以太坊分分片技術
『壹』 以太坊分叉後大兒子以太霧的詳細介紹
以太坊可以說是一個技術非常成功的幣種，短期內形成了聚合之勢，無論在技術層面還是市場層面，得到的支持是全球性的，並且圍繞其開發的應用也層出不窮。目前其價格已經在3000元徘徊了近半個月，相信隨著分叉的進行，其價格很有可能會在年底突破4000元，作為第二大市值的區塊鏈項目，和比特幣項目，其價值明顯還有上升的可能性。
以太坊採用的是霧計算。霧計算的數據處理和應用程序集中在網路邊緣的設備中，而不是幾乎全部保存在雲中，是雲計算的延伸概念，這更加符合區塊鏈的去中心化精神，如果所有的存儲和運算還是停留在中央化的伺服器上，那麼也不會是真正的區塊鏈。
前段時間在以太坊網路上大熱的「以太貓」導致了以太坊網路的擁堵，問題就在於Ethereum的TPS每秒鍾並發太低。而EthereumFog攜霧計算的出現將打破以太坊網路擁堵的尷尬局面，並且還為鏈上附加了強大的去中心化存儲和附加的計算能力。
霧計算這個概念可能對很多鏈友來說還很陌生，但它正是以太霧吸引投資者的最主要的方面，其實霧計算的理念早就耳聞其名，個人也一直認為霧計算是未來的發展方向。說到霧計算那還是要從雲計算說起了，其實我們現在所見的雲計算進化自獨立伺服器的集群，也就是說由原先的中心化的獨立伺服器變成了大型的伺服器群，但說到底還是一種中心化的計算形式。相比於雲計算這種中心化的計算的進化，霧計算是將計算任務分擔到我們身邊的各種有算力的設備上，實現計算的去中心化分布式的進化，這正與區塊鏈本身的哲學不謀而合。
『貳』 以太坊帶來了那些爭議和質疑呢
以太坊和比特幣是有著本質區別的，區別在哪裡呢？比特幣定義的是一套貨幣體系，而以太坊側重的是打造一條主鏈（可以理解為一條公路），可以讓大量的區塊鏈應用跑在這條公路上。
從這一點來看，以太坊的應用場景更廣泛，這也是為什麼我們說以太坊標志著區塊鏈
1.0時代一個單純的貨幣體系，向區塊鏈2.0時代實現其他行業以及應用場景的轉變。
但是，世界上沒有十全十美的事物，以太坊雖然拓展了區塊鏈在各行各業的應用范圍，還提升了處理交易的速度，但是它也存在著一定的爭議與質疑。
一、以太坊的擴展性不足的解決之道：分片技術和雷電網路
以太坊的底層設計，最大的問題是以太坊只有一條鏈，沒有側鏈，這就意味著，所有程序都要對等地跑在這條鏈上，消耗資源的同時，還會引發系統擁堵。正如去年非常火爆的以太坊游戲「加密貓」，這個游戲火爆的時候，一度引發以太坊網路癱瘓。
對於提升處理能力這個問題，以太坊提出兩種方式：一個是分片技術（shard），一個是雷電網路，下面我們分別介紹一下這兩種技術。
（一）分片技術
以太坊創始人 V 神（Vitalik Buterin）認為，諸如比特幣這種主流的區塊鏈網路，之所以處理交易的速度很慢，是因為每一個礦工要處理全網的每一筆交易，這樣的效率其實是非常低下的。分片技術的構想是：一筆交易不必發動全網所有節點都去處理，只要讓網路中的一部分節點（礦工）處理就好了。於是，以太坊網路被劃分成很多片，同一時間，每一分片都可以處理不同的交易，這樣一來，會大大提升網路性能。
但是，分片技術也是有一定爭議的。我們知道，區塊鏈技術的重要思想是去中心化，全網都去見證（處理）同一交易，這才具有最高的權威性。而以太坊分片技術，並不是所有節點共同見證，而是類似於分小組見證，這樣一來，它便失去了絕對的「去中心化」屬性，只能通過犧牲掉一定的去中心化特性來達到高性能的目的。
