以太坊2.0分片：公链之光

一篇文章轻松理解以太坊2.0分片！

比特币四年三次减半之后，我想大部分朋友最期待的就是即将到来的以太坊2.0。

想要了解以太坊2.0，“分片”技术是绕不开的重点。 自从V神在2016年提出分片的概念，亮眼的聚光灯就没有离开过。

用V神的话说，分片就是“通过1000个山寨币来增加可扩展性”。 我们应该怎么理解这句话呢？ 下面我们从宏观的角度来简单的看一下整个以太坊2.0吧~

一、ETH2.0的基本模型

主链是目前正在运行的ETH公链，因为ETH2.0要来了，我们可以把现在的主链称为ETH1.0链。

Beacon：Lighthouse，signal buoy，顾名思义，是一个指路明灯，即信标链（ETH2.0），其主要作用是随机分配验证者到分片，这种随机分配大约每隔一段时间发生一次6.4 分钟。 任何人都可以将 ETH 锁定在信标链上，成为验证者赚取 Ether。

分片链是ETH2.0到来后，原来的记账大师拆分成1024条分片链（V神后来在发布的时候建议1024条分片减少到64条），每个分片可以单独记账for ，这也是提高以太坊可扩展性的关键！

VM(S)是虚拟机，这里就不多说了。

2.什么是分片？

根据 BTC.com 的数据，目前的以太坊网络每秒处理大约 3 到 20 笔交易。 事实上，以太坊目前的处理速度大约是每秒 20~30 笔交易。

在ETH2.0的世界里，不再是以前的单链处理交易信息，而是多链同步操作，处理速度大大提高。

举个栗子：我们开车经过一段比较拥堵的路段。 如果是单行道，难免会非常非常拥堵，但如果是双行道，理论上效率会提高一倍。 如果路多了，那基本上就畅通无阻了。 分片其实就是将原链上的数据分成多条链进行处理，处理速度提高一倍。 按照V神的设想，ETH2.0的实现将使交易速度提升1000倍。

第一次看到分片这个想法的时候，脑子里的第一反应就是“不可能三角”，即永远不可能同时拥有去中心化、安全和效率这三个方面. 分片的逻辑很简单，确实会大大提高运行效率，但是如何突破这个不可能的三角呢？

3.分片的安全问题如何解决

将主链拆分成多个具有独立共识机制和验证者的分片后，为了保证安全，信标链会随机为每个分片分配验证者，以验证每个分片的“管辖权” 交易数据，按照目前的规则，是每生成 64 个块约 6.4 分钟后重新分配。

信标链管理器注册所有验证器，通过 RANDAO 和 VDF 提供随机性，通过 Casper FFG 提供最终性，并跟踪信标链和分片之间的交联。 在以太坊 2.0 的第 2 阶段，信标链还将存储状态执行合约。 【本段来自《以太坊2.0：如何实现可扩展性？》】

事实上，这是一个概率事件。 ETH2.0 有 64 个分片，每个分片有 128 个验证者。 根据规则，验证者和分片是相互不可知和随机分配的。 我拿起计算器算了算…… 控制一半以上验证者的概率大概是万亿分之一。 所以安全是毋庸置疑的。

4. 跨分片通信

我们在上面几点提到，虽然每个分片都可以看作是主链的一个子链，但是每个分片之间是相互独立的，现阶段可以理解为不同共识机制的区块链。 彼此之间交换信息。

用户A想转5个币给用户B，如果他们在同一个分片上，交易是可以畅通无阻的。 如果它们在不同的分片中以太经典etc挖矿收益计算器，如何交易？

4.1. 跨分片同步交易

假设用户A和用户B不在同一个分片，A​​想将自己的5个币转入B的账户，整个流程如下：

用户A需要在自己所在的分片中发送交易请求，A所在的分片处理后会产生一个哈希值，这个哈希值会在B所在的分片中进行验证。 B的账户同时增加5个币，完成跨分片同步交易。

但是同步事务也有缺点——持续的状态变化。 比如A先转5个币给B，再转6个币给B，但是A实际上总共只有10个币，所以两个分片的验证者很难确认对方是怎么记账的。

如果验证者或中继者都通信，成本太高，效率太慢，这与分片的概念背道而驰，难以实现。

4.2 跨分片异步交易

异步事务优于跨分片的同步事务。 因为异步事务不存在状态不断变化等问题。

上述例子中，接收方用户B所在分片的验证人死亡，等待用户A所在分片确认交易数据后，再进行验证打包生成新区块。 这是一种流行的跨分片交易方式。

但它并不完美：因为异步交易必然会延迟，在用户A所在分片确认情况后，一旦用户B所在分片放弃该区块，交易将以失败告终。

解决方案：

V 神在 2019 年 10 月的 DevCon 5 大会上提出了异步架构模型，其基本思路是完善对信标链的要求，利用信标链来传递信息。

在每个时隙（12 秒），分片链生成一个块并将其与信标链块交叉链接。 连接方式如下图所示以太经典etc挖矿收益计算器，这样任何一个分片都可以通过信标链知道其他分片之前的所有信息。 （参考碳链值）

最后让我们对ETH2.0的发展路线有一个更宏观的认识和期待。

5.在最后说

随着以太坊共识机制从POW向POS转移，再加上分片技术的支持，TPS必将有质的突破，基于以太坊的Dapp、DeFi等项目将迎来第二春。 当然，对于石墨烯底层、高TPS的公链无疑会产生巨大的冲击……