用了分片技术的区块链 分片 区块链

本篇文章主要给网友们分享用了分片技术的区块链的知识，其中更加会对分片 区块链进行更多的解释，如果能碰巧解决你现在面临的问题，记得关注本站！

区块链最成功的衍生品是什么？

在区块链领域，对于“扩容”一直是争议不断的。

为什么要有“扩容”这个事情呢？这是因为，比特币的区块容量太小，导致比特币系统处理交易速度过慢。于是，比特币社区提出一种设想：通过扩展比特币区块容量这种方式来提升比特币处理交易的速度......后来，以太坊也提出了一些扩容手段。

下面我们将用通俗的语言，为大家介绍一下“扩容”的两种主要方式：链上扩容和链下扩容，以及其中具体的技术手段。

一、链上扩容：隔离见证、分片技术

链上扩容意味着要直接在区块链主链系统上动手术，去修改区块链主链系统的基础规则、区块大小、共识机制等等，以此来扩大区块容量。说白了，就是把主链这个系统的道路修的更宽一点。

链上扩容的主要方式有两种方式：隔离见证和分片技术，下面我们分别介绍一下。

（一）隔离见证

隔离见证是对于比特币来讲的，它可以看作是比特币系统的一次重要升级，这次升级涉及到比特币共识规则和网络协议，相当于在比特币系统上“动刀子”，所以我们说，隔离见证属于链上扩容。

隔离见证是如何实现链上扩容的呢？我们还需要从比特币的交易验证说起。在隔离见证提出之前，比特币的交易验证主要依赖两部分数据：一部分是交易状态，简单来讲就是谁给谁转多少钱；另一部分是见证数据，简单来讲就是证明这次交易是真实合法的。

隔离见证，就相当于把这部分“见证数据”从基本结构里拿出来，放在一个新的数据结构当中，但却不破坏数据的完整性。

我们举一个通俗的例子，假如你有10本书，你把每本书横着放在桌子在，那么可能放完这10本书，你的桌子就被铺满了；但是你把每本书立着放，那么你的桌子还会有很多的空余空间，而书还是那十本书，没有多也没有少。这就是隔离见证，简而言之就是：通过改变区块数据结构来释放区块容量。

（二）分片

分片技术是以太坊率先提出来的。分片是一种基于数据库分成若干片段的传统概念扩容技术，它将数据库分割成多个碎片，并将这些碎片放置在不同的服务器上。

这就意味着，在区块链底层公链的系统内，网络上的交易将被分成不同的碎片，我们可以理解成“分组”。这样一来，一笔交易就不必发动全网所有节点都去处理，只要让网络中的一部分节点（矿工）处理就好了。

基于分片技术，将网络分割为碎片会使得更多的交易同时被处理和验证，而且，随着网络的增长，区块链处理越来越多的交易将成为可能。

大概的意思就是：如果有一个很大的仓库，里面放了很多货物，但是这个仓库只有一个出入口，所以在取货存货的时候，效率就会低很多。但是如果把这个大仓库改用成10 个较小的仓库，那么同时存货取货的效率就会高10倍。

这个过程就相当于分片。简而言之就是：通过分而治之，提升处理交易效率。

二、链下扩容：闪电网络、雷电网络

链下扩容意味着不需要修改比特币区块链系统的代码就能够提升交易速度。采用链下扩容，交易都在链下处理，根本不需要对比特币区块链系统做什么大的改动，因为我们压根儿就不走这条路。

链下扩容主要有两种方式：闪电网络和雷电网络。

其实二者的原理差不多，只不过，二者最主要的不同就是：闪电网络针对的是比特币链下扩容，而雷电网络针对的是以太坊链下扩容。

下面我们分别介绍一下。

（一）闪电网络

“闪电网络”是针对比特币处理交易速度过慢提出的一种“链下扩容”对策。

闪电网络通过引入支付通道手段（支付通道我们可以理解成一个智能合约）来实现比特币快速转账。

这个“支付通道”相当于在比特币系统的主网之外，再构建一个点对点的网络，不过，为了保证信任，两个人在建立支付通道之前需要先抵押一部分资产。这样一来，小额交易都放在链下这个“支付通道”来处理，不仅省去了链上处理交易的手续费，还节省了处理时间，因为在链下处理交易，根本不需要占用区块内存，也不需要共识机制来记账。

