一、以太坊的“分片”是指什么

写在文前：视频版本和文字版本略有不同，想要看我深情并茂演绎，请看视频版本(喵懂区块链22期|分片（Sharding）：以太坊太慢，“盘”他！)，思维逻辑怪，请看文案加长版。

最近以太坊由于君士坦丁堡升级（Constantinople）而出现了压倒性的积极走势，而以太坊的升级之路则犹如升级打怪一般，落入了rabbithole，谁也不知道这洞有多深。既然是“路漫漫其修远兮”，则把脚下的每一步走好走准，则成了至关重要的点。攻破这一难点之后，以太坊的下一技术难点---Sharding分片，则又被摆到了台面上。本期《喵懂区块链》会带大家走进让以太坊快起来的法宝--- Sharding分片。

什么是sharding分片？

分片技术其实并不是什么新概念，起初是针对大型中心数据库提出的优化方案，具体来说就是将大型数据库中的数据划按照某种规则分成很多数据分片（shard），再将这些数据分片分别存放在不同的服务器中，以减小每个服务器的数据访问压力，从而提高整个数据库系统的性能。

我们举一个通俗的小例子：

比如我们平时经常使用的美团，滴滴打车等软件，就可以按照“城市”来进行分片，由于不同城市的数据不需要互通，就可以将不同城市的数据存放在不同数据库中，这样既可以把数据库服务器部署到离对应城市最近的节点上，还可以提高访问速度，何乐而不为呢？！

从上面的例子中，我大家应该对分片的概念有了初步了解，那么对应到区块链场景中来说，分片又是怎么样的呢？

以以太坊分片为例，在原有的单链系统中，公链整体的性能取决于单个节点的性能，进行分片之后，每个节点只需要承当全网部分工作，各个分片并行工作，按照Vitalik的话来说，each shard is like a separate galaxy每个分片都像是独立的小宇宙，这样效率自然噌噌噌提升！原本以太坊链全网TPS约为20，现在若增加到100个分片，那么全网TPS可以提升至2000，同理，全网容量也将提升至原来的100倍。

“每个节点只需要承担全网部分工作”，这就会引出几大问题，1.怎么确定这个节点是负责哪个分片的工作？2.哪些交易应该归类到哪些分片当中去？3.每个节点是否只需要储存自己所在分片的交易信息（账本）？

根据以上问题的实现与否，我们可以将分片依次分为三种类型：网络分片，交易分片，状态分片。

网络分片：如何将全网节点划分到不同分片当中去。

交易分片：如何将全网交易划分到不同分片当中去。

状态分片：如何让各个节点只维护各自分片内的账本，但又不影响整个系统的安全性。

主链和分片链的区别和联系？

分片的类型我们已经明白了，那么主链（Main chain）和分片链（shard chain）有什么不同呢？

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在主链中，我们知道记账的人叫做矿工，账本是存在区块当中，对应到分片链当中，则是Collator校对人和Collation校对块。

类似于区块的构成，Collation校对块也包含Collation header校对头和tansaction list具体的交易信息。

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对比下来，主链和分片链本身来说，还是大同小异，但是一但要把他们联系起来，问题就变得复杂了，这里我们举个通俗的小例子类比一下：

假设，

以太坊主链=温州银行

每个分片=温州银行分行

比如：

shard1（分片1）=温州银行（杭州分行）

Shard2（分片2）=温州银行（宁波分行）

……

在这个系统中，我们就会清晰看到几大问题：1.各大分行的账本如何汇总到总行里去？2.各大分行的账本如何互联？

对应到主链和分片链系统当中来，则变成了1.分片链和主链如何实现跨链链接？2.分片之间怎么互联？甚至分叉的场景要怎么办?

分片链和主链如何实现跨链链接？

为了将分片链加入到主链中，在主链上需要有一个叫做验证人管理员合约（Validator Manager Contract）VMC的特殊合约。VMC具体是这样的：

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所有的验证人把它们的保证金（stake）存入 VMC当中，这些验证人就会被收录在VMC的common validator pool验证人备选池中。系统将会“隔一段时间”根据stake权益的多少随机为每个分片抽取一名验证人，将各个分片的collation header校对头信息同步到主链中去。

这里的“隔一段时间”，我们需要额外解释一下：“时间”，也叫period周期，这到底是怎么确定的呢？答案是主要看开发人员在最终代码中的实现为准，比如说我们把周期定为5个区块，那么就意味着主链出5个区块，所有分片链分别出一个collation校对块，这就间接决定了分片链的出块时间。

这种随机的形式，使得验证者无法提前预测他们何时会成为验证者，也无法预测会成为哪个分片的验证人，从而预防作恶的可能性。

如果一旦发现我们的分片验证人作恶了，他的stake权益就会被剥夺。

跨分片通信（cross-shard communication）怎么办？

比如说一个转账方小A在分片M中，收款方小B在分片N中，小A可以通过主链这个桥梁，完成扣款操作，并创建一个带有ID的 receipt收据，代表着“自己已经完成了扣款操作”，收款方小B可以根据这个 receipt ID创建一个receipt-consuming收据消费交易，“消费”成功了之后，收款也就成功了。

