区块链分片到底是什么？是如何提升区块链性能的

分片就是把一条区块链拆开来同时干活，原本所有节点都要一起处理全部交易，现在变成各自负责一部分，这样速度自然就上来了，也能缓解网络拥堵的问题。

分片解决了什么问题

传统区块链每一笔交易都要让所有节点一起确认，大家达成一致后才打包进区块，这种方式安全性很高，因为每个节点都保存完整账本，想篡改数据几乎不可能，但代价也很明显，节点之间需要频繁通信、占用带宽，处理速度也慢下来。

当节点越来越多时，问题会更明显，网络越大，沟通成本越高，处理效率反而下降，这就是常说的扩展性难题，同时还要兼顾去中心化和安全性，这三者之间很难同时做到理想状态。

分片把一条链拆成多个小链，每个小链只处理自己那一部分交易，只有需要的时候才互相同步数据，这样一来节点不用再处理全部数据，压力明显降低，处理效率也会提升。

分片到底是什么

分片其实早就存在，就是把一大堆数据拆分成多个部分分别处理，从而提升整体性能。

比如一个电商平台订单特别多，有便宜的商品也有高价商品，如果让所有人都审核全部订单，效率会很低，如果按价格分开处理，不同人负责不同区间，速度就会快很多。

没有分片的时候，每个节点都要验证所有交易，相当于每个人都在重复做同一件事，分片之后每个节点只处理一部分数据，既减少重复劳动也能同时进行处理，这就是并行带来的效率提升。

可以把整个区块链看成一幅拼图，每个分片就是其中一块，更新数据时不需要整张图重画，只要替换对应那一块就行，这样效率会高很多。

为什么区块链需要分片

链上应用越来越多，用户数量也在增长，网络压力自然越来越大，就像热门游戏突然爆火，服务器不扩容就会卡顿一样。

现实中也很常见，比如节假日高速堵车，如果只有一条路肯定会拥堵，多修几条路分流，通行效率就会提升，分片其实就是类似的思路。

当节点数量增加时，彼此之间的数据交换会呈指数增长，网络越大，负担越重，处理速度也就越慢。

传统主流链在性能上也有瓶颈，处理能力有限，用户多了之后就容易拥堵，手续费也会上升，体验自然变差。

分片带来的另一个变化是节点门槛降低，因为不需要存储完整数据，普通设备也能参与进来，这样节点数量更容易增加，网络也会更加分散。

以太坊分片是怎么运作的

以太坊升级之后，引入了分片结构，同时结合新的共识机制，节点通过质押参与验证，而不是依赖算力。

整体结构里有一个核心链，负责协调各个分片之间的数据，每个分片各自处理交易，再把结果同步到核心链。

节点会被随机分配到不同分片中去工作，而且这种分配不是固定的，会不断打乱重组，这样可以避免某些节点长期控制某一个分片。

为了减少数据同步压力，并不是所有节点都保存全部数据，而是通过一种类似“摘要”的结构来共享关键信息，需要的时候再去获取完整数据。

分片带来的变化

分片最直观的效果就是速度提升，把原本一条单车道变成多条并行通道，交易可以同时处理，整体吞吐量会明显提高。

网络不那么拥堵之后，手续费竞争压力也会降低，用户体验会更顺畅，如果某个分片比较拥挤，还可以选择其他分片完成交易。

节点参与门槛下降之后，普通设备也可以参与验证，节点数量更容易增加，网络分布更广，安全性也会得到增强。

分片存在的风险

虽然思路很好，但也带来一些新的问题。

• 攻击难度变化

原本攻击整个网络难度很高，现在只需要针对某一个分片，如果分片内节点数量较少，被控制的概率就会上升。

• 智能合约风险

系统结构变复杂之后，代码逻辑也更难维护，智能合约可能出现新的漏洞，执行过程中也可能出现异常情况。

• 节点串通问题

节点虽然是随机分配的，但长时间运行下，还是可能出现部分节点组合重复的情况，这些节点如果串通，就有机会提交异常数据。

• 负载不均

如果用户都集中在某一个分片上，其他分片空闲，那整体效率提升就会受到影响，分流没有真正发挥作用。

• 浏览器复杂度提升

链上数据被拆分之后，区块浏览器在查询数据时需要处理更多结构，技术复杂度也会提升。

还有哪些项目在用分片

一些公链已经在分片方向做了探索：

Elrond

通过多种分片方式结合，把网络、交易、状态都进行拆分处理，从而提升整体性能。

Near

采用全状态分片设计，把分片直接融入区块结构中，同时通过随机验证机制提升安全性。

Zilliqa

比较早引入分片的项目，通过分片配合共识机制优化，提升处理能力。

Harmony

使用状态分片结构，并结合多种技术降低攻击风险，同时优化跨分片通信效率。