区块链分片[区块链分片技术]

面对信息化时代，稍不注意就会脱轨，所以及时的补充知识才能让我们与时俱进，今天给大家带来的是关于区块链分片和区块链分片技术的一篇文章，相信会给你带来较大的帮助！

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。

普通用户能够运行节点对于区块链的去中心化至关重要

想象一下凌晨两点多，你接到了一个紧急呼叫，来自世界另一端帮你运行矿池 (质押池) 的人。从大约 14 分钟前开始，你的池子和其他几个人从链中分离了出来，而网络仍然维持着 79% 的算力。根据你的节点，多数链的区块是无效的。这时出现了余额错误：区块似乎错误地将 450 万枚额外代币分配给了一个未知地址。

一小时后，你和其他两个同样遭遇意外的小矿池参与者、一些区块浏览器和交易所方在一个聊天室中，看见有人贴出了一条推特的链接，开头写着“宣布新的链上可持续协议开发基金”。

到了早上，相关讨论广泛散布在推特以及一个不审查内容的社区论坛上。但那时 450 万枚代币中的很大一部分已经在链上转换为其他资产，并且进行了数十亿美元的 defi 交易。79％的共识节点，以及所有主要的区块链浏览器和轻钱包的端点都遵循了这条新链。也许新的开发者基金将为某些开发提供资金，或者也许所有这些都被领先的矿池、交易所及其裙带所吞并。但是无论结果如何，该基金实际上都成为了既成事实，普通用户无法反抗。

或许还有这么一部主题电影。或许会由 MolochDAO 或其他组织进行资助。

这种情形会发生在你的区块链中吗？你所在区块链社区的精英，包括矿池、区块浏览器和托管节点，可能协调得很好，他们很可能都在同一个 telegram 频道和微信群中。如果他们真的想出于利益突然对协议规则进行修改，那么他们可能具备这种能力。以太坊区块链在十小时内完全解决了共识失败，如果是只有一个客户端实现的区块链，并且只需要将代码更改部署到几十个节点，那么可以更快地协调客户端代码的更改。能够抵御这种社会性协作攻击的唯一可靠方式是“被动防御”，而这种力量来自去一个中心化的群体：用户。

想象一下，如果用户运行区块链的验证节点 (无论是直接验证还是其他间接技术)，并自动拒绝违反协议规则的区块，即使超过 90% 的矿工或质押者支持这些区块，故事会如何发展。

如果每个用户都运行一个验证节点，那么攻击很快就会失败：有些矿池和交易所会进行分叉，并且在整个过程中看起来很愚蠢。但是即使只有一些用户运行验证节点，攻击者也无法大获全胜。相反，攻击会导致混乱，不同用户会看到不同的区块链版本。最坏情况下，随之而来的市场恐慌和可能持续的链分叉将大幅减少攻击者的利润。对如此旷日持久的冲突进行应对的想法本身就可以阻止大多数攻击。

Hasu 关于这一点的看法：

“我们要明确一件事，我们之所以能够抵御恶意的协议更改，是因为拥有用户验证区块链的文化，而不是因为 PoW 或 PoS。”

假设你的社区有 37 个节点运行者，以及 80000 名被动监听者，对签名和区块头进行检查，那么攻击者就获胜了。如果每个人都运行节点的话，攻击者就会失败。我们不清楚针对协同攻击的启动群体免疫的确切阈值是多少，但有一点是绝对清楚的：好的节点越多，恶意的节点就越少，而且我们所需的数量肯定不止于几百几千个。

那么全节点工作的上限是什么？

为了使得有尽可能多的用户能够运行全节点，我们会将注意力集中在普通消费级硬件上。即使能够轻松购买到专用硬件，这能够降低一些全节点的门槛，但事实上对可扩展性的提升并不如我们想象的那般。

全节点处理大量交易的能力主要受限于三个方面：

算力：在保证安全的前提下，我们能划分多少 CPU 来运行节点？

带宽：基于当前的网络连接，一个区块能包含多少字节？

存储：我们能要求用户使用多大的空间来进行存储？此外，其读取速度应该达到多少？(即，HDD 足够吗？还是说我们需要 SSD？)

