2018年，區(qū)塊鏈的擴(kuò)容是個(gè)非常熱門(mén)的話題?！胺制保╯harding）由VM提出，除了在以太網(wǎng)社區(qū)引起轟動(dòng)以外，有非常多的公鏈也開(kāi)始以分片作為自己的特色，號(hào)稱(chēng)通過(guò)分片技術(shù)能極大的擴(kuò)展目前的以太的TPS局限，同時(shí)保障安全性。
市場(chǎng)上目前的分片項(xiàng)目包括（排名不分先后，以項(xiàng)目英文拼為序列出）：elrand、Harmony、Monoxide、MultiVac、Near、QuarkChain、Zilliqa
“分片”和“多鏈”的概念其實(shí)越來(lái)越模糊，很多分片項(xiàng)目的“分片”其實(shí)就是用“鏈”的形式來(lái)進(jìn)行的。在本文中，沒(méi)有列出那些“多鏈”的項(xiàng)目，如PChain、Kadena、Cosmos、Polkadot等。
分片項(xiàng)目不少，每個(gè)都與其他項(xiàng)目在實(shí)現(xiàn)分片的實(shí)施方式上有所區(qū)別。然而，沒(méi)有一個(gè)項(xiàng)目是及其突出的。這就帶來(lái)一個(gè)問(wèn)題：生態(tài)的開(kāi)發(fā)者為什么要在一個(gè)特定的項(xiàng)目上進(jìn)行開(kāi)發(fā)呢？
回歸公鏈，技術(shù)很重要，但不是決定性的，社區(qū)的號(hào)召力和規(guī)模才是。
而社區(qū)的號(hào)召力和規(guī)模，是需要時(shí)間來(lái)沉淀的。
1. elrond
采用PoS。
2018年Q3 原型上線，2019年Q2測(cè)試網(wǎng)上線。投資方包括幣安、NGC等。
CMC 1837 萬(wàn)美元，0.001896/枚（ERD），流通量97億，總供應(yīng)量200億 。
- 采取了MetaChain、shards的架構(gòu)。分Validator（處理交易，達(dá)成共識(shí)）、Observer（提供讀取、relay區(qū)塊信息的接口，沒(méi)有獎(jiǎng)勵(lì)）、Fisherman（發(fā)現(xiàn)非法塊）三類(lèi)角色。
- 跨分片轉(zhuǎn)賬使用異步模型。
- 根據(jù)賬戶(hù)地址末尾的數(shù)字決定分片的id。
- 動(dòng)態(tài)調(diào)整分片數(shù)量和分配。
- 采用了BLS的多簽，pBFT共識(shí)在兩輪內(nèi)可以達(dá)成。
- 智能合約兼容EVM
- 處理時(shí)間分Epochs(24小時(shí))、Round（5秒鐘）。每個(gè)Epochs的開(kāi)始，節(jié)點(diǎn)的分片分配會(huì)打散重新分配（不超過(guò)1/3的節(jié)點(diǎn)）。也會(huì)動(dòng)態(tài)調(diào)整分片數(shù)量。
- 官網(wǎng)：https://elrond.com/
2. Harmony
2018年Q2建立，2019年2月份 testnet 上線。采用PoS。全方位分片方式。
CMC 1635 萬(wàn)美元，0.0056/枚（ONE），流通量29億，總供應(yīng)量126億 。
- 采用FBFT（Fast Byzantine Fault Tolerant）共識(shí)算法，基于BLS（Boneh-Lynn-Shacham）多簽方式。通信成本為O(n)。
- 網(wǎng)絡(luò)層采用了糾刪碼的方式（Erasure encoding）
- 參與共識(shí)的節(jié)點(diǎn)，抵押的代幣打散成許多細(xì)小的部分，并隨機(jī)分配到多個(gè)分片里，這樣任何人就無(wú)法把他抵押的代幣集中到單一分片內(nèi)，從而無(wú)法攻擊單一分片。抵押者并非按照實(shí)際抵押量來(lái)獲得獎(jiǎng)勵(lì)，而是按照”有效抵押“獲得獎(jiǎng)勵(lì)。有效抵押，是取用戶(hù)抵押數(shù)量的中位數(shù)，所有抵押的代幣數(shù)量都在這個(gè)中位數(shù)上下 15% 的數(shù)值之內(nèi)。
- 隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生采取VDF。
- 跨分片交易時(shí)由分片直接互相通信
- 用戶(hù)在每個(gè)分片上都有賬戶(hù)。
- 官網(wǎng)：https://harmony.one/
3. Monoxide:
最新品牌名為為asensys.com，引入了Asynchronous Consensus Zones的概念，相當(dāng)于多分片/多側(cè)鏈。應(yīng)該還處于學(xué)術(shù)研究狀態(tài)。沒(méi)有經(jīng)濟(jì)模型對(duì)外公開(kāi)。采用PoW方式。
- 通過(guò)用戶(hù)公鑰的前幾位為K，自動(dòng)分配到不同的“Zone”中。
- 跨zone轉(zhuǎn)賬時(shí)，先在發(fā)起方達(dá)成共識(shí)，生成自己zone的交易區(qū)塊，然后生成對(duì)外的Outbound-relay區(qū)塊。目標(biāo)zone接收到Outbound-relay區(qū)塊后，加入自己的交易區(qū)塊中。
- 利用Chu-ko-nu Mining模式，激勵(lì)礦工為全網(wǎng)絡(luò)提供挖礦服務(wù)，而非僅僅focus在自己的zone，從而減小因本zone挖礦算力減少而可能形成的51%攻擊。
- 相關(guān)文章可參見(jiàn)：https://www.usenix.org/system/files/nsdi19-wang-jiaping.pdf
4. MultiVac：
