比特币（Bitcoin）和以太坊（Ethereum）区块链网络同样存在处理速度偏慢的问题。分片（Sharding）技术简单而言即是将网络挖矿运算程序，划分为小型的分片（shard），每个分片能够并行处理交易。分片= 速度！

区块链快速扩充能力（Scalability）

什么是分片？区块链网络目前在大规模应用方面的樽颈，就是缺乏快速扩充容量的能力、而且大多数网络根据设计本身，都只能每秒处理数宗交易：比特币每秒只能处理5笔交易（transaction per second，TPS），以太坊则每秒只能处理大约12宗交易。相比现有的中心化（centralized）解决方案，例如支付领域的Visa、云端运算领域的AWS，区块链网络仍然缺乏竞争力。举例，随着区块链游戏《CryptoKitties》在2017年在数字货币社群流行，虽然游戏只有几千名用户，但已经大大降低了以太坊网络的运作速度，这对于使用以太坊区块链提供服务的公司来说是一大问题。

当前，维护比特币和以太坊网络的每部电脑，都在同一公共账簿（public ledger）上工作。换句话说，每个节点都必须处理每宗交易。将更多电脑或运算力添加到网络中，只能提升安全性、而不能提高交易处理效率。这涉及到所谓区块链「三难困境」（Blockchain Trilemma），即是目前没有一个区块链可以同时实现快速扩充（scalaibility）、安全性（security）和去中心化（decentralization）。

比特币和以太坊区块链网络，主要靠工作量证明（Proof-of-Work，PoW）机制，维持网络安全，交易由位于全球各地数十万部专门挖矿的电脑和设备共同处理。作为点对点（P2P）现金系统或所谓「世界电脑（World Computer）」，比特币和以太坊区块链，能够实现安全、去中心化的功效，但是这两大区块链不能迅速扩充容量。为了提高网络扩展的能力，许多解决方案已经提出。例如，Bitcoin Cash（比特币的分叉，BCH）增加区块的大小，让每个区块可以处理更多的交易；第二层（Layer-2）解决方案闪电网络（Lightning Network），则利用链下支付途径来减轻主链的运算负担。至于分片，则是另一种正在急速发展的解决方案，获得以太坊、Zilliqa、Quarkchain等区块链项目采用。

分片（Sharding）技术解释

分片是一种横向进行的分区（partitioning）设计，作为一种数据库设计原则，主要用于分隔数据库服务器以分散运算负担，让区块链解决扩充能力偏低、交易处理延迟的问题。

在区块链中实施分片技术，即是将网络分为不同的片区（shards），并行处理交易。每个节点将只有区块链网络的部分数据、而非全部数据，可以同时处理更多交易。例如，假设一个具有1,000个节点的网络，可以将网络划分为10个片区，每个片区由100个节点组成，如此而来整体网络的处理速度应增加10倍。

一个具有1,000个节点的网络，可以将网络划分为10个片区，如此而来整体网络的处理速度应增加10倍。

单片区接管攻击（Single-Shard Takeover Attack）

实施分片的网络会产生新的运作风险，包括单片区接管攻击。

单片区接管攻击，即是指网络当中一个片区被恶意节点控制，该片区的交易可能会被篡改。

防止单片区接管攻击，应对方法是防止攻击者将其哈希运算能力（hash-power）集中到单一片区。

将节点分配到不同片区的方法是当中关键。以太坊（Ethereum）的分片解决方案，会在每个片区上随机抽出验证者（validators）。足够的随机性可以确保验证者不会知道他们将预先进入哪个片区。同样，以太坊分片要求每个片区的三分一验证者，来确认区块的正当性。

除此之外，分片在设计上应该限制每个片区的最小验证者数量规模，以减少将恶意节点分配给同一片区的可能性。综合上述措施，区块链网络的效率会大幅提升，同时不会牺牲安全性。

总结

私有系统通常会使用分片技术，将数据库或搜索引擎作横向分隔、减轻负载，但是将其实施到公共区块链中仍然是一项挑战。要维持系统去中心化、运作机制透明，会使同时保持系统安全水平变得困难。除了单片区接管攻击外，分片技术的开发人员还面临例如跨片区资料传输等其他问题。

分片被视为解决区块链运作难题最可行的解决方案之一。假如分片技术成功实施，网络交易成本将会大幅降低，并且让程式开发者可以建立更复杂的去中心化应用程式（DApp）。

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