讲述分片的基本设计、出块及跨分片交易等技术原理，盘点区块链分片设计的难题。

分片是区块链扩容的一个重要方向。

传统的区块链如以太坊每秒仅能处理20个左右的交易。主要原因是以太坊中每个交易都要在每个节点上执行一遍, 单台机器的处理能力限制了以太坊的最大TPS。

分片的思路是把所有节点进行分组，每个节点不再参与全部交易的验证，而是仅验证一部分的交易，因此可以突破单台机器处理能力的限制。

今天这篇文章将会为大家介绍Near protocol提出的分片方案—夜影协议(Nightshade) 。

分片的基本设计

区块链依靠在所有节点复制所有交易来保证数据的正确性，每个节点如果只验证一部分，那就明显会降低安全性。

系统共有10个分片（shard chain）, 每个分片链由1/10的节点验证，理论上TPS可以提升十倍，但安全性也会随之下降。

假设原始的区块链中有51%以上的恶意节点合谋了，才可以破坏整条链的状态，那么分片后只要有5.1% (51/100) 的恶意节点合谋就足够破坏某个分片上的状态。

大部分分片方案的应对思路是随机分配验证者，只要让恶意节点不在同一条分片链上，他们就无法合谋。

大多数方案选择用一条独立的链来实现管理分片，处理POS（proof of stake）共识，生成随机数等等。

就比如以太坊2.0的Beacon chain、PolkaDot的Relay chain、Cosmos的Cosmos Hub。

而Nightshade也使用了一条这样的Beacon chain (信标链)。

一般来说区块链的节点会负责以下任务：

1.处理交易 。

2.Relay 合法的交易和区块给其他节点 。

3.保存整条链的状态和历史数据。

以上三点都会影响整个网络的处理能力。

从长远来看，状态存储的压力比较大，即使TPS一直保持在20左右，链的状态也会一直增长，但短期来看，区块链处理交易的能力才是更加重要的。

截止发稿，以太坊全状态大约为100G，大多数节点仍可以轻松处理，但是以太坊的TPS仅有20左右，很难满足实际需求。

Nightshade的分片也会分割以上提到的三点。分片中的节点仅验证和传播与分片相关的交易，并且只存储和分片相关的状态。

在Nightshade的方案中，分片数量和计算、存储、网络等资源为线性关系。

Nightshade对Beacon chain和分片链进行了简化，在Nightshade中仅维护一条区块链，所有分片上的交易都会在这一条链上被确认。 (责任编辑：admin)