（二）雷電網路
雷電網路使用的是鏈下交易的方式。這是什麼意思呢？它的意思是：使用雷電網路的參與者在互相轉賬時，不需要通過以太坊主鏈交易確認，而是通過參與者之間創建支付通道，在鏈下完成。
不過，雷電網路並不是脫離主鏈的，在建立支付通道之前，需要先用主鏈上的資產做抵押，生成余額證明（Balance Proof），擁有餘額證明才能表明你能做出相應余額的轉賬。在交易雙方都持有餘額證明的情況下，雙方可通過支付通道在鏈下進行無限制次數的轉賬。
只有在完成鏈下交易，需要將資產轉回鏈上時，才會在以太坊主鏈上登記主鏈賬戶的余額變化信息，而這期間不管發生多少次交易在主鏈上是不會有記錄的。
雷電網路還有一個實實在在的好處，就是可以為你省下礦工費用。目前我們在以太坊主鏈上進行交易，需要消耗 Gas，需要支付礦工費用，那麼一旦將交易搬到鏈下，就可以節省這一部分的成本。
當然，雷電網路並不是十全十美的。在使用雷電網路時需要用主鏈上的資產作抵押；而這部分資產作為抵押物，在使用者完成鏈下交易之前是不能使用的。這也就決定了，雷電交易只適合小額交易。
上面就是以太坊擴展性不足的問題，以及目前提出的兩個主要解決方案：分片技術和雷電網路。
二、以太坊的智能合約存在漏洞與臭名昭著的 The Dao 事件
以太坊的智能合約很強大，但是，凡是代碼都會存在漏洞的，以太坊智能合約最大的爭議就在於所謂的漏洞，也就是安全性問題。據相關研究表明，在基於以太坊的近100萬個智能合約上，發現有34200(約3%)個含有安全漏洞，將允許黑客竊取ETH、凍結資產或刪除合約，比如說，臭名昭著的The Dao 事件。
（一）Dao是什麼意思？
介紹 The Dao 事件之前， 我們先見到介紹一下 DAO 是什麼。DAO 是 Decentralized
Autonomous Organization 的簡稱，可以理解為：去中心化自治組織。從以太坊的角度來理解，DAO 是區塊鏈上的某一類合約，或者一個合約組合，用來代替政府的審查以及復雜等中間程序，從而實現高效的、去中心化的信任的系統。所以，DAO 不是特定的某個組織，也就說呢，可以有很多的DAO，各種各樣的DAO。
（二）臭名昭著的The Dao事件
但是，我們現在提到DAO，基本上所指的都是The DAO事件，也就是我們剛剛說的那個臭名昭著的黑客攻擊事件。我們知道，英文中的 The是特指的意思，The DAO事件呢就
是特指的那個DAO事件，因為我們剛剛說了DAO不是特定的某個組織，可以有很多的DAO，各種各樣的DAO。
2016 年的時候，德國一家專注「智能鎖」的公司 Slock.it，為了實現去中心化的實物交換（比如說：公寓啊，船隻啊），在以太坊上發布了 DAO項目。並且於2016年4月
30日開始，融資窗口開放了28天。
沒想到，這個DAO項目的人氣非常高，短短半個月就籌得了超過一億美元，而到整個融資期結束，一共籌集到1.5億美元，由此呢，它成為歷史上最大的眾籌項目。然而好景不長，到了6月份，黑客利用智能合約裡面的漏洞，成功轉移了超過360萬個以太幣，並投入到一個DAO子組織中，這個組織和The DAO有著同樣的結構。以至於當時以太幣價格從20多美元直接跌破13美元。
這個事件說明智能合約的確是有漏洞的，而且一旦漏洞被黑客利用，那麼後果是非常嚴重的。這就是現在很多人批評以太坊，說它的智能合約不智能。
