tác giả

tác giả

Viện nghiên cứu cá voi: Chen Hongyi và Wang Fan

Trung tâm nghiên cứu nút: Ma Xuying, Cai Chenxi, Lang Hanwei

Học viện Hash: Alfred LJ

Phương tiện hỗ trợ (không theo thứ tự cụ thể)

tiêu đề cấp đầu tiên

01. Phân mảnh là gì

1.1 Phân mảnh giải quyết vấn đề mở rộng của chuỗi khối

Sơ đồ mở rộng chuỗi khối hiện tại chủ yếu được chia thành ba lớp khác nhau. Sharding và DAG (Directed Acyclic Graph) thuộc Lớp 1 làm thay đổi kiến ​​trúc của chính chuỗi khối. Sharding hiện đang thu hút rất nhiều sự chú ý. Chuỗi công khai tập trung vào công nghệ sharding được các tổ chức đầu tư ưa chuộng. Sharding cũng được đưa vào kế hoạch mở rộng chính thức của Ethereum cùng với chuỗi bên, chuỗi phụ và kênh trạng thái của Lớp 2. .

1.2 Nguyên tắc phân mảnh

Sharding thực sự là một kỹ thuật cơ sở dữ liệu truyền thống chia cơ sở dữ liệu lớn thành các phần nhỏ hơn, nhanh hơn và dễ quản lý hơn được gọi là phân đoạn dữ liệu. Trong chuỗi công khai, nó sử dụng nhiều thiết bị mạng để có được chức năng xử lý song song các lần chuyển, do đó phân cấp khối lượng công việc của các xác minh chuyển đó. Điều này sẽ tự động chia mạng thành nhiều phần nhỏ hơn hoặc xử lý "phân đoạn" để mỗi mạng nhỏ chỉ cần chạy một giao thức đồng thuận quy mô nhỏ hơn. Các giao dịch trên mạng sẽ được chia thành các phân đoạn khác nhau, bao gồm các nút khác nhau trên mạng. Do đó, mỗi nút chỉ cần xử lý một phần nhỏ các giao dịch đến và một lượng lớn công việc xác minh có thể được thực hiện bằng cách xử lý song song với các nút khác trên mạng. Việc chia mạng thành các phần sẽ cho phép xử lý và xác minh nhiều giao dịch hơn cùng một lúc. Do đó, công nghệ sharding sử dụng phương pháp xử lý song song, càng nhiều nút tham gia thì tốc độ phê duyệt trong mạng càng nhanh. Nói một cách đơn giản, sharding là chia một nhiệm vụ lớn thành nhiều nhiệm vụ nhỏ có thể được xử lý song song để cải thiện hiệu suất.

Trong hình, chúng tôi chia mạng Ethereum thành hai phần. Phần bên trái L1 là chuỗi chính Ethereum hiện có và phần bên phải L2 là mỗi phân đoạn, mỗi phân đoạn là một không gian tài khoản độc lập. Mỗi phân đoạn được duy trì bởi một nút chuyên dụng, tương đương với một chuỗi khối độc lập. Mỗi phân đoạn tóm tắt các bản ghi của chính nó và gửi chúng đến chuỗi chính. Chuỗi chính thu thập các bản tóm tắt của từng phân đoạn, sau đó tạo các khối chuỗi chính (N+1). Nhưng chuỗi chính thu thập các bản tóm tắt thay vì chi tiết giao dịch cụ thể.

tiêu đề cấp đầu tiên

02. Công nghệ chuỗi khối và sharding

2.1 Các lớp của công nghệ sharding

Công nghệ sharding chính thống hiện nay được chia thành ba cấp độ: sharding mạng, sharding giao dịch và sharding trạng thái, và độ khó kỹ thuật của nó cũng lần lượt tăng lên. Cốt lõi chính là các nút trong các phân đoạn cần phải đạt được tính nhất quán và ngăn chúng bị kiểm soát bởi những kẻ tấn công độc hại, đồng thời cần có cơ chế truyền thông tin giữa các phân đoạn để đảm bảo rằng trạng thái của giao dịch và hợp đồng thông minh nhất quán giữa các phân đoạn khác nhau.

1. phân mảnh mạng

Sử dụng tính ngẫu nhiên, mạng có thể sử dụng phương pháp VRF để chọn ngẫu nhiên các nút để tạo thành các phân đoạn nhằm ngăn chặn các nút độc hại chiếm một phân đoạn nhất định. Có thể đạt được sự đồng thuận giữa các nút trong một phân đoạn thông qua các cơ chế đồng thuận như pBFT.