许多使用“简单”技术对区块链进行大幅扩容的错误看法都源自于对这些数字过于乐观的估计。我们可以依次来讨论这三个因素：

算力

错误答案：100% 的 CPU 应该用于区块验证

正确答案：约 5-10% 的 CPU 可以用于区块验证

限制之所以这么低的四个主要原因如下：

我们需要一个安全边界来覆盖 DoS 攻击的可能性 (攻击者利用代码弱点制造的交易需要比常规交易更长的处理时间)

节点需要在离线之后能够与区块链同步。如果我掉线一分钟，那我应该要能够在几秒钟之内完成同步

运行节点不应该很快地耗尽电池，也不应该拖慢其他应用的运行速度

节点也有其他非区块生产的工作要进行，大多数是验证以及对 p2p 网络中输入的交易和请求做出响应

请注意，直到最近大多数针对“为什么只需要 5-10%？”这一点的解释都侧重于另一个不同的问题：因为 PoW 出块时间不定，验证区块需要很长时间，会增加同时创建多个区块的风险。这个问题有很多修复方法，例如 Bitcoin NG，或使用 PoS 权益证明。但这些并没有解决其他四个问题，因此它们并没有如许多人所料在可扩展性方面获得巨大进展。

并行性也不是灵丹妙药。通常，即使是看似单线程区块链的客户端也已经并行化了：签名可以由一个线程验证，而执行由其他线程完成，并且有一个单独的线程在后台处理交易池逻辑。而且所有线程的使用率越接近 100%，运行节点的能源消耗就越多，针对 DoS 的安全系数就越低。

带宽

错误答案：如果没 2-3 秒都产生 10 MB 的区块，那么大多数用户的网络都大于 10 MB/秒，他们当然都能处理这些区块

正确答案：或许我们能在每 12 秒处理 1-5 MB 的区块，但这依然很难

如今，我们经常听到关于互联网连接可以提供多少带宽的广为传播的统计数据：100 Mbps 甚至 1 Gbps 的数字很常见。但是由于以下几个原因，宣称的带宽与预期实际带宽之间存在很大差异：

“Mbps”是指“每秒数百万 bits”；一个 bit 是一个字节的 1/8，因此我们需要将宣称的 bit 数除以 8 以获得字节数。

网络运营商，就像其他公司一样，经常编造谎言。

总是有多个应用使用同一个网络连接，所以节点无法独占整个带宽。

P2P 网络不可避免地会引入开销：节点通常最终会多次下载和重新上传同一个块 (更不用说交易在被打包进区块之前还要通过 mempool 进行广播)。

当 Starkware 在 2019 年进行一项实验时，他们在交易数据 gas 成本降低后首次发布了 500 kB 的区块，一些节点实际上无法处理这种大小的区块。处理大区块的能力已经并将持续得到改善。但是无论我们做什么，我们仍然无法获取以 MB/秒为单位的平均带宽，说服自己我们可以接受 1 秒的延迟，并且有能力处理那种大小的区块。

存储

错误答案：10 TB

正确答案：512 GB

正如大家可能猜到的，这里的主要论点与其他地方相同：理论与实践之间的差异。理论上，我们可以在亚马逊上购买 8 TB 固态驱动 (确实需要 SSD 或 NVME；HDD 对于区块链状态存储来说太慢了)。实际上，我用来写这篇博文的笔记本电脑有 512 GB，如果你让人们去购买硬件，许多人就会变得懒惰 (或者他们无法负担 800 美元的 8 TB SSD) 并使用中心化服务。即使可以将区块链装到某个存储设备上，大量活动也可以快速地耗尽磁盘并迫使你购入新磁盘。

一群区块链协议研究员对每个人的磁盘空间进行了调查。我知道样本量很小，但仍然...

