在分片系統中,指定的目標是將工作分配給工作人員,從而提高吞吐量。首要的關鍵問題之一是理解工作是如何劃分的。必須採取保護措施,以確保不誠實的驗證器不能覆蓋特定的分片。
上面的視覺化提示,如果只關注單個分片,那麼即使只有1%的驗證器也可能造成嚴重破壞。以太坊計劃使用一個改組過程,以不可預知的方式將驗證器分配給分片,以防止壞參與者接管分片。
跨分片通訊
這些分片的邊界上發生了什麼?它們是如何相互作用的?一個顯而易見的答案是, 如果一個應用程式不在我的分片上,我可以在不同的分片上建立一個新的帳戶,或者我甚至可以使用一個跨分片服務,它將我的錢包地址放在一個分片上,並允許我與任何其分片片上的應用程式互動。
想象一下,您希望從與您不在同一分片中的網路參與者那裡收到一筆付款。您如何從您沒有參與的分片中收到錢?
以太坊研究人員提出的視覺化樣本方法
這裡,我們使用收據的概念來說明。透過提供源分片中交易的merkle路徑,收件人可以證明他們將從一個外國分片中來接收代幣。目標分片使用收據並記入收件人的帳戶。這必須以原子的方式完成。傳送方和接收方的帳戶要麼一起修改,要麼不一起修改。如果有一個缺口或一端失敗了,傳送者可以欺騙接收者,讓他們相信他們已經收到了他們永遠不會得到的資金。
在途交易
真正的跨分片的原子交易是一個困難的問題,因為它需要分片之間同步通訊的驗證器。如果對跨分片交易的需求足夠高,那麼效能可能會下降,因為必須有更多的分片工作人員協作來處理跨分片交易。
分片系統必須開發信任網路不會從外部分片逆轉這些交易的機制。如何保護自己免受可能發生的大規模重組的影響?
到目前為止,我們得到的最佳答案是確保一個分片中的驗證器數量超過某個最小閾值,這樣不誠實的驗證器壓倒單個分片的機率就會很低。定期(但不是過於頻繁)的驗證器旋轉限制了池中驗證器集潛在賄賂的能力。如果驗證器旋轉太頻繁,那麼執行一個節點的成本將會增加,而分散化將會受到損害,因為節點將需要更多的儲存和頻寬來跟上分片的變化。
終結性
一個顯著簡化這些問題的特性是終結性。一旦一個區塊被系統中的多數派認定為最終區塊,我們可以肯定,我們腳下的外國分片不會發生變化。終結性會將整個賬本密封起來,這樣就不能對其進行修改,而且以前的跨分片交易也可以被認為是安全的,就像只有一條鏈一樣。
權益關係證明能夠保證終結性,而工作量證明永遠不能。這就是以太坊開發人員將PoS和分片組合到他們的Eth2.0路線圖計劃中的原因。