将节点分配到不同分片的方法是关键。对于以太坊的分片解决方案来说,建议在每个分片上随机抽样验证器。足够的随机性可以确保验证器不会预先知道它们将获得哪个分片。同时,它需要?所有验证器分片片来确认一个块的合法性。

除此之外,应该限制分片的最小大小,以减少恶意节点被分配到相同分片的可能性。通过以上策略,络的安全性不会因为效率的巨大提高而被牺牲掉。

结论

分片通常用于私有区块链。它可以水平分布数据库或搜索引擎的负载。然而,将其实现为公共区块链仍然是一个挑战。去中心化和透明度的性质使维持安全变得困难。除了单片攻击之外,开发人员还面临其他问题,比如跨片通信。

如果成功,分片将大大降低交易成本,并允许开发人员构建更复杂的dApp。分片被认为是解决区块链可伸缩性问题的最佳解决方案。

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