2. bảo vệ giao dịch

1) Phân đoạn sổ cái: Trong hệ thống dựa trên UTXO, hệ thống có thể chỉ định phân đoạn theo địa chỉ của người gửi. Điều này đảm bảo rằng hai giao dịch chi tiêu gấp đôi sẽ được xác minh trong cùng một phân đoạn, vì vậy hệ thống có thể dễ dàng phát hiện các giao dịch chi tiêu hai lần mà không cần bất kỳ giao tiếp giữa các phân đoạn nào.

2) Phân đoạn sổ cái chéo: Trong một hệ thống không phải UTXO, để ngăn chi tiêu hai lần, các phân đoạn sẽ phải liên lạc với nhau trong quá trình xác minh. Trên thực tế, vì giao dịch chi tiêu gấp đôi có thể xảy ra trong bất kỳ phân đoạn nào, nên một giao dịch nhận được bởi một phân đoạn cụ thể sẽ phải giao tiếp với tất cả các phân đoạn khác. Chi phí liên lạc cao với nhau này có thể làm mất mục đích ban đầu của phân đoạn giao dịch.

3. bảo vệ trạng thái

Chìa khóa của công nghệ này là tách toàn bộ khu vực lưu trữ, để các phân đoạn khác nhau lưu trữ các phần khác nhau; mỗi nút chỉ chịu trách nhiệm lưu trữ dữ liệu phân đoạn của riêng mình, thay vì lưu trữ trạng thái chuỗi khối hoàn chỉnh. Khi đề xuất bảo vệ trạng thái, nó sẽ đi kèm với những thách thức.

Trong một chuỗi khối phân đoạn trạng thái, chỉ một phần của trạng thái được giữ trong một phân đoạn cụ thể. Giả sử một trong các tài khoản tạo một giao dịch trả một khoản tiền cho tài khoản kia. Giao dịch sẽ được xử lý bởi phân đoạn đầu tiên và sau khi giao dịch được xác minh, thông tin về số dư mới của tài khoản đầu tiên phải được chia sẻ với phân đoạn chứa nó. Điều này có thể yêu cầu liên lạc giữa các phân đoạn và trao đổi trạng thái thường xuyên nếu hai tài khoản được xử lý bởi các phân đoạn khác nhau. Đảm bảo rằng giao tiếp giữa các phân đoạn không vượt quá hiệu suất đạt được của phân đoạn trạng thái vẫn là một câu hỏi nghiên cứu mở.

Thách thức thứ hai của sharding trạng thái là tính sẵn có của dữ liệu. Ví dụ: vì một số lý do, một số phân đoạn cụ thể đã bị tấn công và khiến nó ngoại tuyến. Vì các phân đoạn không sao chép toàn bộ trạng thái của hệ thống nên mạng không còn có thể xác thực các giao dịch phụ thuộc vào các phân đoạn ngoại tuyến. Do đó, blockchain về cơ bản là không thể sử dụng được trong tình huống như vậy. Giải pháp cho vấn đề này là duy trì kho lưu trữ hoặc tạo bản sao lưu nút, điều này có thể giúp hệ thống phục hồi sau các lỗi và khôi phục dữ liệu không khả dụng. Tuy nhiên, điều này làm cho các nút sẽ phải lưu trữ toàn bộ trạng thái của hệ thống, vì vậy điều này cũng có thể gây ra một số rủi ro tập trung.

Bất kỳ cơ chế phân đoạn nào cũng cần đảm bảo rằng các phân đoạn đó có khả năng phục hồi trước các cuộc tấn công và lỗi; mạng phải chấp nhận các nút mới và gán chúng cho các phân đoạn khác nhau theo kiểu ngẫu nhiên. Tuy nhiên, trong trường hợp phân đoạn trạng thái, việc chỉ định lại các nút là khó khăn. Trong quá trình điều chỉnh lại mạng, có thể phát sinh sự cố làm vô hiệu hóa toàn bộ hệ thống trước khi quá trình đồng bộ hóa hoàn tất. Để ngăn chặn sự cố ngừng hoạt động của hệ thống, chúng tôi phải dần dần điều chỉnh mạng để đảm bảo rằng mỗi phân đoạn vẫn có đủ các nút cũ trước khi tất cả các nút bị xóa. Tương tự, khi một nút mới tham gia một phân đoạn, hệ thống phải đảm bảo rằng nút đó có đủ thời gian để đồng bộ hóa với trạng thái phân đoạn.

tiêu đề cấp đầu tiên

03. Phân tích dự án manh mún

3.1 Danh sách các dự án Sharding

tiêu đề cấp đầu tiên

04. Logic đầu tư của các dự án sharding

4.1 Khả năng thực hiện kỹ thuật

Độ khó kỹ thuật của sharding rất cao, đặc biệt là sharding trạng thái chưa được giải quyết tốt trong lý thuyết khoa học máy tính, vì vậy chỉ những đội kỹ thuật hàng đầu thế giới mới có thể hy vọng tạo ra bước đột phá.

