分片协议区块链
1. 以太坊联合创始人表示，"汇总将推动ETH 2.0达到100k TPS
TPS度量标准被认为是任何区块链可扩展性的标准。
高TPS意味着经过考验的网络，能够扩展和快速处理用户交易。这部分有助于将区块链定位为集中式提供商的稳定替代方案。
目前，比特币提供4 TPS，而以太坊则提高到15TPS。NEO和Cardano等较小的加密货币称正在建立达到1,000 TPS的框架。
现在，随着ETH 2.0的到来，该协议可能会逐渐看到超过100,000 TPS，并计划随着“分片”的部署最终扩展到超过一百万。
如果发生这种情况，公共区块链比VISA慢的流行论点将被推翻。
六位数TPS即将进入以太坊
以太坊现年26岁的联合创始人Vitalik Buterin在本周早些时候发布了推文：
ETH 2.0对数据的扩展将先于一般计算，解释了以ETH 1.0作为数据层的2-3k TPS，然后用ETH 2.0达到100k TPS(阶段1)。
-vitalik.eth（@VitalikButerin）2020年6月30日
Buterin在线评论中指出“汇总可能会增加到成千上万个，”并补充说，碎片不需要“彼此同步交谈，从而能够实现结合了碎片可伸缩性的同步汇总。”
在相关的Reddit帖子上，Buterin给出了数学公式：
“64个分片*每个分片每个块256 kB / 12s插槽时间= 1.33 MB /秒。汇总：如果打包得当，则每tx约10-12个字节。1.33m /（10…12）> 100k。”
他补充说，计算的前提是汇总“准备就绪，第1阶段分片准备就绪，并且人们实际使用了该技术。”
*截至6月30日的以太坊的TPS
"汇总"是什么？
对于初学者而言，汇总是第2层框架，可帮助将网络扩展到当前级别的倍数。汇总以其最基本的形式以压缩形式存储在以太坊区块链上的交易数据，而繁重的计算则发生在链下。
一个例子是乐观汇总，它最初由Buterin在2018年提出。一些团队也在构建特定于应用程序的zk-Rollup，并在相同的体系结构设计上进行迭代以满足他们的需求。
2. 一文读懂，XFS中你必须掌握的密码与区块链理论术语
人们对于事物的深刻认知，不是像“如何将大象放进冰箱？”那般，只回答“打开冰箱，把大象放进去，关上冰箱”那么简单。 任何事物都需要一个抽丝剥茧，化整为零的认知过程。 特别是一个新兴的概念和事物，更需要更加细致的了解。
XFS系统是一个分布式文件系统，但它并不是一个单一的框架结构，他 是密码学、区块链、互联网等多种技术手段结合的一个有机整体 ，因此，想要更详细的了解它，我们必须知道一些专业术语的概念。
1.加密网络
加密网络简单来说就是一个公共区块链。在区块链技术诞生之前，互联网网络中的数据传输其实是没有任何加密手段的，黑客一旦截取的其中的数据，那么除非那段数据本身就是密文，否则那些数据就直白地暴露在黑客眼前。
加密网络便是通过区块链技术，由区块链各个节点维护，任何人都可以无需许可加入，更重要的是，整个网络中运转的数据是加密的。XFS系统便是一个典型的加密网络。
2.哈希算法
哈希算法是区块链中用以确保数据完整性和安全性的一个特殊程序。哈希算法采用的是名为“哈希函数”数学关系，结果输出被称为“加密摘要”。加密摘要的特点是任意长度的数据输入后，返回的都是一个唯一且固定长度的值。
哈希函数具备：
基于这些特性，它在保证加密安全时也被用于防篡改，因为即使对散列函数的数据输入进行微小更改也会导致完全不同的输出。这也成为了现代密码学和区块链的主力。
3.分布式账本
区块链就是一个分布式账本，但这个账本不仅仅可以记录交易信息，还可以记录任何数据交互。每个分类帐交易都是一个加密摘要，因此无法在不被检测到的情况下更改条目。这样使得区块链使参与者能够以一种去中心化的方式相互审计。
4.私钥和公钥
私钥和公钥是区块链通过哈希算法形成加密后生成的一组用于解密的“钥匙”。通过对私钥加密，形成公钥，此时，原始信息只能通过私钥进行查看，由用户自己保存，公钥就如同一个房屋地址，用于进行数据交互，是可以公开的。反之，如果对公钥加密，形成私钥，那么就会形成不可篡改的数字签名，因为这个公钥上的签名只有私钥拥有者才能进行创建。
1.节点
节点是一个区块链网络的最基础建设，也是区块链网络和现实连接的物理设备。单个节点拥有许多的功能，例如缓存数据、验证信息或将消息转发到其他节点等。
2.点对点（P2P）网络
区块链所构建的便是去中心化后节点与节点之间的数据交互。传统的互联网数据传输是一种客户端—服务器—客户端的中心辐射模式。点对点网络则更符合“网”这个词，在这个网络中，每个节点都在单一通信协议下运行，以在它们之间传输数据，避免了因为服务器单点故障而引发的网络崩溃。
3.共识验证
区块链的共识验证解决了大量分散的节点意见不统一的问题，以“少数服从多数”的哲学依据，在区块链网络中，更多的节点认可便意味着“共识”，通常而言，区块链网络中超过51%的节点认可的便会被采用和认可。
4.复制证明和时空证明
这两个证明在XFS系统中都可以总称为存储证明。XFS系统的核心功能之一是数据存储，因此，为了证明存储的有效性，便通过复制证明验证数据是否存在节点存储空间中，并通过时空证明验证时间上的持续性。存储提供方如果在储存有效期内能持续提交存储证明，那么他便会获得由XFS系统提供的奖励。
5.冗余策略和纠删码
这是XFS用来平衡数据存储量的两个方式。冗余策略将数据通过多副本的方式备份，确保数据在损坏或丢失后能找回。