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分片链分叉了怎么办？（fork choice rule）

在以往的分叉情况中，都是“以最长链为主链”，在分片当中，分叉规则是“以最长主链里面的最长分片链为有效分片链（the longest valid shard chain within the longest valid main chain）”。

什么意思呢？我们举个例子：

一条主链出现了分叉，一条分叉连续跟了两个区块，同时也跟了两个Collation校对块，另一条则是一个区块和一个校对块，那么很明显，第一条是有效链。

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接下来，第二条链又加了一个区块，变成两个区块和一个Collation校对块，依然很明显，第一条链仍然是有效链：

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接下来，第一条链上又加了一个区块，虽然这条链上只有一个Collation校对块，但是它的主链长度已经超过了第一条，那么第二条则成为了现在的有效链，这就是分片场景下的分叉规则，首先比较主链长度，再比较分片链长度！

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以太坊分片的实现是一个漫长的过程，就连Vitalik自己也说将会分阶段来逐步实现，分片到底能不能从理论走向实践，我们还是小小期待一下吧。

参考资料：

二、以太坊分叉是遵循什么推理逻辑

以太雾EthereumFog，简称：ETF，是以太坊Ethereum的分叉链，是为了解决以太坊所缺乏的分布式存储和分布式计算能力而生，后期会切换为POW+POS混合挖矿。原生Coin为ETF。

接下去，简单阐述下之所以做出“分叉概念币”的推理逻辑：

1、利益的需求。针对这一点，内参从来不掩饰。现在的分叉，或多或少都夹杂着背后利益团体的诉求。追求利益，追求高效的资金投资回报率是永恒的主题。

中国有句古话叫：一鼓作气，再而衰，三而竭。比特币经过多次的分叉，价格被推上新高，已经成为很多人“买不起”的标的，并且由于单价的高昂，使得分叉带来的糖果越来越没吸引力，用句玩笑话就是：比特币稍微一哆嗦，也许你心心念念的糖果钱就跌进去了。

基于此，主力何尝不明白。那么，就顺理成章转而向其他主链寻求分叉利益。以太坊作为全球市值第二大数字货币，无论从规模还是群众基础，都是最佳的选择对象。

当然，以太之后，还会有别的分叉主链被瞄上，我们不妨拭目以待。

2、进化的需求。这一点其实应该放在首位，但是在投机氛围下，反而成了容易被忽视的点。

我们不得不承认，现在的比特币也好，以太坊也罢。要想真正大规模商用，还存在诸多的问题，而且每个问题都是一块硬骨头。一只“猫”给以太坊造成了不小的麻烦，有计划说，一些团队正在依葫芦画瓢，开发“狗、兔子”等以太坊链上养成游戏。以太坊对于技术（扩展性、处理能力、并发量、延时性等）的需求已经迫在眉睫。

而基于共识的分叉，是受大家欢迎的，也是必需的。

一切未完待续，大幕一旦拉开，分叉潮将滚滚而来。

三、以太坊分叉是什么意思

君士坦丁堡，以太坊的下一次全系统升级，即将到达您附近的一个节点。

君士坦丁堡包括五个不同的以太坊改进建议（EIPs），已经于8月31日完成。一旦在以太坊上发布，这些提案将通过一系列新的向后兼容的升级永久地改变区块链。

这意味着运行以太坊软件的计算机网络的节点必须与整个系统一起更新，或者继续作为单独的区块链实体运行。

系统范围的升级在过去引发了相当多的戏剧性事件，更正式地说法应该是“硬分叉”。最值得注意的是，在一部分用户不同意这种变化的情况下，这可能导致同一区块链的两个不同版本同时运行。目前想要投资以太坊的朋友，可以到比特网交易所进行交易。

四、每年挖矿会产生多少以太坊

以太坊最大的短处就在于量是一直增长的，一个量没有上限的物品怎么能做为投资品呢？大家都知道一个商品价格的上涨归根结底还是供需双方的数量对比，供大于求，价格下跌，供小于求，价格上涨。比特币，莱特币的量是固定的，比特币总量2100万，现在出来的有1000多万，其余的要再过100年才能出齐。以太币现在的量就已是9000多万了，每年还要固定产生1800万的量，以太坊每小时250个区块，每个区块5个币奖励（还有些交易费和其他奖励），每天24h，也就是每天新增30000+个币。所以以太币的总量无上限。

以太币还可以挖几年？

以太币每年可以产出多少个？目前，每产生一个新区块就会产生5个新以太币。计算一下，如果每14秒挖出一个区块，一年有3150万秒（365x24x60x60），这意味着每年有225万个区块被挖出来。

这个问题每一个矿工都考虑过，以太币还能挖多久，会不会我买完矿机后就不能挖了，或者投资矿机后还没回本就不能挖以太币了，我可以负责任的明确告诉你，以太币是挖不完的，官方涉及出以太币的时候确实有数量的显示，但是你别往了，以太币是不断的分叉，一旦数量收到威胁，就不断的分叉，分叉处来的新币种矿工们又可以继续的挖，例如ETC与ETF就是一个例子，而分叉后的ETH价格会疯狂上长，所以矿友们，不用为以太币的数量担心。