利用網(wǎng)絡(luò)/交易/狀態(tài)分片的全方位分片（All-Dimensional Shard），提供高可用性的公鏈。2018年6月白皮書(shū)。投資方包括IDG，NGC，hashed等。采用PoS方式。
CMC 195萬(wàn)美元，0.000592/枚（MTV），流通量33億，總供應(yīng)量100億 。
- 節(jié)點(diǎn)分輕節(jié)點(diǎn)(及客戶(hù)端)、挖礦節(jié)點(diǎn)（分片共識(shí)）、存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)（分片數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)）。
- 挖礦節(jié)點(diǎn)通過(guò)VRF動(dòng)態(tài)分配到分片中。
- 采用修改過(guò)的UTXO模型
- 采用Byzantine方法達(dá)成共識(shí)
- 客戶(hù)端通過(guò)公鑰地址的區(qū)分被分配到不同的分片中
- 官網(wǎng)：https://www.mtv.ac/
5. Near Protocol
全方位分片方式。采用PoS方式。
- 節(jié)點(diǎn)分Block producers（根據(jù)所有的chunk產(chǎn)生區(qū)塊）、validator（確認(rèn)區(qū)塊數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性）。另外還有fishermen可以查詢(xún)非正常的數(shù)據(jù)提交。
-
采用了Nightshade的分片方式，一個(gè)區(qū)塊包含了所有分片的交易，但按照分片被分開(kāi)保存到“chunk”里面。一共100個(gè) block producer，輪流出塊。每個(gè)shard 4 個(gè)validator輪流出chunk。
左邊是傳統(tǒng)分片模型，右邊是Nightshade - 夜影使用最重鏈共識(shí)。當(dāng)一個(gè)出塊人產(chǎn)生一個(gè)區(qū)塊時(shí)，他們可以從其他出塊人和驗(yàn)證人中收集簽名，作為對(duì)前一個(gè)區(qū)塊的證明。
- 采用了獨(dú)創(chuàng)的Doomslug 的共識(shí)機(jī)制，允許一組區(qū)塊生產(chǎn)者只需要一輪通信就可以創(chuàng)建區(qū)塊，每個(gè)區(qū)塊都不可逆。而且即使有 50% 的區(qū)塊生產(chǎn)者不在線，也依然可以完成。
- 通過(guò) VRF 對(duì)驗(yàn)證人進(jìn)行隨機(jī)分配，隱藏驗(yàn)證人分配到分片的信息。這樣節(jié)點(diǎn)只知道驗(yàn)證人的存在，卻并不知道每個(gè)驗(yàn)證人所對(duì)應(yīng)的分片是哪個(gè)。這些隱藏的驗(yàn)證人是對(duì)塊進(jìn)行簽名，而不是具體的段，這樣也會(huì)隱藏驗(yàn)證人具體是驗(yàn)證了哪個(gè)分片。
- 網(wǎng)絡(luò)層采用了就刪碼的方式（Erasure encoding）
- 官網(wǎng)：https://nearprotocol.com/
6. Quark Chain
2018年年初發(fā)布白皮書(shū)和測(cè)試網(wǎng)V 0.1，投資者包含分布式、BlockVC等。采用PoW。
CMC 993 萬(wàn)美元，0.00414/枚（ZIL），流通量24億，總供應(yīng)量100億 。
- QuarkChain 由兩層區(qū)塊鏈結(jié)構(gòu)組成，第一層為分片層（可以理解為子鏈層），用于交易
記賬；第二層為一條根鏈，用于確認(rèn)分片中的交易。在不影響根鏈的情況下，分片層的分片
數(shù)量可以動(dòng)態(tài)增加，從而來(lái)提高系統(tǒng)的整體吞吐量。 - 支持圖靈完備的智能合約，并采用了以太坊虛擬機(jī)（EVM）
- 用戶(hù)賬號(hào)在每個(gè)分片中都有錢(qián)包地址。為了方便使用，定義了主賬戶(hù)（默認(rèn)分片中用戶(hù)的地址和余額）、次賬戶(hù)（剩余分片中用戶(hù)的其他地址）。如果交易之后在次賬戶(hù)中存在余額，則用戶(hù)的大多數(shù)交易將從主賬戶(hù)發(fā)起，暫時(shí)轉(zhuǎn)移到次賬戶(hù)中的地址進(jìn)行交易，交易結(jié)束后余額將被移回主賬戶(hù)。這可以確保用戶(hù)的余額大部分時(shí)間都在主賬戶(hù)中，因此用戶(hù)不需要管理次賬戶(hù)地址中的余額。此功能由智能錢(qián)包執(zhí)行。
- 根鏈在全網(wǎng)算力中占有很大的比例（超過(guò) 50%）。惡意礦工需要至少 50%* 51%= 25%以上的算力來(lái)執(zhí)行攻擊。
- 共識(shí)機(jī)制叫做Boson，參見(jiàn)https://github.com/QuarkChain/pyquarkchain/blob/master/papers/boson.pdf
- 官網(wǎng)：https://quarkchain.io/
7. Zilliqa
實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)分片、交易分片，但沒(méi)有實(shí)現(xiàn)狀態(tài)分片。
CMC 7495 萬(wàn)美元，0.00755/枚（ZIL），流通量99億，總供應(yīng)量210億 。
- 采用PoW進(jìn)行生成節(jié)點(diǎn)的選擇；但共識(shí)采用的是類(lèi)似PBFT的機(jī)制。
- 其他詳情可以參見(jiàn)另外一篇文章《zilliqa，第一個(gè)實(shí)現(xiàn)了分片技術(shù)提升性能的公鏈》