纠删码则是确保数据在复制、传输时不会产生过多备份，节省存储空间、提高传输效率。
6.文件分片协议
XFS将文件切分为N个细小的碎片存储在节点当中，这些碎片只要有任意 M个碎片即可恢复出数据，这样只要不同时有 N-M+1 个节点失效就能保证数据完整不丢失。
7.智能合约
XFS中的智能合约是一段程序代码，由于是基于区块链生成的，因此同样继承了区块链不可篡改、可追溯等特点，它能保证双方执行结果的确定性，这也使得XFS网络中的数据交互变得更加可信。
8.Dapp
即去中心化APP，同普通的APP一样具备更加方便快捷的网络接入端口，唯一不同的便是它抛弃了传统APP中心化的特点，这使得Dapp中的数据是归属于用户自身，不用担心隐私泄露、大数据杀熟等问题。
XFS系统是一个开放性平台，用户可以自由的在其中使用、设计、创作各种Dapp。
结语
关于XFS中的理论术语基于篇幅原因是很难详细展开细讲的，这其中涉及到了更多的互联网和区块链专业知识。但通过上面这些简单的解释，相信大家对XFS系统也有了一个比较立体的认知，那么，我们便期待打破传统中心化存储弊端，开船全新存储时代的XFS新一代分布式文件系统吧。
3. 区块链扩容是什么
1分钟了解比特币扩容问题的前世今生。
在比特币诞生之初，比特币的创始人中本聪并没有特意限制区块的大小，区块最大可以达到 32MB。
当时，平均每个区块大小为 1-2KB，有人认为区块链上限过高容易造成计算资源的浪费，还容易发生 DDOS 攻击。因此，为了保证比特币系统的安全和稳定，中本聪决定临时将区块大小限制在 1MB。
那时比特币的用户数量少，交易量也没有那么大，并不会造成区块拥堵。 2013 年至今，比特币价格直线飙升，用户越来越多，比特币网络拥堵、交易费用上升的问题逐渐涌现出来。
比特币社区开始探索如何给比特币“扩容”，即通过修改比特币底层代码，从而达到提高交易处理能力的目的。
4. 当前区块链分片是如何分类的都分成哪几类
区块链分片三大类哦!
公共区块链
私人乐动区块链
共同体育区块链
5. 超详细整理区块链和加密货币行业术语（建议收藏）
比特币词汇表：你需要知道的每一个区块链和加密货币短语
尽管困难重重，区块链技术已成为主流。比特币已成为家喻户晓的词，世界各地的金融机构都投资于加密货币或允许其客户这样做。与此同时，NFT 吸引了各路名人的加入和赞赏。
但尽管如此，区块链技术仍然非常神秘。只有才华横溢的工程师才能真正理解这些——其中许多人是比特币和以太币等加密货币的早期采用者，而对于外行来说可能仍是很困难的。
以下是您可能会觉得有用的区块链术语的词汇表。（所有短语按英文字母顺序排列）
空投（Airdrop）
空投是指公司将加密货币或 NFT 直接放入您的钱包中。 区块链 服务将推出代 币 并空投给曾使用过该服务的用户，而不是首次公开募股。这样做有几个原因：它可以是纯粹的营销，因为空投提高了人们可以投资的代币的意识，或者可以为 DAO 提供治理代币。
最近的一个例子：以太坊名称服务允许用户将他们的钱包号码更改为钱包名称（如 CNET.eth）。去年 12 月，它推出了自己的 ENS 代币，向所有使用该服务的人空投了一定金额。使用以太坊名称服务的人越多，他们被空投的代币就越多——在某些情况下价值数万美元。
山寨币（Altcoin）
任何不是 比特币 或 以太币的加密货币都被称为山寨币（Altcoin） 。有时候也被称为“ shitcoins。 ”
币安（Binance）
世界上最大的 加密货币 交易所，人们在这里购买和交易加密货币。它正在接受美国司法部和美国国税局的逃税和洗钱调查。
区块链（Blockchain）
区块链是“分布式数据库”。简单来说，它是一个去中心化的账本，将信息记录在数字“块”中。一旦一个块被挖掘并添加到链中，它就不能被更改，因此区块链提供了不可更改数据的公共记录。
有许多不同的区块链具有不同程度的去中心化、效率和安全性。许多人拥有自己的加密货币——例如，以太币是一种建立在 以太坊区块 链上的加密货币。
比特币（Bitcoin）
比特币是第一个 加密货币 ，建立在比特币区块链之上。它是由一个人或一群人以中 本聪 的笔名于 2009 年创建的。只能铸造2100 万枚，其中大约1890 万枚已经在流通。
销毁（Burning）
加密货币 通过发送到只能接收而不能发出的钱包而被“烧毁”。销毁机制通常被用来造成通缩影响：流通中的 代币 越少，投资者持有的 代币 就越稀缺。
买跌（Buy the dip）
这是指在价格下跌后购买更多资产。例如，如果价格下跌 10,000 美元，比特币持有者可能会“逢低买入”。
冷钱包（Cold Wallet）
未连接到互联网的加密货币钱包。这些钱包更安全，更不容易受骗。
跨链（Cross-chain）
将数据、代币或资产从一个区块链发送到另一个区块链的能力。这不同于为在多个区块链上工作而构建的“ 多链 ”服务。
密码学（Cryptography）
一种信息加密形式，其中数据只能使用密钥进行解密。使用 工作量证明 协议的 区块链 依赖于解决极其复杂的密码学难题，以便挖掘和验证新区块。
加密货币（Cryptocurrency）
加密货币是 区块链 原生的代 币 。加密货币通常随着每个新区块的开采而铸造。例如，每 挖出 一个新的 以太坊 区块， 都会 获得两个以太币作为对矿工的补偿。
加密货币是一种代 币 。它们的诞生是它们的决定性因素：其他代币是使用构建在区块链之上的平台和应用程序创建的，而加密货币则内置于区块链的协议中。
