分片会是以太坊的终极解决方案吗

12月2日，以太坊创始人Vitalik Buterin将其送至邰方灯塔连锁庆祝生日，并发布了以太坊后续发展路线图。

自2020年12月2日上线以来，使用PoS共识机制的以太坊信标链一直与使用PoW共识机制的以太坊主网并行，用户可以通过认捐ETH成为链上的验证者。在不久的将来，整个以太坊将完全过渡到PoS机制，这也被称为“合并”。这个过程将是无缝的。以前，PoW链上的内容将被转移到信标链，信标链块将直接包含事务信息。

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图源: Vitalik的推特 来源:维塔利科的推特

预计转入PoS共识机制后，以太坊网络整体能耗将下降99.95%，PoW机制下备受争议的能耗问题将得到解决。同时，由于以太坊在PoS机制下对节点的硬件要求将大大降低，以太坊网络有望实现更大程度的去中心化。

与此同时，以太坊还规划了以切片和卷起技术为核心的扩张计划。扩容完成后，以太坊的交易处理能力将大幅提升，目前手续费高的问题也将得到解决。

信标链+碎片

分片技术和信标链在线同步，共同构成以太坊2.0的基础架构。分片技术属于第1层扩展方案，其实有点类似于波卡的交联技术。在波形卡中，中继链通过插槽连接到并行链。大型并行链可以是异构的，它们从中继链获得共同的安全性。在以太坊2.0中，信标链也起到了与各大碎片链沟通的作用，但与波卡不同的是，以太坊中的碎片链是同构的。同时，在整个“信标链+碎片链”结构之外，连接着各种异构的第二层。因此，“信标链+碎片链+第二层”将共同构菜特钱包成未来以太坊体系。

第二层的技术可以参考我们之前的博文:钱圈介绍:什么是第0层，第1层，第2层？

分片技术来源于数据库分片技术，目前的分片技术主要是数据分片。

目前以太坊的信标链连接了64条分段链，其处理能力保守估计是以太坊1.0的64倍。在最初的规划中，分段链的数量可以达到1024条。其中，各大碎片链相对独立，以太坊地址会根据前几个字母分为多个类别，每个碎片处理来自同一类型地址的事务。所以每个节点只需要存储以太坊网络上所有交易的一部分，只验证自己的那部分。

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但是如果一个节点需要使用其他节点存储的数据，可以通过信标链进行通信和协调，主要是获取其他碎片的哈希根。然而，为了避免信标链的沉重负担，这种通信每6分钟进行一次。同时，通过生成随机数，信标链还起到了给分片链分配校验者的作用，这样信标链也为每个分片链提供了统一的安全保障。

碎片化技术可以以较低的安全性为代价获得巨大的性能提升。

分区+汇总

如前所述，以太坊目前使用的碎片化技术是数据碎片化。每个碎片链只起到提供数据能力的作用，不负责事务处理，也不负责运行智能合约。实际上，后两者将由第二层承担，尤其是由Rollup技术承担。Rollup是指将一批事务信息汇总成一个事务的调用数据，然后周期性地打包成块，提交给各个大切片链(第1层)的完成记录。目前每个切片可以为Rollup提供250kB左右的专用数据容量，64个切片可以达到16MB的容量。而且未来使用的切片越多，Rollup可以使用的数据容量就越大，运行成本就越低。

关于Rollup技术的分类和基本原理，可以参考我们的博文:破解“不可能的三位一体”:区块链扩展方案有哪些？(第二层部分)

目前主流的Rollup项目有属于Op-Rollup技术的Arbitrum network和Optimistim，以及属于zk-rollup的zksynk和starkex。这些第二层项目中的一些已经被应用。其中，Arbitrum还没有发行货币，TVL在规模上堪比Polygon，而dYdX则是基于starkex方案的去中心化交易所。

目前Arbitrum、乐观等项目的交易成本约为以太坊主链的1/8到1/3，切片技术正式应用后交易成本将进一步降低。

图：热门Layer 2项目一览（来源 https://l2beat.com） 图:流行的第2层项目列表(来自https://l2beat.com)

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从长远来看，slice +Layer 2可能是高性能扩展的唯一解决方案，从而成为以太坊的终极解决方案。随着Avax、Solana等高性能新一代公链的追赶，以太坊的未来命运将由切片+二层的尽快实现来决定。

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