對於這個問題，目前國外有很多公司為了解決智能合約的漏洞問題 ，開始提供代碼審計服務。而從技術的角度來說，目前一些團隊正在對智能合約進行檢驗，這些團隊多數由哈佛、斯坦福和耶魯的教授帶隊，部分團隊已經獲得了頭部機構的投資。
除了目前以太坊存在的擴展性不足、智能合約漏洞問題，對於以太坊的爭議還在於它所追求的POS共識機制，也就是權益證明機制，在權益證明機制下，如果說誰持幣的數量越大、持幣時間越久，獲得的「權益」（利息）就越多，還有機會得到記賬權力，記賬又可以獲得獎勵，那麼這樣一來，容易造成「強者越強」的寡頭優勢。
還有一個問題就是ICO亂象的問題。ICO是區塊鏈項目籌措資金的常用方式，咱們可以理解為預售。以太坊上ICO項目的爆發，滋生了打著ICO旗號進行資金盤、詐騙圈錢等不法行為，對社會和金融穩定造成安全隱患。
『叄』 啥是分片技術
寫在文前：視頻版本和文字版本略有不同，想要看我深情並茂演繹，請看視頻版本 (喵懂區塊鏈22期|分片（Sharding）：以太坊太慢，「盤」他！)，思維邏輯怪，請看文案加長版。
最近以太坊由於君士坦丁堡升級（Constantinople）而出現了壓倒性的積極走勢，而以太坊的升級之路則猶如升級打怪一般，落入了rabbithole，誰也不知道這洞有多深。既然是「路漫漫其修遠兮」，則把腳下的每一步走好走准，則成了至關重要的點。攻破這一難點之後，以太坊的下一技術難點---Sharding分片，則又被擺到了檯面上。本期《喵懂區塊鏈》會帶大家走進讓以太坊快起來的法寶--- Sharding分片。
什麼是sharding分片？
分片技術其實並不是什麼新概念，起初是針對大型中心資料庫提出的優化方案，具體來說就是將大型資料庫中的數據劃按照某種規則分成很多數據分片（shard），再將這些數據分片分別存放在不同的伺服器中，以減小每個伺服器的數據訪問壓力，從而提高整個資料庫系統的性能。
我們舉一個通俗的小例子：
比如我們平時經常使用的美團，滴滴打車等軟體，就可以按照「城市」來進行分片，由於不同城市的數據不需要互通，就可以將不同城市的數據存放在不同資料庫中，這樣既可以把資料庫伺服器部署到離對應城市最近的節點上，還可以提高訪問速度，何樂而不為呢？！
從上面的例子中，我大家應該對分片的概念有了初步了解，那麼對應到區塊鏈場景中來說，分片又是怎麼樣的呢？
以以太坊分片為例，在原有的單鏈系統中，公鏈整體的性能取決於單個節點的性能，進行分片之後，每個節點只需要承當全網部分工作，各個分片並行工作，按照Vitalik的話來說，each shard is like a separate galaxy每個分片都像是獨立的小宇宙，這樣效率自然噌噌噌提升！原本以太坊鏈全網TPS約為20，現在若增加到100個分片，那麼全網TPS可以提升至2000，同理，全網容量也將提升至原來的100倍。
「每個節點只需要承擔全網部分工作」，這就會引出幾大問題，1.怎麼確定這個節點是負責哪個分片的工作？2.哪些交易應該歸類到哪些分片當中去？3.每個節點是否只需要儲存自己所在分片的交易信息（賬本）？
根據以上問題的實現與否，我們可以將分片依次分為三種類型：網路分片，交易分片，狀態分片。
網路分片：如何將全網節點劃分到不同分片當中去。
交易分片：如何將全網交易劃分到不同分片當中去。
狀態分片：如何讓各個節點只維護各自分片內的賬本，但又不影響整個系統的安全性。
主鏈和分片鏈的區別和聯系？
分片的類型我們已經明白了，那麼主鏈（Main chain）和分片鏈（shard chain）有什麼不同呢？