去中心化应用（Dapps）
去中心化应用程序的缩写。
道（DAO）
一个去中心化的自治组织。DAO 是一个通过共识做出决策的组织：所有 治理代币的 持有者都在组织决策中获得投票权，投票最多的解决方案是 DAO 的行动方案。想象一个去中心化的投资银行，但不是由基金经理做出投资决定，而是由其 治理代币 的持有者投票决定如何投资其国库中的资金。
去中心化交易所（Decentralized exchange）
去中心化交易所用于购买和交易 加密货币 。与典型的交易所不同，这些交易所使用绕过任何中心化权威的点对点交易。其中包括 Uniswap 和 Sushiswap。
去中心化金融（DeFi）
“decentralized finance”的缩写。DeFi 是使用 区块链 技术绕过中心化机构任何金融工具，例如 智能合约 或 DAO 。
钻石手（Diamond Hands）
钻石手是长期或在价格动荡期间持有金融资产的人。
DYOR
“Do Your Own Research”的缩写。
以太币（ETH）
在以太坊区块链上开采的 加密货币 。以太 币 的市值仅次于 比特币 ，但却是一种更常用的加密货币。大多数 山寨币 也是 基于以太坊构建的 ，因此与以太 币挂钩 。大多数 NFT 也建立在以太坊上，这就是为什么以太是 NFT 交易中使用的主要代币。
以太坊（Ethereum）
与 比特币 竞争的区块链。它旨在采用 比特币 开发人员开创的区块链技术，并将其用于更复杂的金融工具，如 智能合约 。
闪贷（Flash loan）
闪电贷是一种 DeFi 工具，允许在没有抵押品的情况下进行贷款。闪电贷允许您借钱购买资产，但前提是可以购买资产并在同一区块内偿还利息。想象一下，使用贷款购买一栋 100 万美元的房子，但只有当您已经排好另一个愿意支付足够费用让您偿还贷款和利息的买家时，贷款才会被批准。
这些贷款使用 智能合约 技术。
FUD
“fear, uncertainty and doubt”的缩写。这可能是合法的，例如人们对代币或 NFT 项目的安全性或合法性或安全性表示担忧，例如鼓励人们出售、降低资产价格的有组织的举动。
Gas
Gas 是您使用 以太坊 网络所要支付的价格。每笔交易都需要支付gas 费 ，这取决于 区块链的 过载程度。每笔交易的价格通常在 50 美元到 500 美元之间，但在网络负载过重时价格可能会飙升。
治理代币（Governance token）
治理代币是赋予所有者对给定项目投票权的加密货币。另请参阅： DAO 。
GWEI
gas 的成本以 GWEI 表示。作为粗略的指导，当 gwei 低于 50 时，gas 会很便宜，而当 gwei 高于 100 时，gas 会很贵。
HODL
“hold”的故意拼写错误，用于鼓励人们在价格下跌期间持有他们的代币。
Layer 1和Layer 2
如果您涉足 加密货币， 您会听说Layer 1和Layer 2解决方案。Layer 1是 区块链 架构本身，而Layer 2是指建立在区块链之上的架构。
例如，以以太坊的高gas成本问题为例。Layer 1解决方案是让 以太坊区块 链更高效，例如通过采用 权益证明 协议。Layer 2解决方案的一个例子是 Immutible X，这是一个建立在以太坊之上的交易所，它使用 智能合约 技术允许无气体、碳中和的交易。
流动性市场（Liquid Market）
流动性市场是一个拥有大量买家和卖家的市场，它允许几乎立即完成买卖订单。 加密货币 市场具有流动性，而 NFT 市场则不然。大多数合法的加密货币可以随时买卖，因为 NFT 交易者需要列出待售物品，希望买家手动购买。
主网（Mainnet）
一个供公众使用的区块链协议将被放入主网。这将它与测试网区分开来，后者更像是区块链协议的测试版发布。
模因币（Memecoins）
许多加密货币旨在提供实用程序或服务为目的。Memecoins 不提供实用前景，纯粹作为投机资产存在。狗狗币是最知名的 ，但还有很多很多。
元掩码（MetaMask）
一种基于浏览器的在线数字钱包，主要用于 以太坊区块链 上的交易。
矿业（Mining）
挖矿是验证交易并将区块添加到区块 链的过程 。这通常涉及解决复杂 密码 问题的强大计算机。至关重要的是，这也是将新的 加密货币 添加到流通中的方式。
矿机（Mining Rig）
为挖掘 加密货币 的特定目的而设置的功能强大的计算机。
矿场（Mining Farm）
全天运行的采矿设备仓库（或房间），用于挖掘 加密货币 。
铸币（Mint）
在区块链上，铸币意味着验证信息并将其作为区块链上的一个块。
“铸造” NFT 意味着在公开发售期间从其创建者那里购买它。“铸币价格”是指它的创造者出售它的价格——例如无聊猿游艇俱乐部的“铸币价格”是 0.08 以太币。在一个集合中的所有 NFT 都被铸造之后，想要接触该集合的交易者需要从 OpenSea 等二级市场购买它们。
多链（Multi-chain）
设计用于多个 区块链 的应用程序或服务。这与 跨链 应用程序和服务不同， 跨链 应用程序和服务旨在将数据或资产从一个区块链发送到另一个区块链。
月球（MOON）
价格的急剧飙升被称为“mooning”或“a moon”。“To the moon（去月球）”是一个常见的短语。
NFT
不可替代的代币（Non-fungible token）。这些是证明数字资产所有权的数字契约。目前，它们与艺术相关，但 NFT 可以证明任何数字的所有权。
