Mine Vision 翻译：以太坊 2.0 的分片是如何工作的？

什么是分片？

分片是指将整个以太坊网络分成许多小部分（Shards）。 每个分片包含独立的状态、完整的账户体系和智能合约。

Sharding绝对是最复杂的以太坊扩容解决方案，所以它也被放在以太坊2.0路线图的最后阶段，让开发者有充足的时间在生产环境中进行开发和测试。

在深入了解分片的技术细节之前，我们首先需要了解节点在以太坊网络中扮演的角色。 节点负责验证链上交易并确保交易遵循区块链共识规则。 最好的方法是让每个节点都保留一份以太坊交易账本的完整副本，以验证交易的真实性和完整性。 但以太坊链上的数据一直在快速增长，目前数据规模已经超过1TB。 保存一份完整的数据对于普通人来说是不切实际的。

以太坊的瓶颈

这就导致了一个很大的问题：如果一个以太坊全节点的运营成本过高，那么运营一个全节点的人数就会越来越少，网络就更容易出现中心化。

同时，如果每笔交易都需要经过所有节点的验证，以太坊将难以实现可扩展性，而分片将是解决这些问题的最终方案。

与状态通道和 Plasma 等扩展解决方案不同，分片不会将任何交易数据放在链下进行处理。 分片只是把链上的数据分成很多部分，节点不需要处理网络上所有的交易，只需要处理某个区域的交易。 分片也引发了讨论，分片后区块链的安全性能否得到保障？

分片的优点

迄今为止，还没有一个区块链网络能够同时实现以下三个特性：去中心化、可扩展性和安全性。 这被称为区块链不可能三角。 因此，分片可以看作是在这个三难困境的前提下，以牺牲一定的安全性为代价来解决以太坊可扩展性问题。

在每个分片中，会周期性地随机选出一组公证人来验证区块，相当于矿工在 PoW 链中的角色。 然后以太坊主链上会有一个委员会对这些区块的真实性进行第二次检查（Validity）。 每个分片中的块生成方式和块的排列与主链完全相同。

每个分片都以默克尔树的形式与以太坊主链相关联以太坊公司出的以太零，两者之间的链接也是加密的。 每个分片都可以作为一个独立的区块链。 每个分片上的用户都有自己的账户余额，与以太坊主链无关，只能用于与一个分片上的用户进行交易。

理解以太坊分片最简单的方式就是想象以太坊链被分割成数千个岛屿，每个岛屿都有自己的特点和独立的主权。 如果他们想联系其他岛屿，他们将需要使用某种特定的协议。 每个分片独立存储分片上的交易信息，但可以在需要时随时返回主链。

分片挑战

虽然分片在理论上听起来不错，但存在许多潜在的攻击途径。 一种特定的攻击是单分片接管攻击。 这种攻击的工作方式是攻击者接管分片中的大多数区块生产者以太坊公司出的以太零，并创建一个提交虚假交易信息的恶意分片。

以太坊核心开发者提出了随机抽样检查的对策，目前该方案正在积极开发中。

与工作量证明链相比，分片在权益证明链上更容易实现。 因为权益证明链上已经有活跃的验证者，这些验证者可以进一步随机分配到不同的分片。 然而，在工作量证明中，没有办法阻止矿工为特定分片贡献计算能力。 如果矿工可以选择他们想要验证哪些分片，他们就可以联合起来作恶。

作者| 区0x

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