以太坊2.0 Staking 指南：分片化的共识
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来源：以太坊爱好者
作者: Carl Beekhuizen
翻译: 阿剑
原文标题：科普 | Eth 2 Staking 指南：分片化的共识
特别感谢 Sacha Yves -Leg1 3 ] Z I $ rer 和 Joseph Schweitzer 的指正。
Sharding（“分片”）是Eth2对比Eth1的许多升级之一。这个名词来源于数据库研究，就是将一个大的数据库切分为许多部分，而一个分片就是一个部分。那么放到 Eth2 和数据库的语境下，分片就意味着要把整个系统的存储和计R y ~算切分开来、相互独立地处理各分片，然后随实际需要组成最终结果。具体来说，Eth2 系统E r ^ F 中包含了许多分片链，而每一个条分片链的功能（capability）都与 Eth1 区块链相似，这就能带来大幅度的可扩展性{ X U 8 b ? r提升。
不过，在 Eth2 中还有一种不那么为人所R ` X知的分片类型，而W H n ) h Z *且从协议设计的角度来看，这个类型可能更为激动人心：分片化的共N & ^ C 3识（sharded conseh x c ` -证者数量w 8 n的增加，最终会达到一个状态：资源最少的那个验证者将不再能够参与共识（因为它不再能够全程追踪所有其他验证者的投票）。那么 EthF n = r { # t 12 处理这个问题的方案就是分片化x T s I ` B e 0 E的共识。
分析
Eth2 的系统中有两种基本的时间单位，时隙（slot）和时段（epoch）。
一个时隙是 12 秒，这是我们预期可出一个区块的时间；区块其实是一种让验证者的投票能集合发布到链上的机制，不止于包含交易让链变得有用。
一个时段由 32 个时隙组成（因此是 6.4 分钟），在一个时段中，信标链要执行所有跟链的维护相关的计算，包括：合理化及敲定新区块、给验证者发放奖励和惩罚。
我们在本系列的第一篇文章中提到，验证者会被分配到不同的委员会中执行工作。那么在任一时刻，都有验证者同时既U 6 3 7 R ;是信标链委员会成员、也是某一个分片链委员会的成员；每个验证者在一个时段中都要发出见证消息一次 —— 为已经提出的信标链区块投票。
Et3 4 { y oh2 的分片化共识的安全模型，基于这样一个观念：让委员会在某种程度上就是整个验证者集合的准确统计学代表。
举例而言，如果整个验证者集合p O m B + L中有 33% 的验证者是恶意l w A O =的，那么他们可能就会J | C _ `进入到同一个委员会中。那就完蛋了。
所以，我们需要确保事情不至于如此。换句话来说，我们需要保证的是，如果 33% 的验证者是恶意的，那么在一个委员会中只有约 33% 的验证者是恶意的。
我们需要两个举措来实现这一点：
- 保证验证者的委员会分配是随机的
- 组成委员会有数量下限x z Y . I S 5要求
举个例子，如果单个委员会由 128 个随机选出的验证者组成，那么一个控制了全网 1/3 验证者的攻击者能够控制单个委员会的 2/3 验z u 1 v 3证力量的概率是非常非常小的（概 * 4 Y k c储 C% N @ = A+B，就能验证 Alice 和 Bob 的签名。使用了签名聚合技术，整个委员W M N会的: ] ` 9 g m Y验证者前面都可以聚合成一个签名。这样就能将签名数据的存储需求降低到每天 2 MB。
总结
把验证者D N 6 L分配到不同委员会中的设计，让验证 Eth2 所需? r H付出的工作量降低了几个数量级。
对s F a w于一个想要验证信标链和所有分片链的节点来说，它要做的仅仅是r 7 o ^ 2 X V监测来自每一个委员会的聚合见证消息，只需如此便可知道每条分片链的状态，以及各验证者对哪些区块 属于/不属于 信标链主链的看法。
因V , ) e p F n T _此，委员会机制帮助 Eth2 实d M Y 2 [现了两大设计目标：只需消费者级别的笔记本即可参与 Eth2 网络、支持尽可能多的验证者来实现尽可能的去中心化。
用数字来说明：* I 4 (大多数拜占庭容错式的权益证明协议只能L 1 S t (支持数十位验证者（在某些案例中可支持数百位验证者），但 EV # n J 5 8 / g Mth2 可以支持数十万验证者同时为系统安全性作贡献，又不牺牲执行时延和吞吐量。
原文链接：https://blog.w = | : ` -ethev L ! 1 & ! creum.org/2020/03/27/sharding-consensus/