分片並非“銀彈”，本身不能解決所有問題，必須針對系統實際問題進行有針對性的設計和創新。更需與其他擴容方案共存，提升網路整體執行效能。
作者|阿常
排版|鏈得得
擴容是區塊鏈技術落地並走向商業化的必備條件，為此開發者們煞費苦心，先後提出側鏈、子鏈、閃電網路、DAG、分片等鏈上、鏈下的擴容方案。隨著各項技術的提出與測試，開發者們又將視線集中在分片上：一種在網際網路中相對簡單，但在區塊鏈實現難度極高的資料處理技術。
與此同時，以太坊2.0、Zilliqa、QuarkChain、MultiVAC、Alephium、Ontology等知名分片公鏈，紛紛上線測試網、主網，將分片技術的聲勢推向高潮，卻也將分片推入了爭議漩渦。一面是高漲的呼聲，一面是質疑的漩渦，分片技術真的是區塊鏈效能最佳化的良方？
分片擴容是否是現階段最優選擇？
自以太坊白皮書問世，提出“世界計算機”概念開始，區塊鏈應用落地就成為輿論核心，與此同時，暴露出來的還有區塊鏈網路瓶頸，安全性、去中心化、可延展性之間的不可能三角。為了突破瓶頸，開發者們提出了DPOS、DAG、閃電網路、分片等多個技術方案，嘗試在安全性、去中心化、效能中間進行權衡和取捨。
提升效能的方案眾多，但是核心只有一個：保證安全性和去中心化的前提下，不要再要求每一個節點都重複一遍整個網路的工作量，否則全網的效能極限就是單機效能和容量；只有讓不同節點去負責網路的不同部分，才是大幅提升效能的關鍵。
DPoS共識放棄了去中心化，以極少數大節點在裝置效能和網路優勢，獲得較高的交易處理能力。DAG改變了傳統區塊鏈的資料結構，從鏈式結構變成有向無環圖結構，卻需要面對雙花攻擊的問題；而閃電網路減少主鏈上的冗餘資料，提升了效率，但受限於特定業務場景，一旦不滿足假設交易，反而降低效率。
各種方案落地相繼受阻，分片技術自然而然走入了開發者的視野當中。MultiVAC CTO應翔在接受鏈得得采訪時表示，“分片技術的高漲是開發者認知升級的結果，此前鏈下擴容是主流，多鏈、側鏈、子鏈等方案比較火熱，而後開發者逐漸意識到鏈上擴容的發展空間，分片、DAG成為主流方案。”
分片技術本來是中心化資料庫技術中的一種，將大型資料庫資料進行切分，並分佈在特定的伺服器當中，以提高資料庫效能。而區塊鏈技術中的分片技術則最早起源於2015年，當時新加坡國立大學的一對師生，在國際頂尖安全會議CCS上發表了一篇論文《A Secure Sharding Protocol For Open Blockchains》，首次提出了區塊鏈領域中的分片概念，並在之後開發了公鏈Zilliqa，第一次將分片技術落地。
分片技術本就是為了解決資料庫效能問題而生，理論體系相對完備，應用在區塊鏈資料儲存、擴容似乎也是理所當然；而更深一層意義則在於隨著區塊鏈交易量、資料量急速膨脹，資訊進入到裝載爆炸的邊緣，分而存之，分而治之也是合理的選擇。
理論上的完備並不足以支援分片技術的落地發展，更重要的還在於其能夠為區塊鏈網資料擴容帶來實際收益。TOP Network CTO Taylor Wei曾表示，分片技術能夠支撐比較強的水平擴充套件，並且能夠在儲存、通訊、計算等不同層面進行拓展。而應翔也認為，分片技術具備比較強的包容性，能夠與閃電網路、側鏈等技術共存，組合發揮擴容優勢。
分片技術落地究竟難在哪裡？
分片技術在傳統領域由來已久，但在區塊鏈中卻是新興技術，兩者在概念相似，在操作上截然不同。單純在每個分片中放置節點，而不做以處理，之後卻極有可能導致惡意節點輕易地透過雙花攻擊、女巫攻擊等惡意操作而帶來一系列損失，分片技術面臨的挑戰格外嚴峻。