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此外，存储大小决定了新节点能够上线并开始参与网络所需的时间。现有节点必须存储的任何数据都是新节点必须下载的数据。这个初始同步时间 (和带宽) 也是用户能够运行节点的主要障碍。在写这篇博文时，同步一个新的 geth 节点花了我大约 15 个小时。如果以太坊的使用量增加 10 倍，那么同步一个新的 geth 节点将至少需要一周时间，而且更有可能导致节点的互联网连接受到限制。这在攻击期间更为重要，当用户之前未运行节点时对攻击做出成功响应需要用户启用新节点。

交互效应

此外，这三类成本之间存在交互效应。由于数据库在内部使用树结构来存储和检索数据，因此从数据库中获取数据的成本随着数据库大小的对数而增加。事实上，因为顶级 (或前几级) 可以缓存在 RAM 中，所以磁盘访问成本与数据库大小成正比，是 RAM 中缓存数据大小的倍数。

不要从字面上理解这个图，不同的数据库以不同的方式工作，通常内存中的部分只是一个单独 (但很大) 的层 (参见 leveldb 中使用的 LSM 树)。但基本原理是一样的。

例如，如果缓存为 4 GB，并且我们假设数据库的每一层比上一层大 4 倍，那么以太坊当前的 ~64 GB 状态将需要 ~2 次访问。但是如果状态大小增加 4 倍到 ~256 GB，那么这将增加到 ~3 次访问。因此，gas 上限增加 4 倍实际上可以转化为区块验证时间增加约 6 倍。这种影响可能会更大：硬盘在已满状态下比空闲时需要花更长时间来读写。

这对以太坊来说意味着什么？

现在在以太坊区块链中，运行一个节点对许多用户来说已经是一项挑战，尽管至少使用常规硬件仍然是可能的 (我写这篇文章时刚刚在我的笔记本电脑上同步了一个节点！)。因此，我们即将遭遇瓶颈。核心开发者最关心的问题是存储大小。因此，目前在解决计算和数据瓶颈方面的巨大努力，甚至对共识算法的改变，都不太可能带来 gas limit 的大幅提升。即使解决了以太坊最大的 DoS 弱点，也只能将 gas limit 提高 20%。

对于存储大小的问题，唯一解决方案是无状态和状态逾期。无状态使得节点群能够在不维护永久存储的情况下进行验证。状态逾期会使最近未访问过的状态失活，用户需要手动提供证明来更新。这两条路径已经研究了很长时间，并且已经开始了关于无状态的概念验证实现。这两项改进相结合可以大大缓解这些担忧，并为显著提升 gas limit 开辟空间。但即使在实施无状态和状态逾期之后，gas limit 也可能只会安全地提升约 3 倍，直到其他限制开始发挥作用。

另一个可能的中期解决方案使使用 ZK-SNARKs 来验证交易。ZK-SNARKs 能够保证普通用户无需个人存储状态或是验证区块，即使他们仍然需要下载区块中的所有数据来抵御数据不可用攻击。另外，即使攻击者不能强行提交无效区块，但是如果运行一个共识节点的难度过高，依然会有协调审查攻击的风险。因此，ZK-SNARKs 不能无限地提升节点能力，但是仍然能够对其进行大幅提升 (或许是 1-2 个数量级)。一些区块链在 layer1 上探索该形式，以太坊则通过 layer2 协议 (也叫 ZK rollups) 来获益，例如 zksync, Loopring 和 Starknet。

分片之后又会如何？

分片从根本上解决了上述限制，因为它将区块链上包含的数据与单个节点需要处理和存储的数据解耦了。节点验证区块不是通过亲自下载和执行，而是使用先进的数学和密码学技术来间接验证区块。

因此，分片区块链可以安全地拥有非分片区块链无法实现的非常高水平的吞吐量。这确实需要大量的密码学技术来有效替代朴素完整验证，以拒绝无效区块，但这是可以做到的：该理论已经具备了基础，并且基于草案规范的概念验证已经在进行中。

以太坊计划采用二次方分片 (quadratic sharding)，其中总可扩展性受到以下事实的限制：节点必须能够同时处理单个分片和信标链，而信标链必须为每个分片执行一些固定的管理工作。如果分片太大，节点就不能再处理单个分片，如果分片太多，节点就不能再处理信标链。这两个约束的乘积构成了上限。