链下/链上（Off-Chain/On-chain）
链上是指存在于 区块链 上的东西，链下是指存在于 区块 链之外的东西。 加密货币 是链上货币，法定货币是链下货币。
OpenSea
它是最大的 NFT 市场，专门研究基于 以太坊 的 NFT。（建立在不同区块链上的 NFT 通常在专门的市场上出售。例如，Solana NFT 在 Solanat 上出售。）
Play to Earn（P2E）
Play to Earn (P2E) 游戏 集成了区块链，并以 游戏 内 加密货币 奖励玩家。这些 游戏 中的加密货币可以兑换成比特币或以太币。最突出的例子是 Axie Infinity，玩家可以获得 Smooth Love Potion ($SLP)。
工作量证明（Proof of Work）
工作量证明（POW）是一种共识机制，通过该机制将块添加到区块链中。工作量证明要求矿工解决复杂的 密码学 难题，这需要强大的采矿设备提供大量能源，以验证新的区块链交易。
工作量证明是一种安全且去中心化的共识机制，但效率低下是出了名的。这就是比特币和以太坊区块链的运作方式，尽管以太坊很快就会转向更高效 的权益证明（Proof of Stake） 。
权益证明（Proof of Stake）
面对工作量 证明 的巨大能源需求， 权益 证明（POS）是一种更新的共识机制，可以更有效地挖掘区块。权益证明允许 加密货币 持有者在相关区块 链 上验证新区块。
他们通过抵押他们的 加密货币来 做到这一点。网络用户质押他们的加密货币，如果他们的股份是通过随机算法选择的，他们就有机会验证一个新区块——为此他们将获得更多加密货币形式的奖励。质押的加密货币越多，选择用户验证新区块的机会就越大。
工作证明奖励那些花费最多计算能力来解决密码难题的人，而权益证明奖励那些长期投资加密货币的人。
抽水和倾销（Pump and mp）
抽水和倾销计划涉及对产品的人为刺激，从而导致人们购买并提高其价格。然后，抽水和倾销协调者以高价出售其资产，从而导致价格急剧下跌。
这些存在于传统市场中，但在 加密货币 交易中更为常见，因为微市值加密货币的低流动性使其价格更容易操纵。
地毯拉动（Rug pull）
地毯拉动是指 加密货币 的创造者消失，并带走资金。最近的一个例子是伪造的Squid Game 硬币，尽管这些硬币远非罕见。“地毯”本质上是“骗局”的简写。
中本聪（Satoshi Nakamoto）
比特币 创造者的化名。解释去中心化金融的必要性和解释比特币如何运作的白皮书由中本聪签署，但没有人知道真实的人是谁。据推测，中本聪实际上是几个人。
助记词（Seed Phrase）
当你创建一个 加密货币 钱包时，你会得到一个 12 字的种子短语。每次在新设备上登录钱包时，都需要使用助记词。 永远不要把你的助记词给任何人 。
分片（Sharding）
分片在 区块链上 分配网络负载，允许每秒处理更多事务。这听起来很枯燥，但它非常重要。 以太坊 将在明年整合分片，这将使使用它更便宜，对环境的破坏也更小。
垃圾币（Shitcoin）
Shitcoin 是一种不提供任何效用的 山寨币 ，无论是 memecoin 还是无效的 山寨币 。
丝绸之路（Silk Road）
Silk Road 是一个在线黑市，于 2013 年被 FBI 关闭。这是许多人第一次接触 加密货币的地方 ，因为 比特币 是该网站非法商品的流行支付方式。
智能合约（Smart contract）
智能合约是在满足所需条件时自行执行的数字合约。例如，如果 Wallet X 向 Wallet Y 发送 0.08 ether，Wallet Y 向 Wallet X 发送 NFT Z。它们最常用于自动交易，但也可用于更复杂的用途，例如 快速贷款 。
稳定币（Stable coin）
稳定币是与美元挂钩的加密货币。其中包括 Tether 和 USDC。他们的目的是让 加密货币 交易者将他们的代币保存在加密生态系统中，而不会经历 比特币 和 以太币 价格波动的波动。
质押（Staking）
权益质押是在加密货币钱包中锁定持有资金，从而支持区块链网络运营。从本质上讲，它包括锁定加密货币以获得奖励。在大多数情况下，该流程需要用户使用个人加密钱包参与到区块链活动中。
权益质押的概念与权益证明（PoS）机制密切相关。它被用于许多基于PoS或相类似的其他区块链系统中。
TLT
“think long term”的缩写。
代币（Token）
代币是多种形式的区块链资产。像 比特币 这样的 加密货币 是一种代币。其他类型包括 治理代币 ，它授予持有者在 DAO 或服务中的投票权，或 实用代币 ，其中根据持有的代币数量授予对服务的访问权限。
TXN
交易（transaction）的缩写。
实用代币（Utility Token）
旨在提供某种功能的代币。这些可以是对应用程序、服务或 游戏 的访问。示例包括 Filecoin，它授予对基于区块链的数字存储的访问权限，以及 Link，它连接 了链下 类型数据的智能合约。
虚荣地址（Vanity Address）
由 Ethereum Name Service 等公司提供的个性化钱包地址。它允许您将钱包地址更改为您选择的单词或短语，例如 CNET.eth。
Vaporware
承诺但从未真正进入市场的产品。该术语在 90 年代后期随着最初的互联网繁荣而流行起来，并且由于阴暗的 加密货币 创造者而得到了复兴。
