本文是 Blockchain Sharding（区块链分片技术）系列的第一篇。阅读完本文之后，您将了解为何 Sharding（分片）是通往区块链协议未来的大方向、当前分片方案的构建方式、所有分片协议面临的共同挑战、以及如何解决这些挑战等内容。本系列中的第二篇将探讨更为高级的主题，如数据可用性、数据有效性等内容。

众所周知，本文写作之时，在以太坊这一最常用的通用区块链上，主链每秒所能处理的交易量不到 20 笔。由于这种局限性，再加上以太坊网络的受欢迎程度，带来的是高昂的 Gas 费用（即用户在网络中执行某笔交易所需付出的手续费）和很长的交易确认时间；根据 ETH Gas Station，尽管当前每 10～20 秒就能产生一个新的区块，但每笔交易被打包进入区块所需的时间却要 1分 12 秒。低吞吐量、高价格和高延迟是当前以太坊面临的主要问题。

以太坊网络低吞吐量的主要原因是什么？原因是网络中的每个节点都需要处理所有交易。开发者已经提出了很多在解决协议层吞吐量问题的方案，这些解决方案基本可以分为两类：一类是将所有计算委托给一小组强大的节点来完成，另一类是让网络中的每个节点都只需处理所有工作中的一部分。

前一种方法的一个极端例子就是只通过一个节点来处理所有交易的 Thunder，该平台声称可以实现每秒处理1200笔交易，比以太坊网络提高了100倍（在此我并不是为 ThunderCore 背书，也不想证明其结论的有效性）。还有 Algorand、SpaceMesh、Solana 等都属于前一种解决方案，通过对共识协议和区块链自身的结构进行各种改进，以此来处理更多的交易，但这种方式存在限制，即单个机器能处理的交易量（尽管很大也总）是有限的。

后一种方式就是 Sharding（分片），即将网络中的工作分摊给所有参与的节点。这就是当前以太坊基金会（EF）计划扩展以太坊网络的方式。截至目前，有关分片的完整技术规范还没有公布。

Near 协议也在开发分片。Near 团队包括三位前 MemSQL 的工程师，负责开发分片、跨片区交易和分布式参与（distributed JOIN），还有五位前谷歌工程师，都具有丰富的分布式系统工程经验。

本文中我将总结区块链分片的核心理念，这是包括 Near 和其它大多数分片协议的基础。后续的文章将列举分片技术中更高阶的议题。

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