区块链技术自2009年成立以来发生了巨大的变化。那时候，中本聪推出了比特币作为一种方式，为集中式财务系统提供一种分散的替代方案。目标是提供一个安全透明的解决方案。

比特币通过以下方式实现这一点分布式分类帐技术(DLT)和区块链技术，允许网络在不需要中央权威的情况下达成共识。然而，这也意味着随着越来越多的用户和事务被添加到网络中，网络变得越来越慢，可扩展性也越来越差。

以太坊网络通过实施一系列开发更新，解决了比特币的主要可扩展性问题。可以说，网络上最大的更新之一是向工作证明(PoW)中的利益证明(PoS)类似比特币的共识机制。

这次升级，被称为合并，成功整合了以太坊原有的执行层和其新的PoS共识层——从而从PoW过渡到PoS。这一合并使以太坊的能耗降低了99.95%，解决了基于PoW的区块链系统存在时间最长的问题之一。

但是，以太坊在可扩展性方面的努力不止于此。该网络目前正在进行开发更新，以引入分片，这一过程将进一步提高其交易吞吐量和可扩展性。但是，在区块链技术和以太坊的背景下，切分到底是什么？

什么是数据库分片？

分片是一个起源于20世纪80年代数据库管理系统的概念。事实上，SHARD曾经是一个80年代数据库产品的缩写，用于高可用性复制数据的系统。

巧合的是，shard也意味着“更大事物的一小部分”这正是区块链技术中分片的目标——将区块链网络分成更小、更易管理的碎片。每个碎片拥有自己唯一的事务数据子集，并在网络上同时处理事务。

这种将区块链网络分解为多个碎片的方式可以实现并行事务处理、缩短延迟和提高可扩展性。降低了网络的计算负担，并且在给定的时间段内可以处理更多的事务。

在以太坊的案例中，分片也将有助于解决其最大的痛点之一——网络上的高额燃气费。Gas是指在以太坊网络上处理一笔交易所需的费用。分割将减少对网络资源的竞争，从而降低整体天然气费用。

目前，以太坊每秒能够处理大约13笔交易(TPS)。通过分片，以太坊的吞吐量可以达到10万TPS。在网络上完全实现分片之前，实际数字可能会有所不同，但与当前的吞吐量相比，这仍然是一个显著的进步。

分片是如何工作的？

理解分片的必要条件是了解节点如何在区块链网络上工作。节点是指区块链网络上存储和传播交易数据的计算机，本质上是保持网络运行。

以太坊的电流权力共识机制所有节点处理网络上的每一个事务。随着越来越多的事务添加到网络中，这可能会导致可扩展性问题。

通过分片，网络上的节点被分成称为分片链的组。每个碎片链负责处理网络上事务的一个子集。这些碎片链相互通信以达成共识并验证事务数据块。

然而，在以太坊的上下文中，由于使用了danksharding，一种更新的分片方法，技术上将会有分片“blobs”而不是分片链。以太坊的分片系统将由64个链接的数据库组成，交易将与每个分片同时并行处理。每个碎片都有一个“委员会”,有128个验证者。这些委员会将负责每12秒钟提议和验证一个区块。

为什么区块链分片很重要？

除了对区块链可伸缩性的好处，分片对去中心化也有重要的影响。分片允许更多的节点参与网络并处理事务，从而增加了网络上的权力分散和分配。这也有可能增加安全性，因为在高度分散的网络中没有单点故障。

但是，分片也给去中心化带来了新的挑战。由于分片网络上的节点被分成更小的组，这些组内有更高的共谋和集中化的机会。

这就是以太坊的danksharding解决方案的用武之地。它允许委员会成员之间有更多的随机性和多样性，从而减轻了这些潜在的集权问题。

通过使用数据可用性采样，danksharding将允许以太坊通过从少量节点采样来验证海量数据，并减少数据操纵的机会。

总的来说，分片是区块链技术实现主流采用和解决可扩展性问题的重要一步。虽然它也有自己的挑战，但正确的实施可以提高区块链网络的性能和分散化。

以太坊的分片是什么？

以太坊上的分片将与第二层汇总一起工作，或者智能合同，在mainnet上离线处理和存储交易数据。这样，分片将处理事务，而汇总处理状态数据的存储，从而为以太坊创建一个更有效的系统来扩展链上和链下。