向左轉|向右轉
以太坊分片的實現是一個漫長的過程，就連Vitalik自己也說將會分階段來逐步實現，分片到底能不能從理論走向實踐，我們還是小小期待一下吧。
『肆』 以太坊和以太經典的區別
關於區塊鏈的可變性。
ETH，假如大部分人同意修改鏈條也就是可變性，那麼就可以修改區塊鏈記錄和合約。
ETC，區塊鏈記錄和合約不可修改，也就是不可篡改性。
下面是關於兩種方法的利弊。
可變性的好處是人們可以適時地改變以做出正確的決定，因此，修改規范比找漏洞更實用。
不可修改性是人們不管當時有多聰明，但也不可能會不出錯，因此，應對此方案出現問題的時候，最好是通過現有的法律框架來尋找和解決漏洞。
關於發展的不同
ETH，不管是有意安排或者從誕生就如此，區塊鏈核心決策都是在社區的參與下由以太坊基金會制定並大部分由它開發。
ETC，區塊鏈的決策主要是通過三個鬆散的，有協作關系的團隊在社區參與下得到反饋而決定的。
在任何情況下，任何人都可以為兩種區塊鏈提出改進建議，這正是開源之好處，也是很常見的，你會發現，這兩條鏈的開發人員通過Github和Reddit來相互溝通，我希望為了實現共同目標，提高溝通和交流的頻率。
關於兼容性
目前，這兩種區塊鏈都相互兼容，ETH寫的合約，或應用程序，可以在ETC上應用，反之亦然。
ETH，專注於eWASM，致力於為越來越多的開發者提供平台，而對於合約安全性的問題是次要的，例如：Viper。
ETC，專注於讓開發者創造出更安全的合約，例如：Viper，IOHK研究，代價是消耗潛在的開發者人數。
很明顯，這兩條鏈都可以互相接納，不管它們的意願是否相同，我的看法是，開發人員的數量並不一定與產品的質量掛鉤。
關於交易速度
ETH，平均25秒，升級之後會縮短。
ETC，平均14秒，升級之後維持在10-14秒，根據ECIP-1010 和 ECIP-1036協議。
關於區塊容量
ETH，隨著ETH日交易量逐漸達到5百萬，區塊容量日漸飽和，這種情況跟最近比特幣的交易費用問題類似，這個問題可以通過對區塊擴容得到解決，通過增加默認的燃料限制。
ETC，目前區塊容量還有很大空間，隨著越來越多的人接受ETC，區塊容量也會隨著增加，跟ETH一樣。
關於社區
ETH，主要在Reddit上討論
ETC，主要在Slack上討論
關於貨幣政策
ETH，計劃供應穩步增長，導致ETH區塊鏈在生命周期里平均有3%的通貨膨脹。
ETC，2025年之前，通貨膨脹達到3%，屆時總供應量將達到2億ETC，之後會通貨緊縮。
關於交易量的地區分布
ETH，中國佔20％，南韓25％，美國25％。
ETC，中國佔50％，南韓25％，美國10％。
關於證券
ETH，目前投資者沒有交易證券的選擇權，最近ETH的一個ETF，交易型開放式指數基金，產品被監管層否定了。
ETC，擁有ETC交易信託基金，該基金允許投資者擁有ETC，而不用擁有這個資產本身。
『伍』 以太坊是什麼
以太坊（英語：Ethereum）是一個開源的有智能合約功能的公共區塊鏈平台。通過其專用加密貨幣以太幣（Ether，又稱「以太幣」）提供去中心化的虛擬機（稱為「以太虛擬機」EthereumVirtualMachine）來處理點對點合約。
坊區塊鏈上的代幣稱為以太幣（Ether），代碼為ETH，可在許多加密貨幣的外匯市場上交易，它也是以太坊上用來支付交易手續費和運算服務的媒介。
