什么是区块链分片：区块链扩展解决方案简介

您是区块链开发人员试图为区块链扩展和性能问题提出解决方案吗？您可能正在搜索有关区块链分片的信息。我将在本文中解释什么是区块链分片。

去中心化区块链及其价值

有前途的区块链技术因其两个核心承诺而风靡全球：

去中心化可以创建全新的业务模型，例如：

比特币去中心化支付网络完全不受政府和中央银行的控制，人们可以通过“对等”（P2P）网络发送比特币支付。
许多区块链和加密项目已在Ethreum区块链平台上构建了其加密代币，他们打算破坏集中式经济。例如，Storj是一种去中心化的云存储网络，有一天可能会破坏像亚马逊，谷歌，微软，IBM这样的云计算巨头。

区块链中的不可变记录使人们确信他们的交易记录是防篡改的，这会在系统中产生信任。但是，出于本文的目的，我将重点介绍该技术的去中心化方面。

分散式区块链背后的主要概念是P2P网络。“节点”，即该网络上的计算机具有存在于区块链中的全部信息，因此，每个节点都是所有交易的分类账。因此，我们也将区块链称为“分布式账本技术”。

如您所见，此P2P网络中没有中央管理员，因此没有人可以审查或中级。因此，区块链技术消除了中间商。这允许对等交易，从而在以太坊项目引入“ 智能合约 ”概念后启用了许多新的业务模型。

此外，请考虑网络对黑客的优势。黑客可以利用“单点故障”而享有优势。集中式服务器是黑客最喜欢的目标。但是，在区块链中，有许多节点，并且所有节点都具有整个交易分类帐！

即使黑客接管了一个节点，也总会有其他节点，并且黑客无法设法劫持所有这些节点！同样，在此分布式网络中，黑客无法发起“ 51％攻击”。这些攻击涉及捕获网络中的大部分计算能力。黑客将击败几台计算机？

去中心化使区块链非常安全。加密哈希函数，私钥，公钥数据加密和共识算法增加了安全性。

从未有网络攻击者入侵过公共无许可的分散式区块链。您听说过的加密货币黑客入侵事件都是黑客攻击加密货币交易所集中式服务器的所有实例。

甚至以太坊DAO黑客也无法瞄准区块链网络。它仅利用了在以太坊区块链之上运行的以太坊DAO智能合约代码中的漏洞。在“ 初学者指南：什么是以太坊经典 ”中阅读有关它的更多信息。”。

在我解释什么是区块链分片之前，我需要解释一下该想法甚至出现在区块链开发人员脑海中的环境。您已经看到了区块链去中心化网络的优势，但是，它也有成本。

最著名的区块链网络，例如比特币和以太坊，使用一种称为“工作量证明”（POW）的共识算法。它要求所有节点都参与事务验证过程。在“ PoW Vs. PoS：两种区块链共识算法之间的比较。

这要求每个节点处理所有事务验证请求，因此每个节点必须存储所有事务。比特币，以太坊和类似流行的区块链网络每天都在增长，拥有更多的用户和交易。这意味着节点将必须存储数量不断增长的事务。

当新用户运行完整的比特币节点时，“初始块下载”（IBD）可能需要几天时间！阅读此Bitcoin StackExchange讨论线程，以了解此操作的耗时。

此外，这些区块链网络中的所有交易验证操作都是顺序的，即多个区块的交易验证不能同时进行。由于每个节点都必须参与验证，因此区块链网络将仅与最慢的节点一样快！

尽管存储所有交易的每个节点的要求都确保了公共区块链网络的安全，但这也使这些网络的可扩展性降低。由于这个问题，区块链开发人员开始考虑替代方案。

分片的概念起源于数据库管理技术，“分片”一词的意思是“整体的一小部分”。它是将大型数据库划分为较小的部分，这些部分可以存储在不同的服务器实例中。

有分片的索引机制，根据数据库查询，系统会从适当的“分片”中获取数据。它使数据库更具性能和可伸缩性。在此TechTarget的sharding定义中了解有关数据库分片的更多信息。

那么，什么是区块链分片？紧跟数据库分片概念，区块链数据库被划分为水平分区。一组节点维护一个这样的分区，而另一组节点维护另一个分片。

这消除了所有节点存储整个区块链数据库的需要。通过这种安排，即使较慢的节点现在也可以更快地运行，因为它们不需要加载整个分类帐。这将改善网络的可扩展性。

现在，您可以看到，如果您实施了区块链分片，则节点将无法再看到整个区块链数据库。那么，POW共识算法将如何工作？它要求所有节点都参与交易验证，现在节点甚至看不到整个区块链分类帐！

区块链分片需要一种不同的区块链共识算法，称为“权益证明”（PoS）。在此算法中，某些节点放样自己的加密令牌并承担交易验证责任。

节点投入的令牌越多，投入的持续时间越长，该节点承担交易验证责任的可能性就越高。我们称它们为“ Stakers”。

由于分片的实施排除了用于交易验证的POW算法，因此网络必须为将验证交易的每个分片标识“ Stakers”。因此，为了实现分片，区块链网络必须使用PoS算法。

在不讨论其缺点的情况下，关于什么是区块链分片的讨论将是不完整的。请记住，数据库分片概念并非易事！

您需要在项目团队中拥有非常出色的数据库专家，他们可以为您的数据库分片计划非常好的索引策略。尽管以不同的方式，但您需要很好地计划区块链分类账的分片。

您可能偶尔还会听到分片可以改善区块链网络的可扩展性，但是会牺牲安全性。但是，您需要记住什么是区块链分片–这只是一种分区技术。就其本身而言，数据库分区不能降低数据库的安全性。

实际上，PoS算法提供的分散式安全性较低，而不是分片。如果黑客购买了很多加密代币并将其抵押，那么他很可能会成为极受欢迎的抵押者。然后，他可以操纵交易。

但是，自然的经济动力为它提供了保证。任何人购买过多的加密代币都会引起很多关注，并会推高价格。除了备受关注之外，黑客还将越来越不得不花费更多的钱来最终操纵交易。

此外，为以太坊计划向PoS算法过渡的拟议的``Casper''协议计划以随机方式分配利益相关者。这将减少恶意的涉众操纵交易的可能性。Casper协议还建议锁定放样金额并将其没收给恶意的放样者，他们将来再也没有机会放样。

区块链分片是一个相对较新的概念。该碎片硬币项目使用它。我们需要了解技术如何发展以及是否为区块链的可扩展性和性能增加可持续价值。

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