4.2 Kết hợp với các công nghệ mở rộng khác

Phân mảnh có thể bổ sung cho DAG, kênh trạng thái, v.v. và mỗi kênh phát huy lợi thế riêng của mình để đạt được sự mở rộng hệ thống tổng thể.

4.3 Chất lượng dịch vụ có đạt được mức độ thương mại hay không

Liệu khả năng mở rộng có được cải thiện hay không cuối cùng sẽ cần được thị trường kiểm tra. Hiện tại, hầu hết các dự án và ứng dụng sharding vẫn chưa có sẵn trên thị trường.Làm thế nào để giải quyết vấn đề kết nối giữa các khối khác nhau giữa các dự án sharding và cách xây dựng hợp đồng thông minh hợp lý. Nếu một giải pháp tốt hơn có thể được thiết kế ở những khía cạnh này, thì nó có thể trở thành một dự án có tính cạnh tranh cao trong ngành này.

4.4 Tính đổi mới và tính chặt chẽ của dự án

tiêu đề cấp đầu tiên

05. Triển vọng tương lai của công nghệ sharding

5.1 Ưu điểm kỹ thuật

Sự phân mảnh về cơ bản khác với các cơ chế đồng thuận truyền thống được đại diện bởi Bitcoin và Ethereum. Đối với công nghệ sharding, trong khi đạt được sự đồng thuận của nhiều bên, nó giải quyết vấn đề tắc nghẽn mạng do sự gia tăng của các nút. Ví dụ: một thử nghiệm thử nghiệm gần đây của zillqa cho thấy chỉ với 3600 nút và 6 phân đoạn, hiệu suất giao dịch của 2.000 giao dịch mỗi giây có thể đạt được. gấp 1000 lần so với Ethereum. Nó dường như là một bước nhảy đơn giản từ chuỗi sang song song, nhưng nó cung cấp một không gian lớn hơn để tối ưu hóa cho sự phát triển của công nghệ chuỗi khối.

5.2 Trở ngại phát triển

Do những ưu điểm của công nghệ sharding, ngày càng có nhiều học viên bắt đầu chú ý và ủng hộ công nghệ sharding. Khía cạnh này thúc đẩy việc tối ưu hóa công nghệ sharding và cũng mang lại một số vấn đề nhất định.

Một mặt, công nghệ sharding tập trung vào giải quyết các vấn đề về hiệu suất, trong khi một số người tham gia quá ám ảnh với sự cạnh tranh của TPS mà bỏ qua việc đảm bảo an ninh của nó.

Mặt khác, do sự phổ biến của công nghệ sharding, nhiều người mù quáng tham gia vào tinh thần kinh doanh của công nghệ sharding, nhưng nhiều người không tìm ra sự cân bằng giữa quản trị và phân chia sharding, và chỉ đơn giản nghĩ rằng logic của sharding là Điểm, sự thiếu chặt chẽ này sẽ không chỉ cản trở sự phát triển của công nghệ mà còn làm tổn hại đến niềm tin của thị trường đối với công nghệ, thậm chí còn gây ra những hậu quả nghiêm trọng hơn.

tiêu đề cấp đầu tiên

Bài đọc tham khảo:

Bài đọc tham khảo:

20160527 Rootstock phát hành mạng thử nghiệm Bitcoin mở ra các hợp đồng thông minh

20170528 Hệ thống ASCH, phiên bản nâng cấp của Ethereum

20170708 Báo cáo kỹ thuật chuỗi chéo do Vitalik cung cấp cho R3

20180109 Phân tích chuyên sâu: công nghệ chuỗi khối chuỗi chéo

20180304 Dự án hàng đầu "RSK" năm 2018 sẽ sớm ra mắt, với mức độ phổ biến cao nhất và tỷ lệ hoàn vốn đáng kinh ngạc!

3. Nghiêm cấm in lại và chỉnh sửa thứ cấp và tái bản vì mục đích thương mại.

Vitalik Buterin 《Sharding doc》

Vitalik Buterin  《Chain Interoperaability》

Biên tập: Trần Văn Dương

【Thông báo tái bản】

1. Báo cáo này là tác phẩm gốc của tổ chức nghiên cứu và phân tích dữ liệu chuyên nghiệp Jingdata [Viện nghiên cứu Jing Zhun], được bảo vệ bởi "Luật bản quyền" và được hưởng quyền biên dịch và chú thích theo luật;

2. Vui lòng để lại tin nhắn ở chế độ nền để in lại và bạn có thể in lại sau khi được phép;

3. Nghiêm cấm in lại và chỉnh sửa thứ cấp và tái bản vì mục đích thương mại.