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鯨準研究院：陳泓伊王帆
哈希研究院：Alfred LJ
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1.1分片解決區塊鏈的擴容問題
1.2分片的原理
目前區塊鏈的擴容方案主要分為三個不同的Layer。分片和DAG (有向無環圖)同屬對區塊鏈本身架構進行改變的Layer 1。分片目前被關注的熱度很高，主打分片技術的公鏈被投資機構熱捧, 分片也和Layer 2的側鏈、子鏈、狀態通道等方向一起被列入以太坊官方的擴容方案。
圖中，我們把以太坊的網絡分為兩部分，左邊一部分L1為現有的以太坊主鏈，右邊一部分L2為各個分片，他們各自是一個獨立的賬戶空間。每個分片有專門的節點來維護，就相當於一個個獨立的區塊鏈，每個分片將自己的記錄匯總發給主鏈。主鏈收集各個分片的摘要，然後生成主鏈區塊（N+1）。但是主鏈收集的是摘要而不是具體的交易細節。
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02 .區塊鏈與分片技術
2.1分片技術的層級
1．網絡分片
2．交易分片
利用隨機性，網絡可以用VRF方法隨機抽取節點形成分片，用以防止惡意節點佔據某個分片。分片內節點之間的共識可以通過pBFT等共識機制來實現。
2．交易分片
1）賬本分片：在一個基於UTXO的系統內，系統可以根據發送者的地址分配一個分片。這確保了兩筆雙花交易將在相同的分片中得到驗證，因此系統可以很容易地檢測到雙花交易，而不需要進行任何跨片的通信。
2）跨賬本分片：在一個非UTXO的系統裡，為了防止雙花問題，在驗證過程中，分片間將不得不進行相互通信。事實上，由於雙花交易可能會在任何分片中出現，因此特定分片所接收到的交易將不得不與其它的所有分片進行通信。這種相互之間的高昂通信成本可能會破壞交易分片的最初目的。
3．狀態分片
這一技術的關鍵是將整個存儲區分開，讓不同的碎片存儲不同的部分；每個節點只負責託管自己的分片數據，而不是存儲完整的區塊鏈狀態。狀態分片一經提出，就伴隨著挑戰。
任何分片機制需要確保分片在抵禦攻擊和失敗時是具有彈性的；網絡必須接受新的節點並以隨機的方式將這些分配給不同的分片。然而，在狀態分片的情況下，重新分配節點是非常棘手的。在一次重新調整網絡的過程中，在同步完成前可能會出現導致使整個系統失效的問題。為了防止系統的中斷，我們必須對網絡進行逐步調整，以確保每個分片在所有節點被清空前仍有足夠多的舊節點。類似地，一旦一個新節點加入了一個分片中，系統就必須確保該節點有足夠的時間與分片狀態進行同步。
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3.1分片項目一覽
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04 .分片項目的投資邏輯
4.1 技術上實現的可能性
分片的技術難度非常之大，尤其是狀態分片尚未在計算機科學理論中得到很好的解決，因此只有世界頂尖的技術團隊才有希望進行突破。
4.2 與其它擴容技術的結合
分片可以與DAG、狀態通道等互補，各自發揮優勢，實現系統整體擴容。
4.4 項目的創新性和嚴謹性
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05 .分片技術的未來展望
5.1技術優勢
分片與以比特幣、以太坊為代表的傳統共識機制有本質的區別。對於分片技術來說，在實現了多方共識的同時解決了節點增加導致網絡擁堵的問題。比如最近zillqa的一個測試實驗顯示，僅有3600個節點，6個分片的狀態下，就達到了兩千筆一秒的交易性能，如果把以太坊的現有礦工移植到Zilliqa來，那麼Zilliqa的性能可以達到以太坊的1000倍以上。看似只是從串聯到並聯的簡單跳躍，卻給了區塊鏈技術發展提供了更大的優化空間。
5.2發展阻礙
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參考閱讀：
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20160527 Rootstock發布測試網絡比特幣迎來了智能合約
20170528 阿希（ASCH)系統，升級版的以太坊
1、本報告為Jingdata旗下專業的數據研究分析機構【鯨準研究院】原創作品，受《著作權法》保護，依法享有彙編權及註釋權；
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Vitalik Buterin 《Sharding doc》
Vitalik Buterin 《Chain Interoperaability》
編輯: 陳文洋
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