什么是分片Sharding

隨著區(qū)塊鏈變得越來越流行，它仍然在努力應(yīng)對大量的數(shù)據(jù)。這種處理數(shù)據(jù)的能力稱為擴(kuò)展，它對于廣泛的區(qū)塊鏈采用至關(guān)重要。區(qū)塊鏈需要擴(kuò)展以供人們建立和使用他們想要的應(yīng)用程序。

分片（Sharding）是一種創(chuàng)新方法，可以幫助區(qū)塊鏈擴(kuò)展和處理交易。 Emotiq正在建立一個(gè)基于分片的區(qū)塊鏈，旨在擴(kuò)展到每秒一百萬次交易。

要理解分片，我們需要了解工作量證明（PoW）和權(quán)益證明（PoS）之間的區(qū)別。這是兩個(gè)區(qū)塊鏈機(jī)制，用于安全地決定哪個(gè)塊成為下一個(gè)擴(kuò)展鏈的塊。我們將解釋為什么EmoTIq選擇PoS而不是PoW， 以及為什么PoS更適合建立高性能區(qū)塊鏈。

PoW較舊，用于加密貨幣，如比特幣（BTC），萊特幣（LTC）等。 PoW是一個(gè)礦工系統(tǒng)，所謂礦工即區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)。礦工在競賽中使用他們的計(jì)算能力來解決困難的數(shù)學(xué)難題，從而獲得創(chuàng)建新區(qū)塊的獎(jiǎng)勵(lì)。礦工的計(jì)算能力越大，他們贏得比賽和獲得獎(jiǎng)勵(lì)的機(jī)會就越大。

解決數(shù)學(xué)難題所需的大量計(jì)算能力是確保PoW區(qū)塊鏈的關(guān)鍵。如果惡意礦工控制了網(wǎng)絡(luò)的總計(jì)算能力的大部分，導(dǎo)致51％攻擊，則PoW失敗。

PoS更新，就像彩票一樣。參與者在“權(quán)益參與者的份額越大，他們贏得彩票的機(jī)會就越大。權(quán)益有助于保持參與者的誠實(shí)。如果參與者不誠實(shí)并且驗(yàn)證了欺詐性交易，那么他們就有可能失去他們的份額。 證明”的過程中將加密貨幣存款置于托管中，以便有機(jī)會贏得彩票從而獲得獎(jiǎng)勵(lì)。獎(jiǎng)勵(lì)通常來自新區(qū)塊交易的費(fèi)用，以及創(chuàng)建區(qū)塊本身的獎(jiǎng)勵(lì)。

經(jīng)常會出現(xiàn)新的彩票輪次，并且隨機(jī)選擇獲勝者。

PoS與PoW一樣安全，因?yàn)閾碛写罅糠蓊~的參與者將有很大的動(dòng)力在區(qū)塊鏈的最佳利益下行動(dòng)，同時(shí)幫助維護(hù)區(qū)塊鏈。

將區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)劃分為更小的節(jié)點(diǎn)組，稱為分片。每個(gè)分片處理一大塊區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)，僅負(fù)責(zé)驗(yàn)證觸及其數(shù)據(jù)的事務(wù)，而不是整個(gè)區(qū)塊鏈。分片中的節(jié)點(diǎn)下載與其分片對應(yīng)的區(qū)塊鏈部分。

節(jié)點(diǎn)處理并確認(rèn)事務(wù)且維護(hù)區(qū)塊鏈的一致性。它們隨機(jī)分布在分片中，并且它們的分片分配會定期更改。隨機(jī)分配降低了復(fù)雜攻擊的可能性，確保攻擊者無法在單個(gè)分片中放置大量惡意節(jié)點(diǎn)。

分片的好處包括更大的擴(kuò)展，因?yàn)轵?yàn)證網(wǎng)絡(luò)中每筆單個(gè)交易所需的節(jié)點(diǎn)數(shù)量減少了。這大大增加了區(qū)塊鏈的吞吐量或處理效率。必須將分片總數(shù)保持在最佳數(shù)量，以防止分片之間的通信大幅減慢網(wǎng)絡(luò)速度。

分片不適合PoW，因?yàn)镻oW依靠計(jì)算能力來確認(rèn)和保護(hù)區(qū)塊鏈。如果嘗試使用PoW進(jìn)行分片，則攻擊分片的計(jì)算成本要比51％攻擊的計(jì)算成本少得多。

PoS不依賴于計(jì)算能力和解決數(shù)學(xué)難題，并且可以輕松采用分片。網(wǎng)絡(luò)中的分片數(shù)量以及區(qū)塊鏈的性能可以無限增長。此外，每個(gè)分片都可以與其他分片并行處理交易。

每個(gè)分片的大小必須足夠大，以防止攻擊者輕易破壞分片中超過三分之一的節(jié)點(diǎn)。每個(gè)分片的大小也必須保持足夠小以提高性能。研究顯示每個(gè)分片大約600個(gè)節(jié)點(diǎn)是最佳數(shù)量。

攻擊者發(fā)現(xiàn)很難破壞單個(gè)分片，因?yàn)楣?jié)點(diǎn)在分片之間隨機(jī)且頻繁地改組。由于隨機(jī)改組和分配，攻擊者無法選擇想要驗(yàn)證的分片。他也無法知道將事先驗(yàn)證哪個(gè)分片。只要最低份額足夠高，使用PoS進(jìn)行分片就是一種非常安全的擴(kuò)展區(qū)塊鏈的方法。

總之，區(qū)塊鏈的最大挑戰(zhàn)是如何在保持去中心化和安全的同時(shí)解決擴(kuò)展問題。 EmoTIq正在通過PoS與分片的創(chuàng)新路徑解決這個(gè)問題，以便每秒可達(dá)到一百萬次交易。