區塊鏈系统的可伸缩性问题现在有什么技术可以解决吗

可伸缩性仍然是公共區塊鏈应用实现所面临的一个重大挑战,分片是解决这个问题的主要方法之一。

區塊鏈技术的应用可能将改变组织存储數據和执行分布式事务的方式。即使在公共网络上,區塊鏈也可以保证所有参与者都以安全、可靠和可验证的方式访问记录。但是區塊鏈有一个非常明显的限制:可伸缩性。随着交易数量的增长,區塊鏈系统将变得更慢、更昂贵,从长期来看也不具备可持续性。xB4顯卡之家

解决可伸缩性问题的一种方法是分片,这是一个将數據分割成可管理的块分布在不同节点上的过程。區塊鏈分片技术已经用于私有區塊鏈网络。但是对于公共网络来说,分片带来了一些挑战,在公共系统能够有效扩展之前,必须解决这些挑战。xB4顯卡之家

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區塊鏈的困境

區塊鏈是一种分布式分类账技术,用于记录一个或多个参与者之间的交易。在传统配置中,分类帐分布在多个节点上,每个节点维护一个完整的副本。區塊鏈按时间顺序将每笔交易记录到分类账中,然后对这些交易进行同步和验证,这些交易在所有节点上都是透明的且可验证的。xB4顯卡之家

随着交易数量的增加,分类帐的大小也随之增加,从而导致在每个节点上处理和存储更多的數據。部署额外的节点会使问题变得更严重,因为验证需要更多的时间。由于每个节点都必须处理每个事务,随着延迟的增加、吞吐量的降低和存储成本的增加,用户不可避免地将面临性能和可靠性问题。xB4顯卡之家

显然,我们需要一种更好的方法来扩展公共网络的區塊鏈系统。區塊鏈分片是最流行的方法之一。它提供了一种扩展工作负载运行和數據存储的方法,因此没有一个节点会被迫处理整个事务负载。相反,數據会被划分到单独的区域中,每个节点被分配到一个特定的分区。通过这种方式,节点只处理和存储与节点所属的分区(或切分)相关联的事务。xB4顯卡之家

區塊鏈分片策略

分片的概念起源于數據库系统,系统将數據跨多个服务器进行分区,以改进事务处理。以类似的方式,可以跨多个节点对區塊鏈处理进行分区,从而启用一个并行执行模型,该模型可以提高性能,同时减少每个节点必须处理和存储的數據量。虽然必须修改用于验证事务數據块的方法,但同时可以带来更大的吞吐量和更低的延迟。xB4顯卡之家

切分數據的确切方法因应用程序的不同而不同,并没有哪一种办法是最好的。但尽管如此,基本概念都是相同的。每个节点被分配给一个单独的分片,并负责验证该分片中的事务,而不是验证整个區塊鏈网络中的每个事务。xB4顯卡之家

同时,分片包含事务冗余,以确保數據的有效性和可靠性。将數據划分为多个切片之后,每个切片将分布在多个节点上。例如,如果區塊鏈网络支持1,000个节点,那么數據可能被划分为10个分片,每个分片分配给100个节点。通过这种方式,每个节点只处理和存储十分之一的數據,但是數據仍然跨100个节点进行验证。xB4顯卡之家

區塊鏈分片的优势是显而易见的。事务可以并行处理,每秒可以处理更多事务——是传统區塊鏈方法的10倍。与此同时,处理和存储成本要低得多,因为每个节点只处理十分之一的數據。xB4顯卡之家

分片的四個挑戰

对于企业私有區塊鏈部署来说,分片可能是一种有效的策略,但是在公共區塊鏈网络中使用區塊鏈分片并不容易。最大的挑战之一是分片间的通信。xB4顯卡之家

当将节点分配给分片时,与该节点关联的用户和应用程序将该分片视为独立的區塊鏈系统,而不是较大系统的一部分。分片之间的通信很难建立,需要特殊的开发工作来实现通信机制。而且即便使用这种机制,分片之间的通信也会带来更大的开销,从而抵消掉分片的一些优势。xB4顯卡之家

分片还会破坏一些更传统的區塊鏈方法带来的制衡。使用分片,用户不再下载和验证整个事务历史,因此他们不能确定數據的可靠性和不可变性——这是由事务块的链接序列决定的。如果没有这些安全措施,黑客就更容易操纵或控制分片,这种情况称为单分片接管,可能导致數據丢失或泄露。xB4顯卡之家

區塊鏈分片的另一个挑战是一致性和验证。不同的區塊鏈方法依赖于不同的算法来实现跨节点的一致。两种常用的算法是工作证明(PoW)和利害关系证明(PoS)。两者都决定了如何在分布式网络上验证事务,但是它们的验证方式有所不同。xB4顯卡之家

虽然对这些算法的比较超出了本文的范围,但值得关注的是它们都可能影响分片的实现方式。一般来说,PoS被认为比PoW更适合分片,大家认为PoW不适合分片是因为它验证事务的方式。不幸的是,许多區塊鏈平台都依赖PoW来交付服务。xB4顯卡之家

算法上的差異指向了另一個挑戰:對于如何實現分片,目前仍缺乏標准化。分片有幾種不同的方法,而且許多方法仍在研究、開發或測試中,以滿足涉衆對各種挑戰的需求。每一種分片方法都有其優缺點,這使得行業標准更難被接受。xB4顯卡之家

分片的未來

可伸缩性仍然是公共區塊鏈应用实现所面临的一个重大挑战,分片是解决这个问题的主要方法之一。但是分片必须谨慎处理,以确保它不会对區塊鏈进程产生负面影响或将數據置于危险之中。xB4顯卡之家

事实可能会证明,區塊鏈分片将需要与其他技术(例如用于跨分片边界通信的新协议)一起实现,以提供必要的可伸缩性。在那之前,公共區塊鏈存储可能仍将是今天的状态——随着數據的增加,性能会下降。xB4顯卡之家

來源:搜狐xB4顯卡之家

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