文:头等舱
随着Eth2.0的阶段深入,研究重点正在转移到阶段2:状态执行。此阶段最重要的一个方面是跨片通信的处理,它影响了分片化区块链系统的可扩展性,执行环境容量以及用户体验。这篇文章旨在帮助读者了解跨片通信的设计,并探讨可用方式。
跨片通信的设计可以分为两层:
1.共识层:用于处理跨片消息传递。这个设计会影响分片式区块链系统的可扩展性。
2.执行层:包括跨片传输和合约调用的接口。这个设计选择会影响执行环境的容量。
共识层
跨片通信的共识层负责在区块链系统的各个分区传递跨片消息。主要挑战是在保持可扩展性的同时,为跨片消息的有效性提供强有力的保证。该层可分为两部分:
发送/接收最终确定性数据传送
发送/接收最终确定性
源分片和目标分片必须分别完成跨片消息的发送和接收。为实现此目标可采用的设计有:
异步:源分片发送消息,而目标分片可以在将来的任何时间接收此消息。同步:目标分片在源分片确定发送之后的有限时间内接受消息。有多种方法可以实现此目的:·分片之间运行某种共识协议,并决定同时发送和接收,例如:分片拜占庭式原子提交。·源分片先发送,而相应的目标分片必须在一段时间内接收,例如:CBCCasper跨片消息传递。此方法要求在源分片和目标分片之间存在层次结构,否则,由于发送和接收冲突而可能导致僵局。·将跨片消息放置在信标链上,并强制目标分片在下一个交叉之前接收它们。同步与Eth2.0的设计不兼容,因为它需要分片以某种方式协调发送和接收最终确定性。
数据传送
先前的机制涉及发送和接收的最终确定性,这与实际完成消息的发送或接收不同。这是数据传送机制的任务。
ETH2.0的设计要求所有共识活动仅在信标链中发生。这意味着所有跨片消息都必须“流经”信标链。这为我们提供了跨片数据传递的两种选择:
协议交付:协议通过使跨片消息在信标链上可用,来交付跨片消息的完整数据。这增加了信标链的开销,并严重影响了系统的可扩展性。用户交付:该协议仅在跨片消息的最少信息上达成共识。然后,用户负责将与跨片消息关联的Merkle分支传递到目标分片。此方法更适合Eth2.0,因为它遵循仅在信标链上的merkle根上形成共识的一般原理。
共识层的拟议设计
为了优先权衡系统可扩展性,异步发送/接收最终确定性和用户交付数据的解决方案是更可行的。在shard分片A上的用户1发送Ether给在分片B的用户2如下:
1.用户1在shardA上创建事务TX1,从EE1标记余额,并声明目标是用户2。
2.当来自shardA的crosslink包含在信标链中时,收集最后一个crosslink以来的所有跨片交易的merkle根出现在信标链上。这是shardA中包含TX1的证据。
3.shardB发现了信标链上的这个merkle根,用户2创建交易TX2,显示shardB包含TX1的merkle证明。这允许将适当的金额标记到用户2在EE2上的余额。
执行层
跨片通信的执行层为用户和合约提供接口,以进行跨片传输和合约调用。该层的设计空间尚未得到很好的探索。关于此层的最新讨论包括:
执行环境中的跨片调用分片之间可靠的价值转移
跨片调用
基本问题是:当不同的分片上调用另一个分片的功能时会发生什么?对于分片式区块链来说,设计并不是唯一的。它与在多个分区中分开执行应用程序的系统相同,例如:
单线程与多线程系统单一算机与网络应用系统受到上述系统的启发,简单设计可以是以下几种类型的调用:
异步调用,无返回指定了回调的异步调用同步调用
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