可以想象，通过三次方分片甚至指数分片，我们可以走得更远。在这样的设计中，数据可用性采样肯定会变得更加复杂，但这是可以实现的。但以太坊并没有超越二次方，原因在于，从交易分片到交易分片的分片所获得的额外可扩展性收益实际上无法在其他风险程度可接受的前提下实现。

那么这些风险是什么呢？

最低用户数量

可以想象，只要有一个用户愿意参与，非分片区块链就可以运行。但分片区块链并非如此：单个节点无法处理整条链，因此需要足够的节点以共同处理区块链。如果每个节点可以处理 50 TPS，而链可以处理 10000 TPS，那么链至少需要 200 个节点才能存续。如果链在任何时候都少于 200 个节点，那可能会出现节点无法再保持同步，或者节点停止检测无效区块，或者还可能会发生许多其他坏事，具体取决于节点软件的设置。

在实践中，由于需要冗余 (包括数据可用性采样)，安全的最低数量比简单的“链 TPS 除以节点 TPS”高几倍，对于上面的例子，我们将其设置位 1000 个节点。

如果分片区块链的容量增加 10 倍，则最低用户数也增加 10 倍。现在大家可能会问：为什么我们不从较低的容量开始，当用户很多时再增加，因为这是我们的实际需要，用户数量回落再降低容量？

这里有几个问题：

区块链本身无法可靠地检测到其上有多少唯一用户，因此需要某种治理来检测和设置分片数量。对容量限制的治理很容易成为分裂和冲突的根源。

如果许多用户突然同时意外掉线怎么办？

增加启动分叉所需的最低用户数量，使得防御恶意控制更加艰难。

最低用户数为 1,000，这几乎可以说是没问题的。另一方面，最低用户数设为 100 万，这肯定是不行。即使最低用户数为 10,000 也可以说开始变得有风险。因此，似乎很难证明超过几百个分片的分片区块链是合理的。

历史可检索性

用户真正珍视的区块链重要属性是永久性。当公司破产或是维护该生态系统不再产生利益时，存储在服务器上的数字资产将在 10 年内不再存在。而以太坊上的 NFT 是永久的。

是的，到 2372 年人们仍能够下载并查阅你的加密猫。

但是一旦区块链的容量过高，存储所有这些数据就会变得更加困难，直到某时出现巨大风险，某些历史数据最终将……没人存储。

要量化这种风险很容易。以区块链的数据容量 (MB/sec) 为单位，乘以 ~30 得到每年存储的数据量 (TB)。当前的分片计划的数据容量约为 1.3 MB/秒，因此约为 40 TB/年。如果增加 10 倍，则为 400 TB/年。如果我们不仅希望可以访问数据，而且是以一种便捷的方式，我们还需要元数据 (例如解压缩汇总交易)，因此每年达到 4 PB，或十年后达到 40 PB。Internet Archive (互联网档案馆) 使用 50 PB。所以这可以说是分片区块链的安全大小上限。

因此，看起来在这两个维度上，以太坊分片设计实际上已经非常接近合理的最大安全值。常数可以增加一点，但不能增加太多。

结语

尝试扩容区块链的方法有两种：基础的技术改进和简单地提升参数。首先，提升参数听起来很有吸引力：如果您是在餐纸上进行数学运算，这就很容易让自己相信消费级笔记本电脑每秒可以处理数千笔交易，不需要 ZK-SNARK、rollups 或分片。不幸的是，有很多微妙的理由可以解释为什么这种方法是有根本缺陷的。

运行区块链节点的计算机无法使用 100％的 CPU 来验证区块链；他们需要很大的安全边际来抵抗意外的 DoS 攻击，他们需要备用容量来执行诸如在内存池中处理交易之类的任务，并且用户不希望在计算机上运行节点的时候无法同时用于任何其他应用。带宽也会受限：10 MB/s 的连接并不意味着每秒可以处理 10 MB 的区块！也许每 12 秒才能处理 1-5 MB 的块。存储也是一样，提高运行节点的硬件要求并且限制专门的节点运行者并不是解决方案。对于去中心化的区块链而言，普通用户能够运行节点并形成一种文化，即运行节点是一种普遍行为，这一点至关重要。