维塔利克·布特林（Vitalik Buterin）
以太坊区块链 背后的创造者。
钱包（Wallet）
加密货币钱包是您可以存储加密货币和 NFT 的地方。这些钱包可以是热钱包或冷钱包——即连接到互联网的浏览器钱包或未连接到互联网的物理硬件。钱包可以读写，这意味着它们可以接收信息，也可以作为签名或在线 ID。
Web 3
Web3 是区块链爱好者想象的互联网的下一次迭代。从互联网发明到 2005 年左右，Web1 是只读互联网。Web2 指的是用户能够制作内容并将其上传到互联网上的出现。Web3 将是一个集成了区块链的互联网。想象一下，将您的社交媒体帖子作为 NFT 拥有，使用像以太币这样的 加密货币 作为通用货币，并将您的钱包作为一种 ID 形式而不是电子邮件/密码组合。
鲸（Whale）
持有大量加密货币的人。
白名单 （ Whitelist）
加密货币 和 NFT 的 预售清单。列入白名单的投资者可以在公开发行前购买资产，有时以折扣价购买。
WAGMI
“we're all going to make it”的缩写。
6. 知链区块链金融应用实践平台成绩怎么算
1. 工作量证明（PoW）
中本聪在2009年提出的比特币（Bitcoin）是区块链技术最早的应用，其采用PoW作为共识算法，其核心思想是节点间通过哈希算力的竞争来获取记账权和比特币奖励。PoW中，不同节点根据特定信息竞争计算一个数学问题的解，这个数学问题很难求解，但却容易对结果进行验证，最先解决这个数学问题的节点可以创建下一个区块并获得一定数量的币奖励。中本聪在比特币中采用了HashCash[4]机制设计这一数学问题。本节将以比特币采用的PoW算法为例进行说明，PoW的共识步骤如下：
节点收集上一个区块产生后全网待确认的交易，将符合条件的交易记入交易内存池，然后更新并计算内存池中交易的Merkle根的值，并将其写入区块头部；
在区块头部填写如表1.1所示的区块版本号、前一区块的哈希值、时间戳、当前目标哈希值和随机数等信息；
表1.1 区块头部信息
随机数nonce在0到232之间取值，对区块头部信息进行哈希计算，当哈希值小于或等于目标值时，打包并广播该区块，待其他节点验证后完成记账；
一定时间内如果无法计算出符合要求的哈希值，则重复步骤2。如果计算过程中有其他节点完成了计算，则从步骤1重新开始。
比特币产生区块的平均时间为10分钟，想要维持这一速度，就需要根据当前全网的计算能力对目标值（难度）进行调整[5]。难度是对计算产生符合要求的区块困难程度的描述，在计算同一高度区块时，所有节点的难度都是相同的，这也保证了挖矿的公平性。难度与目标值的关系为：
难度值=最大目标值/当前目标值 （1.1）
其中最大目标值和当前目标值都是256位长度，最大目标值是难度为1时的目标值，即2224。假设当前难度为，算力为，当前目标值为，发现新区块的平均计算时间为，则
根据比特币的设计，每产生2016个区块后（约2周）系统会调整一次当前目标值。节点根据前2016个区块的实际生产时间，由公式（1.4）计算出调整后的难度值，如果实际时间生产小于2周，增大难度值；如果实际时间生产大于2周，则减小难度值。根据最长链原则，在不需要节点同步难度信息的情况下，所有节点在一定时间后会得到相同的难度值。
在使用PoW的区块链中，因为网络延迟等原因，当同一高度的两个区块产生的时间接近时，可能会产生分叉。即不同的矿工都计算出了符合要求的某一高度的区块，并得到与其相近节点的确认，全网节点会根据收到区块的时间，在先收到的区块基础上继续挖矿。这种情况下，哪个区块的后续区块先出现，其长度会变得更长，这个区块就被包括进主链，在非主链上挖矿的节点会切换到主链继续挖矿。
PoW共识算法以算力作为竞争记账权的基础，以工作量作为安全性的保障，所有矿工都遵循最长链原则。新产生的区块包含前一个区块的哈希值，现存的所有区块的形成了一条链，链的长度与工作量成正比，所有的节点均信任最长的区块链。如果当某一组织掌握了足够的算力，就可以针对比特币网络发起攻击。当攻击者拥有足够的算力时，能够最先计算出最新的区块，从而掌握最长链。此时比特币主链上的区块大部分由其生成，他可以故意拒绝某些交易的确认和进行双花攻击，这会对比特币网络的可信性造成影响，但这一行为同样会给攻击者带来损失。通过求解一维随机游走问题，可以获得恶意节点攻击成功的概率和算力之间的关系：
图1.1 攻击者算力与攻击成功概率
2. 权益证明（PoS）
随着参与比特币挖矿的人越来越多，PoW的许多问题逐渐显现，例如随着算力竞争迅速加剧，获取代币需要消耗的能源大量增加，记账权也逐渐向聚集了大量算力的“矿池”集中[6-9]。为此，研究者尝试采用新的机制取代工作量证明。PoS的概念在最早的比特币项目中曾被提及，但由于稳健性等原因没被使用。PoS最早的应用是点点币（PPCoin），PoS提出了币龄的概念，币龄是持有的代币与持有时间乘积的累加，计算如公式（1.4）所示。利用币龄竞争取代算力竞争，使区块链的证明不再仅仅依靠工作量，有效地解决了PoW的资源浪费问题。
其中持有时间为某个币距离最近一次在网络上交易的时间，每个节点持有的币龄越长，则其在网络中权益越多，同时币的持有人还会根据币龄来获得一定的收益。点点币的设计中，没有完全脱离工作量证明，PoS机制的记账权的获得同样需要进行简单的哈希计算：
