以太坊是與分片概念最為同義的區塊鏈，要理解為什麼以太坊開發者社羣想要實現分片，就必須瞭解它是什麼，以及為什麼它是一個有吸引的解決方案。
據ETH gas費用管理，將交易新增到以太坊區塊鏈大約需要1.78分鐘，每32秒生成一個新的區塊，平均每秒處理15-20個交易。這個生態系統創造了一個有利於礦工而非使用者的環境，如果使用者想優先處理他們的交易，他們必須提高gas費用。
低吞吐量加上高延遲和高gas費用限制了網路，因此網路不太適合在採用時需要擴充套件的服務和應用程式。以太坊吞吐量低的主要原因是網路上的每個節點都需要處理每個事務。
什麼是分片？
簡單地說，分片是一種分割槽的方法，它將計算和儲存工作負載分佈在P2P網路上，這樣每個節點就不負責處理整個網路的事務負載，而是隻維護與其分割槽（或分片）相關的資訊。
為了進一步解釋分片，我們可以使用最簡單的分片示例。以太坊的創始人Vitalik Buterin稱這是“透過1000種山寨幣進行擴充套件”在這種情況下，我們不是執行單個區塊鏈，而是執行多個區塊鏈，而不是將每個區塊鏈稱為區塊鏈，我們將每個鏈稱為分片。反過來，每個分片都有自己的驗證器或節點網路，可以使用PoW演算法挖掘塊，也可以透過放樣或投票。
分片的挑戰
我們在嘗試使用分片時發現的第一個問題是，因為每個分片都有自己的節點集，所以每個分片的安全性都低於像乙太網這樣的單個鏈。因此，如果具有𝑥數量節點的以太坊決定硬分叉並分裂為分片鏈，並將網路分佈在10個分片上，則每個分片將具有1％的原始鏈的安全性。這意味著透過控制原始鏈的5.1％節點而不是51％的節點，每個分片都可能被破壞或損壞。
我們遇到的第二個問題是：“我們誰來選擇哪個節點來驗證哪個分片？”對於一個壞的角色，控制5.1％的網路節點只是一個問題，如果它們都在同一個分片中進行驗證。允許節點選擇他們在其中驗證的分片可能會導致頻繁的網路攻擊，因此最小化攻擊風險的最佳方法是不允許節點選擇他們驗證的分片。
實際上，所有分片架構都依賴於隨機性來將節點分配給分片。將節點分配給分片需要非特定於分片的計算，並且幾乎所有這些設計都使用單獨的鏈來處理整個分片和節點網路的維護。
這個鏈在以太坊中被稱為信標鏈，負責生成隨機數、將節點分配給分片、拍攝單個分片的快照、處理staking和各種其他功能。
信標鏈有一些缺點，它們負責前面提到的記錄儲存計算，因此網路使用的分片越多，信標鏈所做的工作就越多，從而導致與沒有分片的網路可能遇到的問題相同-低吞吐量和高延遲，因此分片網路的可伸縮性有一個自然的限制。
然而，一個分片網路確實具有乘法性質，因此，如果網路的效率提高了，導致網路中的節點處理事務的速度提高了四倍，那麼信標鏈將能夠處理四倍於分片數量的分片，從而提高了網路速度提高16。
如何將資料拆分為分片？
讓我們先看看節點通常在區塊鏈上執行哪些功能：
1.他們處理/驗證交易。
2.它們將這些事務以及它們挖掘的區塊中繼到網路上的其他節點。
3.他們儲存所有交易的歷史。
隨著網路的發展，節點需要能夠跟上網路的需求，從而隨著網路的發展；
1.增加正在處理的事務數量要求每個節點增加更多的計算能力。
2.中繼的更多事務需要來自節點的更多頻寬。
3.在區塊鏈上儲存所有資料也逐漸要求節點新增更多儲存空間。
檢視這三個引數，您會注意到，無論每秒的事務數量或中繼的事務數量是否增加，資料儲存都將增長。
在撰寫本文時，已經提出了儲存的分片而不是事務的分片，並且一些專案已經實現了事務處理的分片而不是儲存，但是最常見的分片型別被稱為“狀態分片”和這包括每個分片中的節點構建自己的區塊鏈，其中包含僅影響其整個全域性網路部分的事務，這意味著節點只需要儲存其分片的事務歷史記錄，處理影響其分片的事務並轉發這些事務在他們的分片中。
