编者按：本文来自巴比特，作者：海伦，星球日报经授权发布。2019年6月29日，由CSDN、灵钛科技联合主办的“2019以太坊技术及应用大会”在北京召开。作为国内极具影响力的以太坊技术大会，本届会议围绕以太坊生态全景、以太坊未来发展、以太坊开发实战、优质项目案例等多方面内容，并邀请了以太坊创始人VitalikButerin、核心技术开发者Hsiao-WeiWang、海内外知名项目负责人、行业领军人物及以太坊生态精英专家，共同探讨以太坊生态新进展，分享最新的以太坊开发经验。以太坊创始人VitalikButerin在热烈的掌声中，发表了本次大会的第一个演讲，主题为《以太坊2.0之跨分片交易》。Vitalik向开发者详细介绍了以太坊2.0的构想及推进情况，并且针对开发者所关心的「以太坊性能」话题，向开发者介绍了跨分片交易的原理，并对开发者常见的疑问进行了解答。
现在的链，所有节点下载和验证所有交易，这样虽然很安全，但严重限制了扩展性。因此我们想改善这个情况，未来区块链是分片的，这意味着每个节点只下载和验证一部分的交易。
比如在以太坊上2.0的设计中，有1024个分片，所以每个节点只需验证1/1024的交易，这个变化会提高区块链的性能，可能会让以太坊每秒10笔交易提高为每秒10000笔交易，但这会面临一个新挑战，就是：用户和应用都在不同分片上，要如何“交流”呢？现在，所有帐户、智能合约都储存在一台计算机上，它们相互交流非常方便。但如果未来我们的账户、合约在不同的分片上，就难以进行立即的对话和交流。所以以太坊2.0的设计并不是让每个节点都去处理所有的交易和信息，我们有1024个分片，每个分片都相当于是一个短的链，每个分片都有自己的共识算法。一个分片上发出交易，然后每6分钟，每个分片间进行“交流”，也就是发现其他分片的哈希值。信标链来管理共识算法和跨分片的沟通。
“异步”交易这是我之前设计的。比如我有5个币，然后我想要把它转给Bob，Bob有一个帐户，它的帐户在底端，我的在顶端。首先我要在顶端做一个交易请求，这个交易会进行第一个分片处理，然后产生一个哈希值，但它并不会立即完成，之后我们就可以把它放到底部的分片当中，当它在底部的分片进行验证后，交易就能够处理了。
打个比方，如果你想订火车票和酒店，你当然会希望他们订在一起，如果只有一个而没有另外一个就没有意义，如果订火车和订酒店在不同的分片怎么办？我们想象两个智能合约，一个合约用来订火车票，另外一个是用来订酒店。其中任何一项失败，我们都可以把交易撤回。但由于这两个合约在不同的分链中，确保一致性更难。
其中的一个解决方案是“猛拉”，每张火车票都有一个合约，每个房间都有一个合约，这样每个合约都能够代表我们订座位或者订房间的能力。现在我们能做什么？在“猛拉”中发起一个合约，它的功能就是一次用一个合约。从酒店分片拉一个合约，从火车票再拉一个合约，两个分片同时预定。而如果你放弃订票，而别人还想订，就可以通过“猛拉”拉到他们的合约里。它是一个自动的过程，要么2个都订，要么都不订。
但是想象一下，我们需要花费5分钟时间，让一个分片知道另外一个分片的数据或者哈希值，可我们希望这个应用变得更加快捷。比如，最开始Alice有10个，Bob有20，charlie有52个，我们把这些进行压缩之后进行存储。有两种情况，一种情况是bob有20个coin，还有一种情况是Bob之后有25个coin。如果我们的钱包上面看到上面的根是R，下面的分片就可以做个推测，就是Bob有25个coin，就可以取25个coin给其他人。但在这个过程中，我们的计算并没有最终化，虽然看起来交易已经完成了。那么你可能会问，似乎Bob有了这些coins，但是他还没有花这些coins。我们假设Bob要把25个coins发给Charlie，他会做什么？我们不用去思考到底R是真实的还是假的，因为Charlie现在有52个coins了，所以知道R一定是真实的。这个逻辑是在后台进行的，逻辑效应是通过Bob、Charlie的钱包分析，我们至少先知道发生了这样的交易。非常有意思是，你可以用通信的方式在跨区块链中进行交易，还可以让它创造应用程序，让不同的区块链进行跨链的交易。
我们还可以实现其他目标，比如通过Plasma方法做同步的交易，在任何分片都可以发起交易，资产会存在合约里，但我们不会马上去数状态的总数是多少，取出需要等一周。此时，如果任何人能证明那个状态不是有效的，他们就能取消取款。
通过这个方法可以保证如果我们收到了coin，没有进行非法支付的话，我们的交易就会同步到整个区块链上进行广播。我们有两个资产，X和Y，我们的分片有自己的轻重缓急，可能先进行某一次交易再进行下一次交易。如果我们参加交易过程当中，自己有了资产，而且你也希望发送交易信息，就可以把它公布到任何分片上。如果你是某个资产的所有者，你可以仅仅分析这些分片，评估这些交易的历史记录是怎样的。
这样一种设计我们称为“积极虚拟机”，你所有权的资产并没有立即转移，我们开始一个流程，不需要把钱取出来，可能一整周时间才可以真正到帐，但如果你是用户，你可以知道为什么不能马上取出某个资产，而且你有一种感觉，就是这个交易是可以真正到账的。这样做的好处是，我们会获得公开交易的能力，而且还可以得到及时确认，可能0.5秒的时间就可以立即确认。如果一来，用户体验会非常好，类似中心化服务器提供的这种体验。如果我们从不同的分片进行数据的公布，逻辑会非常复杂，智能合约也会变得很复杂，用户钱包会进行大量的计算，需要更长时间进行计算。
我的结论是什么？如果我们想做出一个通用型的区块链，首先要有一个通用的基础设施，能够让我们把数据放在这个链上，还可以在这个链上做更快的计算。我们利用工具进行应用的过程比较复杂，不同的用户有不同的实施方式。区块链要求我们有一个全节点共识。也就是，怎样进行储存？怎样对用户coin的数量进行准确，这些都需要我们通过更进一步的应用来实现。而且，我们还需要保证整个流程的简便性，需要对共识机制进行不断的提升，创造出不同应用的底层协议。这已经成为一个非常活跃的研究，我们正在研究如何设计这些机制，让我们创造出扩展区块链的不同应用，它拥有很强的性能，可以进行非常快速的交易，甚至是异步的、同步的交易都可以实现，而且还可以实现跨分片的交易。在2.0设计中，提高交易的确认速度不需要提高区块的速度，分片是分配数据和计算的工具，在这个底层上有很多方法实现可扩展的应用环境，通过这些方法可以在分片的区块链上保持速度和有用性。以太坊Layer1作为简单和安全的不用应用的底层协议，然后在Layer2继续研究和改进。
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