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

比特币词汇表：你需要知道的每一个区块链和加密货币短语

尽管困难重重，区块链技术已成为主流。比特币已成为家喻户晓的词，世界各地的金融机构都投资于加密货币或允许其客户这样做。与此同时，NFT 吸引了各路名人的加入和赞赏。

但尽管如此，区块链技术仍然非常神秘。只有才华横溢的工程师才能真正理解这些——其中许多人是比特币和以太币等加密货币的早期采用者，而对于外行来说可能仍是很困难的。

以下是您可能会觉得有用的区块链术语的词汇表。（所有短语按英文字母顺序排列）

空投（Airdrop）

空投是指公司将加密货币或 NFT 直接放入您的钱包中。 区块链 服务将推出代 币 并空投给曾使用过该服务的用户，而不是首次公开募股。这样做有几个原因：它可以是纯粹的营销，因为空投提高了人们可以投资的代币的意识，或者可以为 DAO 提供治理代币。

最近的一个例子：以太坊名称服务允许用户将他们的钱包号码更改为钱包名称（如 CNET.eth）。去年 12 月，它推出了自己的 ENS 代币，向所有使用该服务的人空投了一定金额。使用以太坊名称服务的人越多，他们被空投的代币就越多——在某些情况下价值数万美元。

山寨币（Altcoin）

任何不是 比特币 或 以太币的加密货币都被称为山寨币（Altcoin） 。有时候也被称为“ shitcoins。 ”

币安（Binance）

世界上最大的 加密货币 交易所，人们在这里购买和交易加密货币。它正在接受美国司法部和美国国税局的逃税和洗钱调查。

区块链（Blockchain）

区块链是“分布式数据库”。简单来说，它是一个去中心化的账本，将信息记录在数字“块”中。一旦一个块被挖掘并添加到链中，它就不能被更改，因此区块链提供了不可更改数据的公共记录。

有许多不同的区块链具有不同程度的去中心化、效率和安全性。许多人拥有自己的加密货币——例如，以太币是一种建立在 以太坊区块 链上的加密货币。

比特币（Bitcoin）

比特币是第一个 加密货币 ，建立在比特币区块链之上。它是由一个人或一群人以中 本聪 的笔名于 2009 年创建的。只能铸造2100 万枚，其中大约1890 万枚已经在流通。

销毁（Burning）

加密货币 通过发送到只能接收而不能发出的钱包而被“烧毁”。销毁机制通常被用来造成通缩影响：流通中的 代币 越少，投资者持有的 代币 就越稀缺。

买跌（Buy the dip）

这是指在价格下跌后购买更多资产。例如，如果价格下跌 10,000 美元，比特币持有者可能会“逢低买入”。

冷钱包（Cold Wallet）

未连接到互联网的加密货币钱包。这些钱包更安全，更不容易受骗。

跨链（Cross-chain）

将数据、代币或资产从一个区块链发送到另一个区块链的能力。这不同于为在多个区块链上工作而构建的“ 多链 ”服务。

密码学（Cryptography）

一种信息加密形式，其中数据只能使用密钥进行解密。使用 工作量证明 协议的 区块链 依赖于解决极其复杂的密码学难题，以便挖掘和验证新区块。

加密货币（Cryptocurrency）

加密货币是 区块链 原生的代 币 。加密货币通常随着每个新区块的开采而铸造。例如，每 挖出 一个新的 以太坊 区块， 都会 获得两个以太币作为对矿工的补偿。

加密货币是一种代 币 。它们的诞生是它们的决定性因素：其他代币是使用构建在区块链之上的平台和应用程序创建的，而加密货币则内置于区块链的协议中。

去中心化应用（Dapps）

去中心化应用程序的缩写。

道（DAO）

一个去中心化的自治组织。DAO 是一个通过共识做出决策的组织：所有 治理代币的 持有者都在组织决策中获得投票权，投票最多的解决方案是 DAO 的行动方案。想象一个去中心化的投资银行，但不是由基金经理做出投资决定，而是由其 治理代币 的持有者投票决定如何投资其国库中的资金。

