【大文观链】分片技术是区块链扩容的完美解吗？

链得得注：大文观链，是链得得APP新推出的区块链技术分析系列栏目。由链得得APP作者马文佩伴随诸位用户，对区块链、数字货币市场中前端技术方案进行应用层讲解与热点事件的技术层分析。每个工作日与大家一同分享“链圈技术宅”的那些头脑日常。

之前我们说过，中本聪在创造比特币并没有预料到比特币今天的火热，将区块大小限制在 1MB。这一点导致了比特币网络理论上每秒最多可以处理 7 笔交易。而现在，每秒7笔交易的处理速度已经明显无法满足用户需求，扩容问题引爆了整个比特币社区，甚至还导致了社区的分裂。

为了解决扩容问题，全世界区块链技术人员提出了众多解决方案。扩容问题的核心是，理想状态下，区块链设计者希望区块链（尤其是公有链）有着与比特币和以太坊相近或更好的安全性，但同时又不希望网络里每个节点都要处理超过一定比例的交易。换句话说，我们需要一种机制，来限制验证交易的节点数量以提高吞吐量，同时又保证网络里的每笔交易都是合法可信的。这听起来很容易，但在技术上非常困难。

目前较为流行的方案包括此前我们讲过的链下交易（Off Chain）、分片（Sharding）、链下计算（off-chain computation）、有向无环图（DAG）等。今天为大家介绍分片技术。

分片（Sharing）其实是一种传统数据库的技术，它将大型数据库分成更小、更快、更容易管理的部分。在区块链网络中，分片是将网络中的每个区块变为一个子区块链（100个），子区块链中可以容纳交易数据，并最终组成一个在主链上区块。用V神的话说，“每个分片都像是个独立的银河：它具有自己的账户空间，交易需要指定它们自己应该被发布到哪个分片中，并且分片间的通信是受限的。”

这样，每个区块的交易容量就大概扩大了100倍；而且这种设计还有利于未来的继续扩展，整个扩展计划目前也被大致分为4个阶段：在进行第一阶段的分片之后，

第二阶段为two-way pegging，即双向限定；

第三阶段，选项a ：将collation header作为uncle加入，而不是交易；

第三阶段，选项b ：将collation header加入一个数组，数组中的元素必须为分片的collation header或者空字符串，并且额外的数据必须为这个数组的哈希（软分叉）；

第四阶段（tight coupling，即紧耦合）：如果区块指向无效或不可用的collation，那么区块也将变为无效；增加数据可用性证明。

总体来说，分片的思想是把区块链的整体状态分割成不同的“片”，每部分状态都由不同的节点存储和处理。每个分片都只处理整体状态的一小部分，因此可以做到并行处理。区块链分片就像传统数据库的分片一样，但还需额外考虑如何在去中心化的节点集合里维持安全性和合法性。