23、公共区块链可扩展性：分片与隔离见证技术解析

公共区块链可扩展性：分片与隔离见证技术解析

1. 区块链节点任务与挑战

在区块链网络中，节点主要承担三项重要任务：
- 处理交易：随着处理交易数量的增加，需要更多的计算能力。
- 中继交易和区块：随着中继交易数量的增多，对网络带宽的要求也更高。
- 存储数据：随着状态的增长，所需的存储空间不断增加，而且即使每秒处理的交易数量保持不变，存储需求仍会持续增长。

虽然从表面上看，存储需求的增长似乎最为紧迫，但实际上目前最关键的需求是计算能力。例如，以太坊目前的整体状态数据为 100GB，大多数节点都能够轻松管理，但以太坊每秒只能处理约 20 笔交易，远远无法满足许多实际应用场景的需求。

2. 状态分片技术

状态分片技术下，每个分片内的节点构建自己的区块链，其中仅包含影响该分片所分配的全局状态局部部分的交易。因此，分片内的验证者只需存储全局状态的本地部分，并且仅执行和中继影响其状态部分的交易。这种分区方式线性地降低了对计算能力、存储和网络带宽的要求，但也带来了新的问题。

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任务	需求增长情况
处理交易	随交易数量增加，计算能力需求上升
中继交易和区块	随交易数量增加，网络带宽需求上升
存储数据	即使交易率不变，存储需求仍增长