以太坊的概念首次在2013至2014年間由程序員VitalikButerin，受比特幣啟發後提出，大意為「下一代加密貨幣與去中心化應用平台」，在2014年通過ICO眾籌得以開始發展。截至2018年2月，以太幣是市值第二高的加密貨幣，僅次於比特幣。
(5)以太坊分分片技術擴展閱讀：
以太坊平台本身沒有特點，沒有價值性。和編程語言相似，它由企業家和開發者決定其用途。不過很明顯，某些應用類型較之其他更能從以太坊的功能中獲益。以太坊尤其適合那些在點與點之間自動進行直接交互或者跨網路促進小組協調活動的應用。
例如，協調點對點市場的應用，或是復雜財務合同的自動化。比特幣使個體能夠不藉助金融機構、銀行或政府等其他中介來進行貨幣交換。以太坊的影響可能更為深遠。
理論上，任何復雜的金融活動或交易都能在以太坊上用編碼自動且可靠地進行。除金融類應用外，任何對信任、安全和持久性要求較高的應用場景——比如資產注冊、投票、管理和物聯網——都會大規模地受到以太坊平台影響。
『陸』 以太坊分叉是遵循什麼推理邏輯
以太霧EthereumFog，簡稱：ETF，是以太坊Ethereum的分叉鏈，是為了解決以太坊所缺乏的分布式存儲和分布式計算能力而生，後期會切換為POW+POS混合挖礦。原生Coin為ETF。
接下去，簡單闡述下之所以做出「分叉概念幣」的推理邏輯：
1、利益的需求。針對這一點，內參從來不掩飾。現在的分叉，或多或少都夾雜著背後利益團體的訴求。追求利益，追求高效的資金投資回報率是永恆的主題。
中國有句古話叫：一鼓作氣，再而衰，三而竭。比特幣經過多次的分叉，價格被推上新高，已經成為很多人「買不起」的標的，並且由於單價的高昂，使得分叉帶來的糖果越來越沒吸引力，用句玩笑話就是：比特幣稍微一哆嗦，也許你心心念念的糖果錢就跌進去了。
基於此，主力何嘗不明白。那麼，就順理成章轉而向其他主鏈尋求分叉利益。以太坊作為全球市值第二大數字貨幣，無論從規模還是群眾基礎，都是最佳的選擇對象。
當然，以太之後，還會有別的分叉主鏈被瞄上，我們不妨拭目以待。
2、進化的需求。這一點其實應該放在首位，但是在投機氛圍下，反而成了容易被忽視的點。
我們不得不承認，現在的比特幣也好，以太坊也罷。要想真正大規模商用，還存在諸多的問題，而且每個問題都是一塊硬骨頭。一隻「貓」給以太坊造成了不小的麻煩，有計劃說，一些團隊正在依葫蘆畫瓢，開發「狗、兔子」等以太坊鏈上養成游戲。以太坊對於技術（擴展性、處理能力、並發量、延時性等）的需求已經迫在眉睫。
而基於共識的分叉，是受大家歡迎的，也是必需的。
一切未完待續，大幕一旦拉開，分叉潮將滾滾而來。
『柒』 以太坊架構是怎麼樣的
以太坊最上層的是DApp。它通過Web3.js和智能合約層進行交換。所有的智能合約都運行在EVM（以太坊虛擬機）上，並會用到RPC的調用。在EVM和RPC下面是以太坊的四大核心內容，包括：blockChain, 共識演算法，挖礦以及網路層。除了DApp外，其他的所有部分都在以太坊的客戶端里，目前最流行的以太坊客戶端就是Geth（Go-Ethereum）
『捌』 以太坊的「分片」是指什麼
「分片」的大致思路是：將區塊鏈網路中的每個區塊變為一個子區塊鏈，子區塊鏈中可以容納若干（目前為 100 個）打包了交易數據的 Collation（大概可以稱為「校驗塊」，為了在分片的情景中將其與區塊的概念區分開），這些 Collation 最終組成一個在主鏈上區塊；因為這些 Collation 是整體作為區塊存在的，所以其數據必定是全部由某個特定的礦工所打包生成，本質上和現有協議中的區塊沒有區別，所以不再需要增加額外的網路確認。這樣，每個區塊的交易容量就大概擴大了 100 倍；而且這種設計還有利於未來的繼續擴展。整個擴展計劃目前也被大致分為 4 個階段；本文所介紹的僅僅是第一階段的相關實現細節。轉自簡書。數字貨幣交易所幣匯