去中心化交易所（Decentralized exchange）

去中心化交易所用于购买和交易 加密货币 。与典型的交易所不同，这些交易所使用绕过任何中心化权威的点对点交易。其中包括 Uniswap 和 Sushiswap。

去中心化金融（DeFi）

“decentralized finance”的缩写。DeFi 是使用 区块链 技术绕过中心化机构任何金融工具，例如 智能合约 或 DAO 。

钻石手（Diamond Hands）

钻石手是长期或在价格动荡期间持有金融资产的人。

DYOR

“Do Your Own Research”的缩写。

以太币（ETH）

在以太坊区块链上开采的 加密货币 。以太 币 的市值仅次于 比特币 ，但却是一种更常用的加密货币。大多数 山寨币 也是 基于以太坊构建的 ，因此与以太 币挂钩 。大多数 NFT 也建立在以太坊上，这就是为什么以太是 NFT 交易中使用的主要代币。

以太坊（Ethereum）

与 比特币 竞争的区块链。它旨在采用 比特币 开发人员开创的区块链技术，并将其用于更复杂的金融工具，如 智能合约 。

闪贷（Flash loan）

闪电贷是一种 DeFi 工具，允许在没有抵押品的情况下进行贷款。闪电贷允许您借钱购买资产，但前提是可以购买资产并在同一区块内偿还利息。想象一下，使用贷款购买一栋 100 万美元的房子，但只有当您已经排好另一个愿意支付足够费用让您偿还贷款和利息的买家时，贷款才会被批准。

这些贷款使用 智能合约 技术。

FUD

“fear, uncertainty and doubt”的缩写。这可能是合法的，例如人们对代币或 NFT 项目的安全性或合法性或安全性表示担忧，例如鼓励人们出售、降低资产价格的有组织的举动。

Gas

Gas 是您使用 以太坊 网络所要支付的价格。每笔交易都需要支付gas 费 ，这取决于 区块链的 过载程度。每笔交易的价格通常在 50 美元到 500 美元之间，但在网络负载过重时价格可能会飙升。

治理代币（Governance token）

治理代币是赋予所有者对给定项目投票权的加密货币。另请参阅： DAO 。

GWEI

gas 的成本以 GWEI 表示。作为粗略的指导，当 gwei 低于 50 时，gas 会很便宜，而当 gwei 高于 100 时，gas 会很贵。

HODL

“hold”的故意拼写错误，用于鼓励人们在价格下跌期间持有他们的代币。

Layer 1和Layer 2

如果您涉足 加密货币， 您会听说Layer 1和Layer 2解决方案。Layer 1是 区块链 架构本身，而Layer 2是指建立在区块链之上的架构。

例如，以以太坊的高gas成本问题为例。Layer 1解决方案是让 以太坊区块 链更高效，例如通过采用 权益证明 协议。Layer 2解决方案的一个例子是 Immutible X，这是一个建立在以太坊之上的交易所，它使用 智能合约 技术允许无气体、碳中和的交易。

流动性市场（Liquid Market）

流动性市场是一个拥有大量买家和卖家的市场，它允许几乎立即完成买卖订单。 加密货币 市场具有流动性，而 NFT 市场则不然。大多数合法的加密货币可以随时买卖，因为 NFT 交易者需要列出待售物品，希望买家手动购买。

主网（Mainnet）

一个供公众使用的区块链协议将被放入主网。这将它与测试网区分开来，后者更像是区块链协议的测试版发布。

模因币（Memecoins）

许多加密货币旨在提供实用程序或服务为目的。Memecoins 不提供实用前景，纯粹作为投机资产存在。狗狗币是最知名的 ，但还有很多很多。

元掩码（MetaMask）

一种基于浏览器的在线数字钱包，主要用于 以太坊区块链 上的交易。

矿业（Mining）

挖矿是验证交易并将区块添加到区块 链的过程 。这通常涉及解决复杂 密码 问题的强大计算机。至关重要的是，这也是将新的 加密货币 添加到流通中的方式。

矿机（Mining Rig）

为挖掘 加密货币 的特定目的而设置的功能强大的计算机。

矿场（Mining Farm）

全天运行的采矿设备仓库（或房间），用于挖掘 加密货币 。

铸币（Mint）

在区块链上，铸币意味着验证信息并将其作为区块链上的一个块。

“铸造” NFT 意味着在公开发售期间从其创建者那里购买它。“铸币价格”是指它的创造者出售它的价格——例如无聊猿游艇俱乐部的“铸币价格”是 0.08 以太币。在一个集合中的所有 NFT 都被铸造之后，想要接触该集合的交易者需要从 OpenSea 等二级市场购买它们。