鏈得得注：雙花攻擊又稱雙重支付攻擊，攻擊者控制算力改寫區塊，用同一筆錢進行兩次交易，並使之前的交易失效。女巫攻擊指區塊網路中存在惡意節點，並可以偽裝成多種身份，進而對正常節點進行攻擊。
在中心化伺服器誕生的分片技術，大多數情況下，使用者無法直接訪問、執行這些伺服器；同時，中心化主體也會佈置多道防火牆和安全配置，分片資料安全較高。但是，區塊鏈系統對所有人開放，也就增加了遭受攻擊的可能，這就導致分片技術在區塊鏈中使用會遠遠高於使用傳統中心化伺服器分片技術的安全要求。
除卻更高的安全要求，分片同時面臨著更低成本的安全攻擊。當區塊鏈系統分片後，每個分片的算力和節點權益，都只有網路的N分之。如果全網有一百個分片，每個分片只擁有全網1%的資源。那麼，利用全網1%的算力或權益就可以完全控制一個分片，進而攻擊主網。MultiVAC CTO應翔指出，理論上單個分片的安全性是否會比全網更弱，那麼保證安全性關鍵就在於能否去動態調整分片，調整礦工，或者調整分片的從屬關係。
現有的分片解決方案
如何保證安全？目前方案眾多。MultiVAC所採用的是“隨機性”方式保障安全問題，在保證分片內節點構成充分隨機的前提下，在交易時“隨機”選取節點參與確認。同時引入“靜默狀態”的概念，使得交易節點在交易完成之前對外不可見，從而保證交易安全。Zilliqa則是選擇在共識層的調整，引入pBFT+POW共識演算法；Quarkchain則是採用了雙層架構，將系統劃分為根鏈層和分片層，由根鏈層來保障分片層的安全性。
在技術、安全層面問題之外，分片專案在應用落地方面同樣面臨挑戰。由於分片技術的特殊性，片內與跨片面臨兩種不同的環境。分片間節點相對獨立，跨片交易需要靠分片間相互驗證，其間涉及大量的片間通訊。如果採用簡單的P2P廣播協議，最終導致系統負載，影響交易速度，也就喪失了分片的好處。
Alephium CEO 王成舉例稱，如果一個專案的跨分片交易採用的是二段提交的辦法，那麼其錢包以及智慧合約設計，就必須考慮到兩個階段提交帶來的延遲問題，如何讓使用者瞭解並使用也會成為關鍵。
“分片技術本身比單鏈技術更復雜，跨分片交易和跨分片通訊作為兩個技術難點都會給使用者體驗、系統設計帶來很大的影響。”王成補充道。
分片技術並非萬能“銀彈”
分片技術雖然被認為是最有可能落地的一項擴容技術。但由於發展時間較短，開發者對其認知尚未完全，分片技術的概念、劃分方式等都還存在爭議。
應翔在接受採訪時明確指出，他並不認可目前分片技術中常見的網路分片、交易分片、狀態分片的劃分方式。
“在我們看來，區塊鏈分片本質上是計算機體系的一種提升，核心在於三方面：一是由單核向多核結構的過度；二是重新定義資料流，解決儲存和傳輸問題；三是去中心化的保障。網路分片、交易分片、狀態分片的劃分方式同樣是業內人士提出的，但他並不一定是分片專家。”應翔直言。
Monoxide CEO王嘉平博士曾撰文，矛頭直指分片公鏈常用保證安全性的雙層架構：“優異的分片設計方案，不應有分層的結構，而是各個分片應該是同質的，在功能上完全一致，地位上也完全平等。”
毫無疑問，分片技術是現階段解決區塊鏈吞吐量和效能的主要手段。但是，區塊鏈分片技術發展時間有限，缺乏數學運算或論文支撐，缺乏大規模測試的結論難讓業內人士信服。在理想狀態下，少量節點跑出的資料當做主網資料，必將對投資者、開發者造成無法挽回的傷害。
另外，分片並非“銀彈”，本身不能解決所有問題，必須針對系統實際問題進行有針對性的設計和創新。更需與其他擴容方案共存，提升網路整體執行效能。（本文獨家首發鏈得得App）
