以太坊：以最简单的方式理解分片

介绍

众所周知，以太坊在其原始模型之外取得了成功，尤其是其可扩展性和使用工作量证明作为信任标识。 互联网的一个梦想就是建立一个分布在世界各地，可以进行处理和服务的基础设施，但是我们最终采用了中心化的方式，数据都集中在一个中心化的服务器上。 在以太坊的世界观中，数据分布在世界各地并存储在许多地方，这些地方对互联网的当前状态没有集中控制。 在一个完美的互联网中，我们需要拥有本地版本的区块链并与之通信，我们知道它与地球另一端的其他人正在使用的状态相同。

我们现在看到分片被推广到以太坊基础设施，这将显着增加在给定时间可以处理的交易数量。 通过分片，以太坊节点只需要存储一部分分布式注册表并将该信息转发给网络中的其他节点。

碎片化

让我们仔细看看分片是如何工作的。

我们正在解决的主要问题是，为了建立共识，每个节点都必须执行所有计算并验证每笔交易。 当交易数量增加时，它会减慢网络速度，这就是以太坊遇到瓶颈的地方。

对于以太坊网络上的所有交易，我们都有一个确定性状态——全局状态。 每个人都应该能够检查此状态并查看所有交易。 但是现在我们可以使用Merkle树来拆分状态，根定义全局状态，并将状态分解为分片节点。 下面，我们有三个分片，它们组成了全局根，每个分片收集了它们负责的交易：

因此，我们将基础设施的整体状态拆分为分片，每个独特的账户都在一个分片中，这些账户只能与这个分片中的其他账户进行交易。 Vitalik Buterin 认为区块链可以分成数千个岛屿，每个岛屿都可以做自己的事情。 在每一个岛屿上以太坊推广初期送多少币，岛上的人民相互之间进行贸易和贸易，不需要其他岛屿人民的参与。 只要我们在岛上有一个可靠的代理记录交易，就可以将其输入全球交易分类账。 如果一个岛上的人与其他岛屿联系，我们可以建立一个机制来支持这一点并将交易联系起来。

分片系统通过创建一个交易组来工作，该交易组具有交易组标头和交易组主体（并存储与该分片相关的所有交易）。 在下面的例子中，我们以Shard ID 22为例，在交易组头中我们有：

我们还可以在交易组头中看到签名。 选择这些节点来验证分片中的交易，这是随机选择的。 因此，每个分片都用一个 ID 来标识自己，然后用自己的事务维护自己的状态，并映射回之前的状态。 这类似于为分片运行单独的区块链，其中分片内的交易不与分片外的其他交易交互。

但是，当一个分片中的帐户希望与另一个分片进行交易时会发生什么？ 我们记录一笔交易并将收据证明发送给分片 B。然后分片将收据的消费发回。

分片的主要挑战是我们能否确保分片在可信节点上工作，以及分片之间的互信在哪里。

分片

在实现全分片基础设施的过程中，我们需要将现有的方法迁移到全分片的基础设施中，其中一种正在实施的方法是 Danksharding（以以太坊开发者 Dankrad Feist 的名字命名）。 Danksharding 的目标是提高速度、降低 gas 成本和大容量数据存储。 它基本上是向以太坊上完全分片的基础设施迈进的一部分。 在这方面，我们告别了矿工，现在有了申请者、建设者和验证者。

一般来说，我们使用受信任的区块构建器来选择进入插槽的数据和交易，然后向申请者发出请求。 建筑商向申请人提出交易费用，然后申请人选择出价最高的人。 如果为块中的给定插槽选择了构建器，则他们负责向该插槽添加数据和交易。 然后验证器将验证槽是否构造正确。 它的核心优势是builder提出了一个不从交易合并的方案，因此交易的gas成本会大大降低，因为没有gas成本与每笔交易相关联。 只要投标人不太多，填补职位空缺的总体成本就会很低。

我们现有的以太坊基础设施中的矿工基本上只是区块申请者，但一旦新基础设施实施，他们将成为验证者，称为区块构建者的新软件代理将收集和提议区块。 在数据和槽的交易中发挥关键作用。 如果一个插槽被验证为无效，可以提出一个纠删码，那里的数据最终可以从插槽中删除标记。

EIP-4844 和 blob

任何新基础设施的推出都需要小心谨慎，因为一个漏洞就可能导致大规模的妥协。 因此，提出EIP-4844作为danksharding的原型规范：

该提案的全名与二进制大对象有关以太坊推广初期送多少币，简称为 blob。 虽然数据块存在于许多其他应用领域，但新提案的主要区别在于它们可以与智能合约相关联。 对于blob，提议者建议应该有一个交易相关的数据包。 他们可以有一个标题和一个数据主题，并由申请人进行数字签名。 此数据 blob 的建议最大大小为 1MB。 这将允许事务访问共享数据。

综上所述

如果比特币是福特 T，那么以太坊就是特斯拉。 在此过程中，福特 T 进行了升级，但并非彻底升级。 因此，让我们看看有史以来最大的计算引擎之一将如何处理这一新升级。

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