多链（Multi-chain）

设计用于多个 区块链 的应用程序或服务。这与 跨链 应用程序和服务不同， 跨链 应用程序和服务旨在将数据或资产从一个区块链发送到另一个区块链。

月球（MOON）

价格的急剧飙升被称为“mooning”或“a moon”。“To the moon（去月球）”是一个常见的短语。

NFT

不可替代的代币（Non-fungible token）。这些是证明数字资产所有权的数字契约。目前，它们与艺术相关，但 NFT 可以证明任何数字的所有权。

链下/链上（Off-Chain/On-chain）

链上是指存在于 区块链 上的东西，链下是指存在于 区块 链之外的东西。 加密货币 是链上货币，法定货币是链下货币。

OpenSea

它是最大的 NFT 市场，专门研究基于 以太坊 的 NFT。（建立在不同区块链上的 NFT 通常在专门的市场上出售。例如，Solana NFT 在 Solanat 上出售。）

Play to Earn（P2E）

Play to Earn (P2E) 游戏 集成了区块链，并以 游戏 内 加密货币 奖励玩家。这些 游戏 中的加密货币可以兑换成比特币或以太币。最突出的例子是 Axie Infinity，玩家可以获得 Smooth Love Potion ($SLP)。

工作量证明（Proof of Work）

工作量证明（POW）是一种共识机制，通过该机制将块添加到区块链中。工作量证明要求矿工解决复杂的 密码学 难题，这需要强大的采矿设备提供大量能源，以验证新的区块链交易。

工作量证明是一种安全且去中心化的共识机制，但效率低下是出了名的。这就是比特币和以太坊区块链的运作方式，尽管以太坊很快就会转向更高效 的权益证明（Proof of Stake） 。

权益证明（Proof of Stake）

面对工作量 证明 的巨大能源需求， 权益 证明（POS）是一种更新的共识机制，可以更有效地挖掘区块。权益证明允许 加密货币 持有者在相关区块 链 上验证新区块。

他们通过抵押他们的 加密货币来 做到这一点。网络用户质押他们的加密货币，如果他们的股份是通过随机算法选择的，他们就有机会验证一个新区块——为此他们将获得更多加密货币形式的奖励。质押的加密货币越多，选择用户验证新区块的机会就越大。

