Rawpool BCH Lab?出品?2018.09.10
聯(lián)合譯者：Lise，Wendy
Bitcoin ABC開發(fā)人員Shammah Chancellor于2018年9月6日發(fā)表了一篇題為《Sharding Bitcoin Cash》的文章，Lise和Wendy將這篇文章翻譯成了中文炊豪，供大家品讀。
BCH分片技術(shù)
當(dāng)論述比特幣如何根據(jù)未來(lái)的應(yīng)用擴(kuò)大而擴(kuò)容時(shí)筒愚，摩爾定律通常作為論據(jù)之一。確實(shí)，摩爾定律確實(shí)對(duì)于一些晶體管時(shí)代是適用的，但我們也注意到般眉，由于物理上的局限，單核CPU的處理速度并未提升潜支，CPU的廠商反而增加了內(nèi)核數(shù)量用于進(jìn)行平行運(yùn)算甸赃。
這意味著比特幣為了迎合摩爾定律，區(qū)塊構(gòu)建和驗(yàn)證必須采用額外的CPU內(nèi)核冗酿。為了將額外的內(nèi)核有效加以利用辑奈，我們必須將數(shù)據(jù)進(jìn)行局部化處理，這一組織數(shù)據(jù)進(jìn)行局部化處理的流程就是分片技術(shù)（sharding）已烤。
但目前比特幣所采用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中鸠窗，區(qū)塊頭中的Merkle根阻礙了數(shù)據(jù)被局部化處理。通過(guò)規(guī)范排序（CTOR）改變Merkle根運(yùn)算的順序胯究，才能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的分片化處理稍计。比如區(qū)塊中有4筆交易，如果我們將交易的哈希值（交易ID）按順序排列裕循，這一新的Merkle根將按照如下方式計(jì)算（TX_A HASH < TX_B HASH臣嚣，從左至右，以此類推）剥哑。值得注意的是硅则，對(duì)于Merkle的驗(yàn)證這種新的排序方法與過(guò)去的方法一樣安全。
如果按照CTOR（交易規(guī)范排序）將交易歸類株婴，可以采用兩個(gè)獨(dú)立的算法來(lái)計(jì)算子樹B和子樹C的哈希值怎虫，運(yùn)算結(jié)果可以返回聚合器生成子樹A，并依次與幣基交易哈希值結(jié)合困介，為區(qū)塊模板生成一個(gè)有效的Merkle根大审。
目前，區(qū)塊的Merkle根必須按照TTOR（交易拓?fù)漤樞颍┡帕械慕灰琢斜磉\(yùn)算（正在進(jìn)行中交易排在已達(dá)成交易之后）座哩，但分片技術(shù)必須根據(jù)前后一致的分類對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行維護(hù)徒扶。在分片系統(tǒng)中由于可能的數(shù)據(jù)局部化而造成的不匹配，以及子樹哈希值必須計(jì)算的數(shù)據(jù)集根穷，未經(jīng)過(guò)大量的同步姜骡，單個(gè)分片就無(wú)法預(yù)先運(yùn)算子樹哈希值导坟。為了解決這一問(wèn)題，須組織Merkle?樹圈澈，使其成為單個(gè)分片可以計(jì)算的子樹哈希值集合惫周，從而進(jìn)行運(yùn)算。
哈希值標(biāo)準(zhǔn)化交易排序的另一有用特性是：內(nèi)存池對(duì)交易的接收也可以在多個(gè)進(jìn)程間應(yīng)用分片技術(shù)士败。這可以通過(guò)在多個(gè)內(nèi)存池處理器前面放置多個(gè)交易“路由器”來(lái)實(shí)現(xiàn)闯两。
在這種結(jié)構(gòu)中，路由器1和路由器2可以在同一分類中向以前達(dá)成的內(nèi)存池接受器發(fā)送交易谅将。采用類似的方法漾狼，內(nèi)存池接受器可以相互查詢，還可以查詢UTXO數(shù)據(jù)庫(kù)饥臂，從而保證母交易存在并可以使用逊躁。
隨著內(nèi)存池在多個(gè)進(jìn)程間被分片，API請(qǐng)求處理器可以處理各個(gè)Merkle子樹的哈希值隅熙。如圖（1）所示稽煤，我們可以向子樹B和子樹C提出請(qǐng)求，之后不斷將它們聚合到Merkle根中囚戚。
為了構(gòu)建以上結(jié)構(gòu)中的節(jié)點(diǎn)酵熙，區(qū)塊鏈中的基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)必須率先就位。在適用于運(yùn)算Merkle根的分片數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)建立之前驰坊，不能輕易利用分片技術(shù)編寫軟件匾二。標(biāo)準(zhǔn)化交易排序應(yīng)先于任何此類軟件的創(chuàng)建。
這就是ABC目前倡導(dǎo)這些變革的原因所在拳芙，我們必須為未來(lái)的需求做好準(zhǔn)備察藐，這意味著我們現(xiàn)在就要開始著手，打造能夠處理極大區(qū)塊的節(jié)點(diǎn)舟扎。這項(xiàng)任務(wù)可謂任重而道遠(yuǎn)分飞，要花費(fèi)數(shù)年時(shí)間才能完成。
有些人提出讓ABC制定行之有效的優(yōu)化性能標(biāo)準(zhǔn)睹限，正如前面提到的譬猫，必須首先編寫出相應(yīng)的軟件才能確立這樣的標(biāo)準(zhǔn)。由于這一進(jìn)程要耗時(shí)數(shù)年邦泄，標(biāo)準(zhǔn)不能建立删窒，必須在策劃之前就開展真正的工程設(shè)計(jì)。對(duì)于工程設(shè)計(jì)工作的簡(jiǎn)述已在前面闡明了顺囊。
為了支持協(xié)議的順暢升級(jí)，目前版本必須能夠產(chǎn)生及驗(yàn)證兩種類型的區(qū)塊蕉拢，其結(jié)果是區(qū)塊模板的生成變慢特碳，對(duì)驗(yàn)證產(chǎn)生一些較小影響诚亚。由于在初始的拓?fù)浞诸惡螅枰獙?duì)交易重新分類午乓，事實(shí)上當(dāng)前的Bitcoin?ABC v0.18.0?版本生成區(qū)塊模板的速度略有下降站宗，這是有意而為之，并且這一問(wèn)題在CTO之后重構(gòu)代碼并且Merklix樹最終被激活后能夠得到解決益愈。
如果BCH希望根據(jù)摩爾定律可擴(kuò)容梢灭，就不一定非要選擇分片技術(shù)。但是蒸其，單個(gè)CPU的速度不會(huì)明顯變快敏释，單靠專門的硬件無(wú)法解決擴(kuò)容問(wèn)題，因此協(xié)議必須向節(jié)點(diǎn)推進(jìn)能夠?qū)崿F(xiàn)水平擴(kuò)容的軟件摸袁，因?yàn)榇怪睌U(kuò)容對(duì)于大小約1GB左右的區(qū)塊就行不通了钥顽。并且，水平擴(kuò)容是針對(duì)比特幣一層的靠汁，礦工們可以在全球范圍內(nèi)收取交易手續(xù)費(fèi)蜂大，比特幣的激勵(lì)機(jī)制也必然將會(huì)維持下去。
感謝閱讀蝶怔。