然而，似乎达成的共识是，早期的碎片链最初将被分配给为网络提供额外的数据，而不是处理智能合同和交易。这与汇总相结合，有望显著提高可伸缩性。

更具体地说，汇总将允许分散式应用程序为了将交易捆绑成一个，将它们离线存储并生成提交给区块链的加密证明。当与提供额外数据可用性的碎片结合使用时，这两种技术很可能使100，000 TPS成为现实。

当然，最终目标是让以太坊的碎片高度实用。因此，它们将来可能能够存储和执行代码，以及处理事务。这意味着每个碎片都必须包含一组唯一的账户余额和智能合约，从而需要跨碎片通信来促进碎片之间的交易。

然而，正如所讨论的，没有什么是一成不变的，这些额外的功能仍在以太坊社区中争论和研究。无论如何，第一个选择是完全抛弃状态执行的想法——碎片不会处理智能契约，而只是作为数据存储库。

第二种选择是做出一点妥协，让一些碎片变得“更聪明”这意味着向一些执行碎片添加功能，而让其余的照常运行。另一个选择是将关于碎片功能的讨论放在一起，等待零知识的snarks被实现。

零知识-SNARKs是一种加密证明，它可以确定交易的存在，而不必透露有关交易的任何数据。这可能会解决跨碎片通信的问题，因为zk-SNARKs可以允许验证碎片之间的传输，而不必暴露任何敏感数据。

总的来说，分片为以太坊和整个区块链行业带来了巨大的潜力，但它也带来了自己的一系列挑战，需要在全面实施之前加以解决。

然而，通过正确的执行，分片可以提高以太坊网络的性能和分散化。以太坊上的一些特定于网络的分片功能:

分散节点操作

每个人都可以在一个分片以太坊上运行一个节点。不是通过增加现有数据库的大小来扩展(这可能导致集中化)，分片允许以太坊在保持分散的同时进行扩展。

在数据库越来越大的网络上，网络验证器需要跟上网络的技术要求。这些包括昂贵的电脑、高额电费、冷却系统和维护费用。

在这种制度下，由于过高的进入壁垒，集权可能会不知不觉地蔓延开来。另一方面，分片不需要验证者在他们的计算机上存储所有的网络状态数据。数据技术可以替代被雇用的(例如零知识汇总)以确认数据是否已经在网络上可用。

更多的参与

以太坊上的分片的一个长期好处是增加了参与度。因为网络将能够可管理和安全地扩展，目标是达到人们最终可以在笔记本电脑或手机上运行以太坊的程度。

理想情况下，运行客户端(与以太坊网络交互并查看其数据所需的软件)将变得更加容易访问，从而吸引更大的全球用户群体。这又回到了安全性和分散性上，因为更加分散的网络大大降低了攻击或故障的可能性。

增强的性能和效率

碎片会增加以太坊的速度和吞吐量因为交易处理将不再局限于单个链。据估计，分片可能会通过以下方式增加网络上每秒的事务数量

数量级，使其更接近于与Visa或PayPal等支付系统竞争，后者每秒钟能够处理数千笔交易。

当然，在处理网络升级时，最大的问题之一是安全性。分片将以太坊分割成更小的网络，这可能会引起一些人的担忧。一个潜在的问题是跨碎片攻击的可能性，在这种情况下，恶意行为者可能会将多个碎片作为目标，并损害整个网络。

然而，以太坊的协议设计有适当的措施来解决这些问题，包括验证器的随机采样以及针对无效状态转换和交易排序依赖的预防措施。

以太坊基金会和更广泛的社区也在不断研究和开发应对分片潜在挑战的解决方案，最终目标是为每个人创建一个安全、可扩展和分散的网络。

如果成功实施，以太坊上的分片技术将能够通过促进大规模采用和解锁区块链技术的新用例来转变商业和行业。通过共享价值网络提高效率和创造新机会，全球供应链和分散融资只是其中的几种可能性。