区块链研究实验室|区块链上的分片和扩展-part2

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  • 来源:区块链技术网

在上一篇文章中,我们讨论什么是分片,它要解决的问题以及有效实现它需要克服的一些障碍。今天我们将讨论跨分片事务、无效事务和恶意行为。

 

我们在上一篇文章中描述的基本分片类型不是一种非常有用或实用的分片方法,因为它们无法相互通信,这使得它们像单个区块链一样。

 

让我们举一个简单付款的例子。如果用户a和用户b在同一个分片上,分片内的验证者将能够处理事务而不会出现问题,但是当它们在不同分片上有帐户时会发生什么情况?

 

用户A在分片1上,用户B在分片2上。单个分片上的验证者无法借记或记入用户的帐户,因为它们对彼此各自的分片没有权限。

 

不过,这个问题有很多解决方案,所以让我们更详细地看一看其中的一些方法:

 

同步(同时)跨分片事务

在这种情况下,当分片1上的用户a需要向分片2上的用户b发送资金时,每个分片中包含与事务本身相关的状态转换的块同时产生,并且每个分片上的验证者协同工作以确认事务。

异步跨分片事务

这是一个稍微容易完成的操作,并且更容易协调,因此它比同步事务更受欢迎。

 

同样,我们将使用分片1上的用户a想要向分片2上的用户b汇款的例子。

 

在这种情况下,负责记入用户B帐户的分片只有在有足够证据证明负责记入用户A帐户的分片已经完成后才会验证其部分交易。

 

这种方法并不完美,但其中一个分片的其中一个区块被孤立的可能性非零。非零机会,无论多么不可能,仍然是一个不容忽视的漏洞。

 

考虑下面的数字,我们将看看为什么:

 

 

这个区块链有两个分片,纯粹巧合的是,它们都是在事务被合并到分片#1中的块A和分片#2中的块X'的确切点上。

当像发生这样的分叉时,孤立分片必须其中一个链子并接受另一个链子。如果链A,B等成为分片#1中的可接受链并且链'W',X'等成为分片#2中的可接受链,则事务最终确定并且每个人都很高兴。

如果分片 1中的a',b'等被chan接受,那么分片 2中的chain w,x等被接受,则整个事务失败,这也是一个可接受的结果,因为该事务可以重新发送。

如果在分片1中接受链a、b等,而在分片2中接受链w、x等,会发生什么情况?交易的一部分最终确定(A、B等),而交易的另一部分被放弃(W、X等)。

 

是这样吗?

 

现在您已经对分片及其工作方式有了更好的理解,您可能会感到满意,或者有更多问题,但至少还有一件事需要考虑:恶意用户

 

恶意节点

在任何情况下都很常见的是,当有可能发生大的发薪日时,就会有人想到打败系统的方法,无论系统是什么。

 

批准无效块

 

恶意参与节点可能会通过创建尝试更改网络的块来决定是否要攻击网络。 假设用户#1有10个代币而用户#2有0个代币。当用户#1将这10个代币发送给用户#2时,网络上的恶意节点可以尝试创建区块,最终用户#1具有0个代币而用户#2具有1000个代币

 

在没有分片的常规区块链中,这种类型的攻击是不可能的,因为每个节点都会验证每个区块,如果发现了无效区块,则所有节点(无论是否为矿工)都会拒绝该区块。

 

对于经典的区块链,不管恶意节点创建了多少个区块,也不管它们创建的速度有多快,网络的诚实参与者总是会忽略这些区块,继续构建诚实链。

 

假设一个链被分成两部分,因为坏节点希望构建无效的区块来用一堆代币填充他们的帐户。恶意节点的数量甚至可能超过诚实节点,正如本例所示。短链是诚实链,长链是无效链。在一个普通的非分片区块链中,每个参与者都有责任验证他们收到的所有区块并确认状态,因此在区块链中拥有既得利益(并扩展其完整性)的任何人都会立即识别无效链并忽略它(在这种情况下)较短的链条。

 

分片链稍微复杂一些,因为参与者无法验证每个分片上的每个事务,因此我们必须弄清楚如何确认分片的整个历史记录中没有无效的区块。

由于信标链(在我们上一篇文章中讨论过)通常不具备验证每个分片中每个块的能力,因此我们需要另一种解决方案来确保每个链的完整性。

 

假设网络和关联,每个分片都有一个拜占庭式的容错机制,并且分片内的恶意节点控制率低于66.667%,那么您可以构建一个机制,在尝试生成无效区块时向系统发出警报,其中一个或多个诚实的节点可以证明有效或无效的区块。如果66.667%以上的shard被恶意节点控制,那么理论上它们可以最终确定区块,但是只要分片中的一个节点是诚实的,就可以建立一种机制,允许诚实节点对抗恶意节点。

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