解決方案
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Kelly Cheng
2022年9月4日
Photo by GuerrillaBuzz Crypto PR on Unsplash
關於分片技術
分片的概念一開始並不是為了區塊鏈而誕生的，當我們在做一般的數據庫管理時就會知道分片技術如何被應用。
它的概念是將數據庫裡的數據切分後分配到不同的伺服器裡儲存，以在接獲大量訪問時能分散負載，解決單一伺服器壓力過大的問題。
區塊鏈網路結合分片技術的方式是將整個網路分片成幾個子網路，使用者所操作的交易和資料的存儲會隨機分配到各個子網路裡的節點，對於節點來說只有小部分的任務需要處理，再擴大範圍來看，包含節點的各個子網路也能同時處理各自的工作，整體速度都能有所的提升，且不會有資源浪費的問題。
你可以把它想像成在遊戲裡玩家會存在於不同的伺服器或是將一個議題交給某班學生，讓他們進行分組去做研究。
不同的伺服器，不同的組別就是屬於分片的概念。
分片技術的種類
網絡分片
網路分片可以解決區塊鏈網路擴展性的問題。
在初期礦工間互相驗證的模式或許可以使新區塊有一定的正確性，透過分片技術後，改為在初期進行網路分片，將礦工、任務隨機分組和分派後再各自去做驗證的行為。
作惡成本下降
在整體以PoW共識機制下運行，需要掌握網路一定比例的算力才有可能進行攻擊。在分片技術進行下，作惡成本降低，因此會以隨機性的抽取節點進行分組形成分片來因應安全性備受考驗的情況。
共識機制
分組後仍需決定各自選用的共識機制來讓分片運作。在設定項目數量、安全問題和去中心化特性間都需做一定的評估來做衡量。
交易分片
網絡分片是制定好規則及解決可能在分片初期發生的問題。
交易分片是針對交易工作決定分組至甚麼樣的分片。
我們以兩種帳本模型來說明各自的分片情形。
UTXO帳本模型
UTXO帳本系統最大的問題是在於可能遇到雙花問題。
運作模式是以輸入和輸出來進行分組。但若是接收到同一使用者發出來自同個輸入，不同輸出的交易請求也許會被分至不同的分片，此時為了避免讓使用者重複花費的情況就得讓兩個分片進行通信確認。
UTXO帳本系統進行分組的依據通常是來自交易的hash值最後幾位數值進行分片，但因為hash值是隨機的數值，若是遇上我們上述所提及的雙花問題，分片間需要互相通信的情況會不斷出現。
在網路分片時曾提到在進行分片技術前，礦工們會進行互相通信驗證確保區塊的正確性，而引入分片技術的目的是為了提高速度、擴展性，所以選擇減少互相通信。
但是很顯然的在UTXO帳本模型與分片技術的結合下，礦工間需要做很頻繁的通信來做確認，分片無法獨立的做出決定，這樣的結果就失去了分片技術的意義。
Account帳本模型
相比UTXO帳本系統，更多區塊鏈網路選擇Account帳戶帳本系統，例如我們熟知的以太坊。
因為是帳戶系統，所以可以得知使用者的地址和餘額，並按照使用者的地址進行分片。如此一來，某使用者發出的多筆交易會由同個分片進行處理，雙花問題不需要分片之間進行許多通信就能被獨立檢測完成。
若是遇到跨分片的情形，也只需要該分片和指定交易的分片間進行通信即可，不需要與所有的分片進行通信的動作。
狀態分片
狀態分片是指每個分片存儲自己被分配的數據，而不是整個區塊鏈網路的狀態，這樣的方式可以減少一個節點可能要儲存大量資料所造成的負擔。
先前在交易分片所提到關於跨分片間頻繁的的通信問題在這裡也是存在的，當從全體掌握完整資訊，變成內容被分割，分片各自掌握時，就需要依靠大量的溝通來解決，而這樣就會造成速度、效率下降的問題。
此外中心化、節點設定、安全性的問題都需要在此分片技術下多加注意和做全面的評估，來避免可能的延遲或是反而讓狀態分片無法為其區塊鏈網路構成加分的情況。
分片技術的應用
Elrond
Elrond區塊鏈平台將驗證、交易都以「自適應」分片技術做處理，來達成速度、擴容性的提升。分片節點的數量並不固定，而是可以隨著網路大小做變化，當節點數量能夠隨著情況保有變化的彈性，則可以降低攻擊情況和延遲等問題。
分片概念的引入，讓子網路內的節點無須維護整個區塊鏈的完整備份，而是將各自任務處理後發布到主鏈，共享資料狀態，包括地址的餘額和其他關鍵指標。
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參考資料
https://know.zombit.info/%e5%88%86%e7%89%87%e6%8a%80%e8%a1%93/
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