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深度解析本体网络(Ontology)的分片技术

来源: 互联网时间:2019-11-02 17:03:00

一、分片技术的产生背景

①.从区块连的挖矿机制谈起

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传统的老牌公有链大部分都是单链结构,所有矿工都在相互竞争去延伸下一个区块。由于产生区块的平均时间是固定的,例如比特币平均每10分钟产生一个区块,随着越来越多的矿工加入挖矿行列,挖矿难度得到提升,以保证每10分钟产生一个区块。

②.举例下一个区块的产生过程:

每一笔交易在被确认之前都将经历以下过程:

1.交易产生:两个用户间发起一笔转账交易或用户与智能合约发生一次交互。交易必须满足非双花、非网络限制账户等条件,经验证后合法;

2.构造区块:区块链网络中的节点根据账簿的最新状态,在所有未确认的交易中选择验证合法的交易进行打包,放入构造的区块中;

3.竞争出块:记账节点竞争获得出块权,根据竞争规则的不同产生了POW、POS、DPOS、PBFT等不同共识机制;

4.广播区块:记账节点获得出块权力,向全网广播过程2构造的区块,更新帐本信息,回到1。

这是一个新区块产生的过程,中间经历交易产生、构造区块、竞争出块、广播出块几个环节,保证了安全化的同时,却很繁琐效率太低。

③.区块链产品DAPPS面临的问题

复杂的共识过程加上网络带宽限制、通讯时延、节点作恶等原因决定了区块链难以做到中心化系统那要支持实时高并发。

并且在实际使用过程中,缓慢的交易处理造成了一个主要问题,因为大量的未完成交易阻塞了网络,使得那些诸如实时支付这样的应用程序很难在区块链上一展身手。随着确认支付的时间拉长,最终就会给用户带来诸多不便;随着更多更复杂的DApps开始依赖于相同的一个区块链网络,迟缓的交易速度所导致的问题只会变得更加复杂。

④.分片技术产生的背景

目前市场上主流的应用产品的高性能中心化处理,处理的速度非常及时、迅速,区块链应用产品以区块链技术为基,虽然以可信、去中心化、安全出名,但是于其区块链的本质技术上,处理速度不远远不如现在的中心化产品,所以高性能快速处理的公链技术是各种应用产品化的急需。

二、分片技术的技术原理

而提升交易速度的有效且可行手段是分片技术。

分片技术的思想,将拥有许多节点的区块链网络划分成若干个子网络,每个子网络中包含一部分节点,也就是一个“分片”(shard)。同时网络中的交易也会被划分到不同的“分片”中去处理,这样每个节点只需要处理一小部分传入的交易,不同的节点可以并行处理交易,即可增加交易处理和验证的并发度,从而提升整个网络的吞吐量。

目前主流的分片技术分为网络分片、交易分片和状态分片等三个层级,其技术难度也随之依次递增。

1.网络分片:利用随机性,网络可以用VRF方法随机抽取节点形成分片,用以防止恶意节点占据某个分片。分片内节点之间的共识可以通过pBFT等共识机制来实现

简单语:可以直接把网络分片,理解为方便安排任务,给网络节点分成不同的工作小组,

2. 交易分片:系统可以根据发送者的地址分配一个分片。这确保了两笔双花交易将在相同的分片中得到验证,因此系统可以很容易地检测到双花交易,而不需要进行任何跨片的通信。

简单语:就是把工作任务同时分配给不同的分片同时处理,类似我们电脑CPU的多线程任务管理,举个例子,比如8台挖掘机挖一块地和1台挖掘机挖一块地的形式。

3.状态分片:将整个存储区分开,让不同的碎片存储不同的部分;每个节点只负责托管自己的分片数据,而不是存储完整的区块链状态。

简单语:就是把交易信息分布式的储蓄在不同的分片中,方便记录和管理,减少了储蓄空间和交易繁性。

三、本体网络的分片技术研究

本体分片技术(Ontology Sharding)直击区块的产生方式、区块节点数据大小和区块链网络的使用成本三个要点,带来增强扩展性的强大解决方案。本体分片网络(Ontology Sharding Network)采用层次式网络架构,通过多层的网络分片实现超大规模网络扩展。

下面我们一起来了解下本体网络的分片方案:

1. 网络分片:要求分片的消息只在分片内部网络中传播

本体分片网络采用层次化的网络架构,每个分片的网络相互独立管理,每个节点通过质押参与不同的分片网络中。

2. 交易分片:指不同交易将只在不同的分片中运行,每个分片运行独立的共识算法

本体交易分片以智能合约为基本单元,每个智能合约都运行在某个分片网络中,调用智能合约的交易需要发送到对应的分片网络中处理,以此实现交易分片。

3. 状态分片:要求分片只需要维护分片内部的状态数据而不需要保存其它分片的数据

本体分片中所有服务都以智能合约的方式实现,和智能合约一样,智能合约的状态数据也只在对应的分片网络中保存,以此实现状态分片。

6月30日,本体一周年之际上线分片测试网。本体分片具备多层分片的网络架构、基于智能合约的分片策略、支持分片间智能合约消息通讯和分片间的原子调用四大特性,三个分片之间可以完成跨链业务。

本体已经完成了分片技术,走在世界区块链分片技术的前端,相信本体分片技术为基于本体的各项活动的开展带来更高的协作效率与更加可信的生产方式!

加油,本体!

标签: 本体网络

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