『玖』 以太坊分叉會起到什麼作用
ETH作為區塊鏈技術2.0的代表，其誕生在區塊鏈發展史上具有里程碑式的意義。但隨著EOS和IPFS的發展，讓我們也看到了以太坊的一些不足之處。比如分布式存儲能力較弱，難以支持游戲、視頻等應用；分布式計算能力不足，無法支持電商、出行等高頻應用。而在以太坊基礎上誕生的EthrteumFog則很好的彌補了這一不足，具有非常好的分布式存儲和計算能力
『拾』 以太坊2.0未來的發展如何
以太坊 2.0 升級，最核心的是以太坊 2.0 分片和 PoS 共識機制。採用 PoS 共識機制是為了提高以太坊協議的能源效率以及增加以太坊區塊鏈的安全性。以太坊 2.0 分片，使得以太鏈不再需要通過每個節點來處理鏈上的每筆交易。
在分片系統中每個節點只需處理約 1% 的交易或更少，從而極大地提高了區塊鏈的效率。實現ETH2.0以後不僅網路性能得到大幅提升，投資者也可以減少重資產的投入(+slf0037)。共識協議Casper及分片技術落地，對網路的底層協議作出巨大的改變，還進一步推動了區塊鏈擴容技術向前發展，不斷達到商用的標准。截至2021年1月7日16時已經有超過230萬個ETH被鎖定在該網路中，占以太坊總供應量的2%。然而，這仍然只是更新的第一階段。據官方消息，Uniswap v3已部署到以太坊主網。根據官方文章，Uniswap v3是該協議迄今為止功能最強大的版本，集中式流動性為流動性提供者提供了空前的資本效率，為交易者提供了更好的執行力，以及去中心化金融的核心基礎設施。就以太坊路線圖而言，V神表示，隨著合並日期的臨近，路線圖的許多方面越來越變得切實可行，樂觀估計今年年底可以完成升級，在合並後，執行鏈會在共識鏈內部運行，每個信標鏈區塊會包括一個來自執行鏈的區塊。他還表示，合並需要許多復雜技術，目的是讓整個過程盡可能簡單，對於用戶、客戶端、開發者、智能合約來說，合並會更加順暢，用戶無需過多擔心。目前許多中心化交易所、去中心化交易所、去中心化質押協議和基礎服務商都進入了以太坊2.0的Staking賽道。不難想像之後會有更多的服務商涌現，而以太坊2.0 Staking板塊也將會成為交易所和錢包的標配。那麼 ETH 1.0 的 PoW 鏈，究竟還能挖多久？目前並沒有一個明確的答案。但可以確定的是，在以太坊由 PoW 徹底轉變為 PoS 之前，以太坊基金會必須用足夠長的時間來向大家證明 PoS 鏈是安全的。這樣才能讓所有開發者和用戶放心的完成切換，從而使整個價值超過 1000 億美金的生態體系真正的、完全的運行在信標鏈上。
沒有人知道完成工程的推進，需要花多長時間，這是個很大的未知數，並且這些未知數可能是以太坊 2.0 轉換的很大阻力。因此，我們樂觀估計 PoW 鏈至少還可以持續挖兩到三年。
鏈喬教育在線旗下學碩創新區塊鏈技術工作站是中國教育部學校規劃建設發展中心開展的「智慧學習工場2020-學碩創新工作站 」唯一獲準的「區塊鏈技術專業」試點工作站。專業站立足為學生提供多樣化成長路徑，推進專業學位研究生產學研結合培養模式改革，構建應用型、復合型人才培養體系。