所以，闪电网络的原理，我们可以理解为：先把一些资金汇集在一起，建立支付通道，然后按照事先约定的方式，把资金池里面的所有权进行承诺转让（先不付钱，先做承诺转让）。如果两个人频繁交易，就一直保持这个状态（支付通达打开的状态），如果两个人决定停止交易，就关闭支付通道，结算清楚，这一步才会被记录到主链上。

所以，闪电网络 ，总结来讲，就是：不是每做一次交易就要走一次区块链网络，而是经过了好几次交易之后，才走一次区块链网络。这样一来，就能够“摆脱”区块链的束缚，极大提升交易速度，实现闪电般的处理速度。

这个原理就相当于我们日常生活中打扑克、打麻将，我们不是每一局都结算一下谁赢

谁输，而是先把钱压在桌子上证明我有钱我输得起，然后打好几局之后，再一起结算输赢。

（二）雷电网络

再说说雷电网络。雷电网络和闪电网络的原理几乎是一样的，只不过，雷电网络是以太坊提出的链下扩容方式。

雷电网络也需要建立支付通道， 在建立支付通道之前也需要做资产抵押生成余额证明，来证明我有钱我输得起，这一步就好比打扑克时候在桌子上先押一些钱。

之后，在交易双方都持有余额证明的情况下，双方可通过支付通道在链下进行无限制次数的转账。只有在完成链下交易，需要将资产转回链上时，才会在以太坊主链上登记主链账户的余额变化信息，而这期间不管发生多少次交易，在主链上是不会有记录的（原理和闪电网络非常相似）。

总结一下，今天我们为大家介绍了区块链的衍生技术——扩容，扩容分成链上扩容和链下扩容，从这个角度上讲，隔离见证和分片属于链上扩容，而闪电网络和雷电网络则属于链下扩容；

而如果从币种的角度来讲，隔离见证和闪电网络属于比特币的扩容方式，而分片和雷电网络则属于以太坊的扩容方式。

以太坊的“分片”是指什么？

写在文前：视频版本和文字版本略有不同，想要看我深情并茂演绎，请看视频版本 (喵懂区块链22期|分片（Sharding）：以太坊太慢，“盘”他！)，思维逻辑怪，请看文案加长版。

最近以太坊由于君士坦丁堡升级（Constantinople）而出现了压倒性的积极走势，而以太坊的升级之路则犹如升级打怪一般，落入了rabbit hole，谁也不知道这洞有多深。既然是“路漫漫其修远兮”，则把脚下的每一步走好走准，则成了至关重要的点。攻破这一难点之后，以太坊的下一技术难点---Sharding分片，则又被摆到了台面上。本期《喵懂区块链》会带大家走进让以太坊快起来的法宝--- Sharding分片。

什么是sharding分片？

分片技术其实并不是什么新概念，起初是针对大型中心数据库提出的优化方案，具体来说就是将大型数据库中的数据划按照某种规则分成很多数据分片（shard），再将这些数据分片分别存放在不同的服务器中，以减小每个服务器的数据访问压力，从而提高整个数据库系统的性能。

我们举一个通俗的小例子：

比如我们平时经常使用的美团，滴滴打车等软件，就可以按照“城市”来进行分片，由于不同城市的数据不需要互通，就可以将不同城市的数据存放在不同数据库中，这样既可以把数据库服务器部署到离对应城市最近的节点上，还可以提高访问速度，何乐而不为呢？！

从上面的例子中，我大家应该对分片的概念有了初步了解，那么对应到区块链场景中来说，分片又是怎么样的呢？

以以太坊分片为例，在原有的单链系统中，公链整体的性能取决于单个节点的性能，进行分片之后，每个节点只需要承当全网部分工作，各个分片并行工作，按照Vitalik的话来说，each shard is like a separate galaxy每个分片都像是独立的小宇宙，这样效率自然噌噌噌提升！原本以太坊链全网TPS约为20，现在若增加到100个分片，那么全网TPS可以提升至2000，同理，全网容量也将提升至原来的100倍。