工作证明奖励那些花费最多计算能力来解决密码难题的人，而权益证明奖励那些长期投资加密货币的人。

抽水和倾销（Pump and dump）

抽水和倾销计划涉及对产品的人为刺激，从而导致人们购买并提高其价格。然后，抽水和倾销协调者以高价出售其资产，从而导致价格急剧下跌。

这些存在于传统市场中，但在 加密货币 交易中更为常见，因为微市值加密货币的低流动性使其价格更容易操纵。

地毯拉动（Rug pull）

地毯拉动是指 加密货币 的创造者消失，并带走资金。最近的一个例子是伪造的Squid Game 硬币，尽管这些硬币远非罕见。“地毯”本质上是“骗局”的简写。

中本聪（Satoshi Nakamoto）

比特币 创造者的化名。解释去中心化金融的必要性和解释比特币如何运作的白皮书由中本聪签署，但没有人知道真实的人是谁。据推测，中本聪实际上是几个人。

助记词（Seed Phrase）

当你创建一个 加密货币 钱包时，你会得到一个 12 字的种子短语。每次在新设备上登录钱包时，都需要使用助记词。 永远不要把你的助记词给任何人 。

分片（Sharding）

分片在 区块链上 分配网络负载，允许每秒处理更多事务。这听起来很枯燥，但它非常重要。 以太坊 将在明年整合分片，这将使使用它更便宜，对环境的破坏也更小。

垃圾币（Shitcoin）

Shitcoin 是一种不提供任何效用的 山寨币 ，无论是 memecoin 还是无效的 山寨币 。

丝绸之路（Silk Road）

Silk Road 是一个在线黑市，于 2013 年被 FBI 关闭。这是许多人第一次接触 加密货币的地方 ，因为 比特币 是该网站非法商品的流行支付方式。

智能合约（Smart contract）

智能合约是在满足所需条件时自行执行的数字合约。例如，如果 Wallet X 向 Wallet Y 发送 0.08 ether，Wallet Y 向 Wallet X 发送 NFT Z。它们最常用于自动交易，但也可用于更复杂的用途，例如 快速贷款 。

稳定币（Stable coin）

稳定币是与美元挂钩的加密货币。其中包括 Tether 和 USDC。他们的目的是让 加密货币 交易者将他们的代币保存在加密生态系统中，而不会经历 比特币 和 以太币 价格波动的波动。

质押（Staking）

权益质押是在加密货币钱包中锁定持有资金，从而支持区块链网络运营。从本质上讲，它包括锁定加密货币以获得奖励。在大多数情况下，该流程需要用户使用个人加密钱包参与到区块链活动中。

权益质押的概念与权益证明（PoS）机制密切相关。它被用于许多基于PoS或相类似的其他区块链系统中。

TLT

“think long term”的缩写。

代币（Token）

代币是多种形式的区块链资产。像 比特币 这样的 加密货币 是一种代币。其他类型包括 治理代币 ，它授予持有者在 DAO 或服务中的投票权，或 实用代币 ，其中根据持有的代币数量授予对服务的访问权限。

TXN

交易（transaction）的缩写。

实用代币（Utility Token）

旨在提供某种功能的代币。这些可以是对应用程序、服务或 游戏 的访问。示例包括 Filecoin，它授予对基于区块链的数字存储的访问权限，以及 Link，它连接 了链下 类型数据的智能合约。

虚荣地址（Vanity Address）

由 Ethereum Name Service 等公司提供的个性化钱包地址。它允许您将钱包地址更改为您选择的单词或短语，例如 CNET.eth。

Vaporware

承诺但从未真正进入市场的产品。该术语在 90 年代后期随着最初的互联网繁荣而流行起来，并且由于阴暗的 加密货币 创造者而得到了复兴。

维塔利克·布特林（Vitalik Buterin）

以太坊区块链 背后的创造者。

钱包（Wallet）

加密货币钱包是您可以存储加密货币和 NFT 的地方。这些钱包可以是热钱包或冷钱包——即连接到互联网的浏览器钱包或未连接到互联网的物理硬件。钱包可以读写，这意味着它们可以接收信息，也可以作为签名或在线 ID。

Web 3

Web3 是区块链爱好者想象的互联网的下一次迭代。从互联网发明到 2005 年左右，Web1 是只读互联网。Web2 指的是用户能够制作内容并将其上传到互联网上的出现。Web3 将是一个集成了区块链的互联网。想象一下，将您的社交媒体帖子作为 NFT 拥有，使用像以太币这样的 加密货币 作为通用货币，并将您的钱包作为一种 ID 形式而不是电子邮件/密码组合。

鲸（Whale）

持有大量加密货币的人。

白名单 （ Whitelist）

加密货币 和 NFT 的 预售清单。列入白名单的投资者可以在公开发行前购买资产，有时以折扣价购买。

WAGMI

“we're all going to make it”的缩写。

分为64个。

分片链机制会将以太坊链拆分成64条不同的链，拆分以后，将数据处理的任务分配给许多节点，这样就可以并行处理交易，而非串行。

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。

下面，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：

下面，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：

只要你仔细阅读了上述，那么你就已经了解了区块链分片技术的相关知识，如果屏幕面前的你还有什么对区块链分片好的建议和想法，欢迎各位再下面评论区评论出来，我们将及时回复。

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