其中proofhash是由权重因子、未消费的产出值和当前时间的模糊和得到的哈希值，同时对每个节点的算力进行了限制，可见币龄与计算的难度成反比。在PoS中，区块链的安全性随着区块链的价值增加而增加，对区块链的攻击需要攻击者积攒大量的币龄，也就是需要对大量数字货币持有足够长的时间，这也大大增加了攻击的难度。与PoW相比，采用PoS的区块链系统可能会面对长程攻击（Long Range Attack）和无利害攻击（Nothing at Stake）。
除了点点币，有许多币也使用了PoS，但在记账权的分配上有着不同的方法。例如，未来币（Nxt）和黑币（BlackCion）结合节点所拥有的权益，使用随机算法分配记账权。以太坊也在逐步采用PoS代替PoW。
3. 委托权益证明（DPoS）
比特币设计之初，希望所有挖矿的参与者使用CPU进行计算，算力与节点匹配，每一个节点都有足够的机会参与到区块链的决策当中。随着技术的发展，使用GPU、FPGA、ASIC等技术的矿机大量出现，算力集中于拥有大量矿机的参与者手中，而普通矿工参与的机会大大减小。
采用DPoS的区块链中，每一个节点都可以根据其拥有的股份权益投票选取代表，整个网络中参与竞选并获得选票最多的n个节点获得记账权，按照预先决定的顺序依次生产区块并因此获得一定的奖励。竞选成功的代表节点需要缴纳一定数量的保证金，而且必须保证在线的时间，如果某时刻应该产生区块的节点没有履行职责，他将会被取消代表资格，系统将继续投票选出一个新的代表来取代他。
DPoS中的所有节点都可以自主选择投票的对象，选举产生的代表按顺序记账，与PoW及PoS相比节省了计算资源，而且共识节点只有确定的有限个，效率也得到了提升。而且每个参与节点都拥有投票的权利，当网络中的节点足够多时，DPoS的安全性和去中心化也得到了保证。
4. 实用拜占庭容错算法（PBFT）
在PBFT算法中，所有节点都在相同的配置下运行，且有一个主节点，其他节点作为备份节点。主节点负责对客户端的请求进行排序，按顺序发送给备份节点。存在视图（View）的概念，在每个视图中，所有节点正常按照处理消息。但当备份节点检查到主节点出现异常，就会触发视图变换（View Change）机制更换下一编号的节点为主节点，进入新的视图。PBFT中客户端发出请求到收到答复的主要流程如图4.1所示[10] [11]，服务器之间交换信息3次，整个过程包含以下五个阶段：
图4.1 PBFT执行流程
目前以PBFT为代表的拜占庭容错算法被许多区块链项目所使用。在联盟链中，PBFT算法最早是被Hyper ledger Fabric项目采用。Hyperledger Fabric在0.6版本中采用了PBFT共识算法，授权和背书的功能集成到了共识节点之中，所有节点都是共识节点，这样的设计导致了节点的负担过于沉重，对TPS和扩展性有很大的影响。1.0之后的版本都对节点的功能进行了分离，节点分成了三个背书节点(Endorser)、排序节点(Orderer)和出块节点(Committer)，对节点的功能进行了分离，一定程度上提高了共识的效率。
Cosmos项目使用的Tendermint[12]算法结合了PBFT和PoS算法，通过代币抵押的方式选出部分共识节点进行BFT的共识，其减弱了异步假设并在PBFT的基础上融入了锁的概念，在部分同步的网络中共识节点能够通过两阶段通信达成共识。系统能够容忍1/3的故障节点，且不会产生分叉。在Tendermint的基础上，Hotstuff[13]将区块链的块链式结构和BFT的每一阶段融合，每阶段节点间对前一区块签名确认与新区块的构建同时进行，使算法在实现上更为简单，Hotstuff还使用了门限签名[14]降低算法的消息复杂度。
5. Paxos与Raft
共识算法是为了保障所存储信息的准确性与一致性而设计的一套机制。在传统的分布式系统中，最常使用的共识算法是基于Paxos的算法。在拜占庭将军问题[3]提出后，Lamport在1990年提出了Paxos算法用于解决特定条件下的系统一致性问题，Lamport于1998年重新整理并发表Paxos的论文[15]并于2001对Paxos进行了重新简述[16]。随后Paxos在一致性算法领域占据统治地位并被许多公司所采用，例如腾讯的Phxpaxos、阿里巴巴的X-Paxos、亚马逊的AWS的DynamoDB和谷歌MegaStore[17]等。这一类算法能够在节点数量有限且相对可信任的情况下，快速完成分布式系统的数据同步，同时能够容忍宕机错误（Crash Fault）。即在传统分布式系统不需要考虑参与节点恶意篡改数据等行为，只需要能够容忍部分节点发生宕机错误即可。但Paxos算法过于理论化，在理解和工程实现上都有着很大的难度。Ongaro等人在2013年发表论文提出Raft算法[18]，Raft与Paxos同样的效果并且更便于工程实现。
Raft中领导者占据绝对主导地位，必须保证服务器节点的绝对安全性，领导者一旦被恶意控制将造成巨大损失。而且交易量受到节点最大吞吐量的限制。目前许多联盟链在不考虑拜占庭容错的情况下，会使用Raft算法来提高共识效率。
6. 结合VRF的共识算法
在现有联盟链共识算法中，如果参与共识的节点数量增加，节点间的通信也会增加，系统的性能也会受到影响。如果从众多候选节点中选取部分节点组成共识组进行共识，减少共识节点的数量，则可以提高系统的性能。但这会降低安全性，而且候选节点中恶意节点的比例越高，选出来的共识组无法正常运行的概率也越高。为了实现从候选节点选出能够正常运行的共识组，并保证系统的高可用性，一方面需要设计合适的随机选举算法，保证选择的随机性，防止恶意节点对系统的攻击。另一方面需要提高候选节点中的诚实节点的比例，增加诚实节点被选进共识组的概率。
