以太坊的分片（Sharding）是什么？

区块链技术的出现以难以想象的方式革新了世界。然而，虽然区块链展现了前所未有的技术进步潜力，它们的交易速率缓慢仍是一个制约因素。当前，以太坊可以处理每秒最多 15 笔交易，而非区块链系统如 Visa 和 MasterCard 在相同时间内可以处理数千笔交易。

分片是一种一层（Layer 1）扩容解决方案。它计划与权益证明（Proof of Stake）协议一起在以太坊区块链上实施。根据以太坊的联合创始人 Vitalik Buterin 的说法，分片的实施可能会将以太坊的每秒交易率提高 100 倍，大大增加网络吞吐量。此外，分片与其他扩容解决方案（如Polygon）是互补的。

分片要点

• 分片是一种一层扩容解决方案。
• 分片将区块链分成多个部分。
• 每个部分都有自己的验证者集合。
• 根据 Vitalik Buterin 的说法，分片可以使以太坊扩容 100 倍。
• 分片与其他扩容解决方案（例如 Polygon）是互补的。

分片的架构

要理解分片将如何工作，我们首先必须了解权益证明区块链一般是如何工作的。每个节点存储网络的所有状态并处理所有交易。所有节点结合在一起，保持交易历史的共同账本，将他们的共同版本强加于拥有不同数据的任何节点。但是所有节点都做所有事情会阻塞网络。

如果不实施分片而只实施权益证明，新的区块将由验证者（不同于工作证明中的矿工）添加到区块链中。这些验证者也被称为铸币者，他们将负责确认区块链中的每个新区块。他们会通过抵押一部分以太并投票来做到这一点。如果他们验证了一个损坏的区块，一旦共识证明他们的铸币是错误的，他们就会失去他们抵押的以太。

相比之下，如果分片伴随权益证明的实施，故事将会有所不同。并不是所有验证者都会验证所有区块。相反，区块链将根据横向分区原则进行拆分。这将使网络分解成较小的群组或片段。然后，每个分片将有自己的一组验证者，负责验证在该分片中发生的交易块。

分片的主要目标是持续构建一个系统，确保数据被切分成足够小的单位，并分散到足够多的节点上，使数据操作不受资源限制。

简单来说，随着网络中节点数量的增加，去中心化网络的速度会变慢。然而，这种效应可以被减弱——网络分片越多，速度就越快。需要注意的是，每个分片都需要足够多的节点以确保足够的安全水平。

分片的缺点

分片最显著的缺点之一与网络安全有关。因为每个区块链分片或部分被视为一个独立的单元，它也可以被单独攻击。而且因为分片比整个网络小，攻击单个分片所需的努力要比攻击整个网络少得多。

分片的另一个缺点是它有单点故障。这意味着一旦一个分片由于网络、硬件或系统错误而损坏，将导致整个分片表失败。以太坊的开发者在实施他们的分片解决方案之前必须解决这个问题。

分片将如何扩容以太坊？

根据以太坊的创始人之一 Vitalik Buterin 的说法，分片可能将以太坊区块链的扩容提高 100 倍。这意味着目前大约每秒 15 笔交易的吞吐量可以增加到每秒 1500 笔交易。这将使其速度超过某些全球支付协议，例如 Paypal。

理论上，分片可以极大帮助以太坊扩容。如果它的实施是成功的，以太坊将与世界上最快的支付协议（例如 Visa 和 MasterCard）齐头并进。这可以为其在货币交易领域的广泛应用铺平道路。