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2019年,区块链的分片技术仍只是纸上谈兵吗?

2019年02月11日 11:17来源:未知手机版

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根据木桶效应,一个系统的性能取决于它的短板。当下,制约区块链应用大规模落地的短板正是可拓展性问题,因为区块链的底层设计仅支持极低的交易吞吐量,还不及一些传统工具的零头。分片技术的出现给这一问题带来了曙光,以至于有人说分片技术是解决可拓展性问题的灵丹妙药。分片技术是怎样解决问题的?

我们有一句古话:“是药三分毒”,分片技术会给区块链带来那些新的问题?会给区块链的安全性带来哪些影响?如何跨过分片筑起的这一道高高的墙进行交易?我们需要找到分片技术的最佳平衡点,不能被噱头忽悠瘸了。

资深区块链记者 Lucas Mearian 结合对领军人物的采访,为我们带来了这篇分片技术的指南,让我们带着上述的问题在文章中寻找答案。 

可拓展性一直是一个制约区块链发展的难题,而在保证隐私性和安全性的前提下提升可拓展性则是难上加难。分片技术正是解决区块链燃眉之急的灵丹妙药,也正是它让去中心化帐本技术如此热门。但美中不足的是,分片技术也还有一些障碍需要解决。

近几年来,区块链技术的试点项目如雨后春笋般不断涌现出来,从跨境金融交易到供应链管理层出不穷,但是,一个严重的问题一直存在:区块链缺乏可扩展性。

随着越来越多的计算机加入到区块链的点对点网络中,整个区块链系统的效率将会不断降低。

目前,业界已将可拓展性认定为比特币和以太坊等加密货币亟需解决的问题。如果去中心化账本技术想要与速度快其数百倍的支付网络竞争以得到金融科技公司的采用,那么它必须找到一种方法来提高可扩展性和吞吐量并解决延迟问题。

走进分片技术

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。

共识的难题

围绕共识协议的一系列问题一直困扰着所有公链项目,如何与用户就提交的交易是否真实并应添加到去中心化账本中达成协议?当下最流行的以工作量证明机制为代表的共识协议通常都是高度计算密集型的。

在基于工作量证明的区块链中,每个参与的计算机(或称节点)都要记录区块链中的所有数据,这也是共识过程的一部分。在比特币这样的大型区块链中,大多数参与节点都必须验证新交易并在验证通过后将交易加入到区块链中,这使得完成每笔交易都是一个缓慢而艰巨的过程。因此,基于工作量证明的比特币每秒只能处理 3.3 到 7 笔交易,而区块平均每 10 分钟才生成一个,每笔交易可能需要 10 分钟才能完成,为了确保交易成功,还需等待 6 个区块时间。当下另一种流行的区块链账本以太坊,每秒也只能处理 12 到 30 笔交易。

相比之下,Visa 的电子支付网络 VisaNet 平均每秒处理 1700 笔交易。

让每个节点记录区块链中所有信息的好处是数据是无可争议且不可更改的。基于工作量证明的区块链是只写一次的( write-once ),因而区块链中附加的许多应用程序也是不可更改的。

以太坊和 Hyperledger 是世界上领先的区块链平台,许多应用程序将它们用作底层区块链,从简单的以太币等加密货币到复杂的智能合约(区块链上自动执行的合约)。当下,以太坊正在积极探索分片技术,而 Hyperledger 则没有。

全球最具权威的 IT 研究与顾问咨询公司 Gartner 的副总裁兼杰出分析师 Avivah Litan 说:“分片是一个源于数据库水平分区(对表的行进行分区,通过这样的方式不同分组里面的物理列分割的数据集得以组合,从而进行个体分割(单分区)或集体分割(1 个或多个分区))的概念,被以太坊采用。有了分片技术,节点不再需要处理所有的交易,从而提高了区块链的可扩展性。”

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