当前在公有链往往基于PoS类算法，抵押代币增加共识节点的准入门槛，通过经济学博弈增加恶意节点的作恶成本，然后再在部分通过筛选的节点中通过随机选举算法，从符合条件的候选节点中随机选举部分节点进行共识。
Dodis等人于1999年提出了可验证随机函数（Verifiable Random Functions，VRF）[19]。可验证随机函数是零知识证明的一种应用，即在公私钥体系中，持有私钥的人可以使用私钥和一条已知信息按照特定的规则生成一个随机数，在不泄露私钥的前提下，持有私钥的人能够向其他人证明随机数生成的正确性。VRF可以使用RSA或者椭圆曲线构建，Dodis等人在2002年又提出了基于Diffie-Hellman 困难性问题的可验证随机函数构造方法[20]，目前可验证随机函数在密钥传输领域和区块链领域都有了应用[21]。可验证随机函数的具体流程如下：
在公有链中，VRF已经在一些项目中得到应用，其中VRF多与PoS算法结合，所有想要参与共识的节点质押一定的代币成为候选节点，然后通过VRF从众多候选节点中随机选出部分共识节点。Zilliqa网络的新节点都必须先执行PoW，网络中的现有节点验证新节点的PoW并授权其加入网络。区块链项目Ontology设计的共识算法VBFT将VRF、PoS和BFT算法相结合，通过VRF在众多候选节点中随机选出共识节点并确定共识节点的排列顺序，可以降低恶意分叉对区块链系统的影响，保障了算法的公平性和随机性。图灵奖获得者Micali等人提出的Algorand[22]将PoS和VRF结合，节点可以采用代币质押的方式成为候选节点，然后通过非交互式的VRF算法选择部分节点组成共识委员会，然后由这部分节点执行类似PBFT共识算法，负责交易的快速验证，Algorand可以在节点为诚实节点的情况下保证系统正常运行。Kiayias等人提出的Ouroboros[23]在第二个版本Praos[24]引入了VRF代替伪随机数，进行分片中主节点的选择。以Algorand等算法使用的VRF算法为例，主要的流程如下：
公有链中设计使用的VRF中，节点被选为记账节点的概率往往和其持有的代币正相关。公有链的共识节点范围是无法预先确定的，所有满足代币持有条件的节点都可能成为共识节点，系统需要在数量和参与度都随机的节点中选择部分节点进行共识。而与公有链相比，联盟链参与共识的节点数量有限、节点已知，这种情况下联盟链节点之间可以通过已知的节点列表进行交互，这能有效防止公有链VRF设计时可能遇到的女巫攻击问题。
7. 结合分片技术的公式算法
分片技术是数据库中的一种技术，是将数据库中的数据切成多个部分，然后分别存储在多个服务器中。通过数据的分布式存储，提高服务器的搜索性能。区块链中，分片技术是将交易分配到多个由节点子集组成的共识组中进行确认，最后再将所有结果汇总确认的机制。分片技术在区块链中已经有一些应用，许多区块链设计了自己的分片方案。
Luu等人于2017年提出了Elastico协议，最先将分片技术应用于区块链中[25]。Elastico首先通过PoW算法竞争成为网络中的记账节点。然后按照预先确定的规则，这些节点被分配到不同的分片委员会中。每个分片委员会内部执行PBFT等传统拜占庭容错的共识算法，打包生成交易集合。在超过的节点对该交易集合进行了签名之后，交易集合被提交给共识委员会，共识委员会在验证签名后，最终将所有的交易集合打包成区块并记录在区块链上。
Elastico验证了分片技术在区块链中的可用性。在一定规模内，分片技术可以近乎线性地拓展吞吐量。但Elastico使用了PoW用于选举共识节点,这也导致随机数产生过程及PoW竞争共识节点的时间过长，使得交易延迟很高。而且每个分片内部采用的PBFT算法通讯复杂度较高。当单个分片中节点数量较多时，延迟也很高。
在Elastico的基础上，Kokoris-Kogias等人提出OmniLedger[26]，用加密抽签协议替代了PoW选择验证者分组，然后通过RandHound协议[27]将验证者归入不同分片。OmniLedger。OmniLedger在分片中仍然采用基于PBFT的共识算法作为分片中的共识算法[28]，并引入了Atomix协议处理跨分片的交易，共识过程中节点之间通信复杂度较高。当分片中节点数量增多、跨分片交易增多时，系统TPS会显著下降。
Wang等人在2019年提出了Monoxide[29]。在PoW区块链系统中引入了分片技术，提出了连弩挖矿算法（Chu ko-nu mining algorithm），解决了分片造成的算力分散分散问题，使得每个矿工可以同时在不同的分片进行分片，在不降低安全性的情况下提高了PoW的TPS。
7. 以太坊的“分片”是指什么
“分片”的大致思路是：将区块链网络中的每个区块变为一个子区块链，子区块链中可以容纳若干（目前为 100 个）打包了交易数据的 Collation（大概可以称为“校验块”，为了在分片的情景中将其与区块的概念区分开），这些 Collation 最终组成一个在主链上区块；因为这些 Collation 是整体作为区块存在的，所以其数据必定是全部由某个特定的矿工所打包生成，本质上和现有协议中的区块没有区别，所以不再需要增加额外的网络确认。这样，每个区块的交易容量就大概扩大了 100 倍；而且这种设计还有利于未来的继续扩展。整个扩展计划目前也被大致分为 4 个阶段；本文所介绍的仅仅是第一阶段的相关实现细节。转自简书。数字货币交易所币汇