“每个节点只需要承担全网部分工作”，这就会引出几大问题，1.怎么确定这个节点是负责哪个分片的工作？2.哪些交易应该归类到哪些分片当中去？3.每个节点是否只需要储存自己所在分片的交易信息（账本）？

根据以上问题的实现与否，我们可以将分片依次分为三种类型：网络分片，交易分片，状态分片。

网络分片：如何将全网节点划分到不同分片当中去。

交易分片：如何将全网交易划分到不同分片当中去。

状态分片：如何让各个节点只维护各自分片内的账本，但又不影响整个系统的安全性。

主链和分片链的区别和联系？

分片的类型我们已经明白了，那么主链（Main chain）和分片链（shard chain）有什么不同呢？

在主链中，我们知道记账的人叫做矿工，账本是存在区块当中，对应到分片链当中，则是Collator校对人和Collation校对块。

类似于区块的构成，Collation校对块也包含Collation header校对头和tansaction list具体的交易信息。

对比下来，主链和分片链本身来说，还是大同小异，但是一但要把他们联系起来，问题就变得复杂了，这里我们举个通俗的小例子类比一下：

假设，

以太坊主链=温州银行

每个分片=温州银行分行

比如：

shard1（分片1）=温州银行（杭州分行）

Shard2（分片2）=温州银行（宁波分行）

……

在这个系统中，我们就会清晰看到几大问题：1.各大分行的账本如何汇总到总行里去？2.各大分行的账本如何互联？

对应到主链和分片链系统当中来，则变成了1.分片链和主链如何实现跨链链接？2.分片之间怎么互联？甚至分叉的场景要怎么办?

分片链和主链如何实现跨链链接？

为了将分片链加入到主链中，在主链上需要有一个叫做验证人管理员合约（Validator Manager Contract）VMC的特殊合约。VMC具体是这样的：

所有的验证人把它们的保证金（stake）存入 VMC当中，这些验证人就会被收录在VMC的common validator pool验证人备选池中。系统将会“隔一段时间”根据stake权益的多少随机为每个分片抽取一名验证人，将各个分片的collation header校对头信息同步到主链中去。

这里的“隔一段时间”，我们需要额外解释一下：“时间”，也叫period周期，这到底是怎么确定的呢？答案是主要看开发人员在最终代码中的实现为准，比如说我们把周期定为5个区块，那么就意味着主链出5个区块，所有分片链分别出一个collation校对块，这就间接决定了分片链的出块时间。

这种随机的形式，使得验证者无法提前预测他们何时会成为验证者，也无法预测会成为哪个分片的验证人，从而预防作恶的可能性。

如果一旦发现我们的分片验证人作恶了，他的stake权益就会被剥夺。

跨分片通信（cross-shard communication）怎么办？

比如说一个转账方小A在分片M中，收款方小B在分片N中，小A可以通过主链这个桥梁，完成扣款操作，并创建一个带有ID的 receipt收据，代表着“自己已经完成了扣款操作”，收款方小B可以根据这个 receipt ID 创建一个receipt-consuming收据消费交易，“消费”成功了之后，收款也就成功了。

分片链分叉了怎么办？（fork choice rule）

在以往的分叉情况中，都是“以最长链为主链”，在分片当中，分叉规则是“以最长主链里面的最长分片链为有效分片链（the longest valid shard chain within the longest valid main chain）”。

什么意思呢？我们举个例子：

一条主链出现了分叉，一条分叉连续跟了两个区块，同时也跟了两个Collation校对块，另一条则是一个区块和一个校对块，那么很明显，第一条是有效链。

接下来，第二条链又加了一个区块，变成两个区块和一个Collation校对块，依然很明显，第一条链仍然是有效链：

接下来，第一条链上又加了一个区块，虽然这条链上只有一个Collation校对块，但是它的主链长度已经超过了第一条，那么第二条则成为了现在的有效链，这就是分片场景下的分叉规则，首先比较主链长度，再比较分片链长度！

以太坊分片的实现是一个漫长的过程，就连Vitalik自己也说将会分阶段来逐步实现，分片到底能不能从理论走向实践，我们还是小小期待一下吧。

参考资料：

当前区块链分片是如何分类的？都分成哪几类？

区块链分片三大类哦!