8. 公链领域寡头竞争，且看Vision如何搅局
比特币已成为图腾，以太坊是当下改变互联网运行模式的区块链基础设施，但以太坊也会被改变。中本聪2008年发明比特币的时候，区块链只是为了保证比特币系统稳定运行的技术手段。Vitalik Buterin 2013年创造以太坊，区块链才真正独立于比特币，成为改变互联网运行模式的下一代网络技术。
区别于比特币更多突出货币属性，以太坊开始发展为新的数字网络，可以通过智能合约部署一系列应用和交易的区块链网络系统。但是，以太坊取得成功的同时，种种缺陷也开始暴露：费用高、效率低、偏离去中心化初衷等等。竞争者们开始出现，整体可以归类为“替代”和“继承和改良”两种路线。
2021年，公链生态发展进入了爆发期，多链世界从理想走向了现实。据 Footprint Analytics 数据统计，目前累计已收录的公链数量有86条，对比2021年初的11条，数量增长近7倍。几乎所有公链解决方案的目标，都是希望能处理比以太坊更多的交易，并且速度更快，价格更便宜。这些公链，或从技术入手，或从生态入手，或从与传统金融结合入手，或从新兴风向入手，在不可能三角中取侧重点，各显神通，也是乱象丛生。迈入1月，Solana、XX、Arbitrum等多条公链/Layer2出现停止出块的网络宕机现象，以太坊侧链Poygon则出现严重拥堵现象，用户反映长时间内无法发起交易或提币。上述公链多以「高性能」作为主打口号，但却在相近时间内不约而同开始「罢工」。在此之前，Solana、Arbitrum、BSC、Fantom也已多次暴露出类似问题。新公链集体停摆，反映的是一场广泛存在、影响深远的基础设施危机。
危机之中，机会窗口也在显现
3月15日，Vision上线，这是一个高性能公链项目，每个分片都相当于一条独立的区块链，但不同分片之间具有信息交互和相互转账的能力，使多个分片能连成一个一致的网络。致力于建造一个新一代区块链网络：以分片架构为基础，实现高可扩展性、安全、低能耗的区块链。除了分片技术，Vision还具有一些独特的功能，旨在解决其他区块链协议面临的挑战。
深度分片系统：深度分片，是包括对网络、交易和状态的多层分片，再加上引入路由协议，让区块数据能通过最短路径传输到目的地，在此基础上，还可以允许小节点的加入，最大限度地保证了去中心化程度。
共识协议：Vision实际上是采用的共识机制，主要是对PBFT 做了大量改良。此次的共识协议有验证者和领导者，每次通讯都需要向所有验证器和节点广播，节点越多，通讯复杂度以倍数级别上升。改良后算法领导者运行一个多重签名的签名过程来收集验证者的投票，大大降低了通信的复杂度。
分布式随机生成：Vision巧妙地结合了 VRF（可验证随机函数）+ 和 VDF（可验证延迟函数）的密码学特性。在这一协议里，所有验证者先生产随机数，再由领导者对随机数进行二次计算，这样的过程保证了恶意节点无法提前预测或干扰随机数的结果，并且整个过程复杂度低，可以在短时间内完成。
跨链互操作性：引入了 Kademlia，大大减小了跨片交易的网络开销。
新公链生态内循环逐步完善，资产解耦趋势初显：新公链以及诸多概念板块和比特币的资产解耦已愈趋明显，生态的成熟完善和用户圈层的独立性，使它们突破了和比特币价格变动的强关联。但新公链的踊跃是对区块链现有架构的进化而不是对原生系统的否定，正如生产力创新、生产关系透明和充分竞争自由是加密世界发展的原动力。
9. 什么是区块链扩容
扩容，是当某个容器或承载物不足以支撑或承载现有事物需求时，我们通过扩大容器的容量或承载物的体积来满足日益增长的需求，从而缓解当前容器或承载物所受压力的一种手段。
在比特币诞生之初比特币创始人中本聪并没有特意限制区块的大小，区块最大可以达到32MB，当时平均每个区块大小为1~2KB。
时比特币用户少，交易量也没有那么大，并不会造成区块拥堵，然而2013年至今随着比特币价格的直线上升，用户越来越多因此造成比特币网络拥堵，用户交易费用上升的问题逐渐涌现出来。
到现在，比特币区块链上最高时有几十万笔交易积压，比特币的平均交易费用比 2010 年 9 月上涨了 376 倍，每秒 7 笔交易的处理速度已经明显无法满足用户需求，比特币社区开始探索如何给比特币“扩容”。
通过修改比特币底层代码，从而达到提高交易处理能力的目的。
比特币扩容本身发展和设计方案有两种，即第一层和第二层扩容技术。
· 第一层扩容技术即改进区块链自身，把区块链自身变得更快、容量变得更大，总的来说就是改变区块链共识部分的内容。
· 第二层扩容技术目的是把计算移到链下，即通过侧链的技术加以解决问题。
扩容协议及结局
扩容协议一般需要矿工们的支持，大致可以分为修改区块大小、软分叉、硬分叉、隔离见证等方式。
以比特币举例：
比特币现在分裂成为大区块Bitcoin Cash(BCH)和隔离见证。隔离见证现在是市场上公认的比特币，而大区块币被冠名为比特现金。可以预见的往后的发展方向，比特币将会以链下交易为主。包括闪电网络、侧链。这两个新东西目前不成熟，但是被很多人寄予厚望的。
比特币将会大量发展隔离见证交易，并在隔离见证的基础上做更多的衍生技术。最有可能是以技术推动比特币往前发展。
比特现金将会以链上交易为主，重点发展货币功能，以降低交易摩擦为主要方式，以获利更广泛的链上用户量为主要发展方向。
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