公共区块链

私人乐动区块链

共同体育区块链

夸克项目海外运营

项目简介：

QuarkChain 引入了全新的基于分片技术的区块链架构，旨在用区块链技术满足全球范围商业活动的需要。团队的核心成员从开发十亿 TPS 的集中式大型系统的经验中受到启发，将这些技术和思路应用于区块链，创建了针对区块链可扩展性问题的独特解决方案。该解决方案旨在大幅扩大区块链的可用范围而不损害其安全性和去中心化的特点。

融资时间：2018年3月份融资，融资前已经做好测试网络

测试网络上线2018年7月7日：256个分片、50个集群、645个节点、tps峰值14000

全球部署

美国西部：俄勒冈

美国东部—：弗吉尼亚

欧洲：伦敦、法兰克福

亚洲：新加坡

夸克想要解决什么问题：

扩容，扩容是区块链应用无法落地的根本原因，解决办法：分片

技术差异：

过去中心化时代：

垂直扩容：oracle和EMC：提供昂贵的超级机器来获得高性能

水平扩容：谷歌、Facebook：构建集群获得高性能

现在去中心化时代：

垂直扩容：减少区块大学、减少区块隔时间、新的共识

水平扩容：区块链分片技术

为什么他们来做：

投资人和顾问团队，找了一些中美科学家、谷歌、Facebook的工程师

投资人全球：

重视海外社群运营

，先做海外社区，重视的海外渠道:Twitter、Medium、Telegram、Reddit、Facebook、Email、Steemt

13家海外测评：公募前做了13家海外测评机构榜单

运营方面：

重视电报群：8万电报群用户、不盲目空投获得用户，空投用户粘性低

进行公募：在5月份进行公募，想参与公募要按社区贡献拿额度，在6万人中筛选5000人给与公募资格，筛选机制按打分筛选。

建立社区：

案例：用测试网测试代币：用户相互转账会得奖励

案例：程序员tps比赛，跑tps最快的获得代币奖励

人人都是客服：公司的人人都是客服，每周定时CEO问答

夸克的生态：

建立五十几个项目机构合作伙伴的生态，相互参加活动

生态领域：

数据和信息系统

产业服务

交易与信贷

分布式应用和平台

娱乐和博彩

DENC区块链系统架构是怎么样的？

DENC区块链致力于打造提升物联网智能充电装置级别的区块链底层架构，满足其所需的系统数据可靠度、安全性以及各式扩展性的应用需求，DENC区块链采用分片技术架构设计，通过分散网络节点，能够应对大规模的信息存储；针对安全性部分通过底层区块链加密技术、去中心化的管理以及智能合约规范，最大限度地降低信息泄露的可能性。

DENC区块链设计主要划分4个主要层次，包含数据层、网络通信层、共识验证层及应用层，各层之间相互独立却又不可分割。数据、网络层封装了数据区块、相关数据加密、时间戳、传播及验证机制等；共识层主要为网络节点的共识算法，激励层则包含了代币发行机制和分配机制；合约层主要封装了各类脚本和智能合约，是DENC可编程的基础，应用层则以DAPP为主要核心封装各种应用场景案例。

分片技术是否违背了区块链的去中心化思想？

分片技术是开发人员用来提高交易吞吐量的几种常见方法之一。简单地说，分片就是一种在点对点网络中分割计算能力和存储工作负载的分区方式，分片后每个节点不再需要负责处理整个网络的交易负载，而仅需处理其所在分区（或称分片）中的交易。与当前的区块链相同，分片中包含的信息也是由多个节点共同维护的，从而保证了账本的去中心化和安全性，启用分片后每个人仍然可以看到账本中的所有信息，只不过人们不再需要处理和存储所有的信息。

用了分片技术的区块链的介绍就聊到这里吧，感谢你花时间阅读本站内容，更多关于分片 区块链、用了分片技术的区块链的信息别忘了在本站进行查找喔。