以太坊要確認記賬

區塊鏈的鏈分類

區塊鏈目前可以分為四類：公鏈，私鏈，聯盟鏈以及側鏈。北京木奇移動技術有限公司，專業的區塊鏈外包開發公司，歡迎洽談合作。下面帶大家了解區塊鏈這幾個鏈各自的特點以及如何應用，希望對大家有所幫助。

目前區塊鏈分為三類，其中混合區塊鏈和私有區塊鏈可視為：廣義私有鏈，公共區塊鏈公共區塊鏈。意味著世界上任何個人或團體都可以發送交易，交易可以由區塊鏈有效確認，任何人都可以參與其共識過程。

第二種：私有鏈，有點像一個屬於個人或公司的私有賬本。4私有鏈只對個人企業內部開放，效率會比公有鏈要高很多。5第三種：聯盟鏈，有點像一個由多個公司組成的聯盟。

聯盟鏈(ConsortiumBlockchain)參與區塊鏈的節點是事先選擇好的，對特定的組織或團體開放。R3CEV是聯盟鏈的代表。聯盟鏈對特定的組織團體開放，是指參與區塊鏈的節點是事先選擇好的，節點間很可能有很好的網路連接。

私鏈是在一個群體內部建立起來的。系統的運行規則根據小組的要求設定，在保留區塊鏈的真實性和部分去中心化的同時，一定程度上限制了修改或讀取許可權。

第三個是私有鏈，是指一個公司和單位內部採用分布式記賬，我們看這三種分類其實就是按照管理中心的形態進行分類的。區塊鏈特徵去中心化。

D. 以太坊的「分片」是指什麼

寫在文前：視頻版本和文字版本略有不同，想要看我深情並茂演繹，請看視頻版本 (喵懂區塊鏈22期|分片（Sharding）：以太坊太慢，「盤」他！)，思維邏輯怪，請看文案加長版。

最近以太坊由於君士坦丁堡升級（Constantinople）而出現了壓倒性的積極走勢，而以太坊的升級之路則猶如升級打怪一般，落入了rabbithole，誰也不知道這洞有多深。既然是「路漫漫其修遠兮」，則把腳下的每一步走好走准，則成了至關重要的點。攻破這一難點之後，以太坊的下一技術難點---Sharding分片，則又被擺到了檯面上。本期《喵懂區塊鏈》會帶大家走進讓以太坊快起來的法寶--- Sharding分片。

什麼是sharding分片？

分片技術其實並不是什麼新概念，起初是針對大型中心資料庫提出的優化方案，具體來說就是將大型資料庫中的數據劃按照某種規則分成很多數據分片（shard），再將這些數據分片分別存放在不同的伺服器中，以減小每個伺服器的數據訪問壓力，從而提高整個資料庫系統的性能。

我們舉一個通俗的小例子：

比如我們平時經常使用的美團，滴滴打車等軟體，就可以按照「城市」來進行分片，由於不同城市的數據不需要互通，就可以將不同城市的數據存放在不同資料庫中，這樣既可以把資料庫伺服器部署到離對應城市最近的節點上，還可以提高訪問速度，何樂而不為呢？！

從上面的例子中，我大家應該對分片的概念有了初步了解，那麼對應到區塊鏈場景中來說，分片又是怎麼樣的呢？

以以太坊分片為例，在原有的單鏈系統中，公鏈整體的性能取決於單個節點的性能，進行分片之後，每個節點只需要承當全網部分工作，各個分片並行工作，按照Vitalik的話來說，each shard is like a separate galaxy每個分片都像是獨立的小宇宙，這樣效率自然噌噌噌提升！原本以太坊鏈全網TPS約為20，現在若增加到100個分片，那麼全網TPS可以提升至2000，同理，全網容量也將提升至原來的100倍。

「每個節點只需要承擔全網部分工作」，這就會引出幾大問題，1.怎麼確定這個節點是負責哪個分片的工作？2.哪些交易應該歸類到哪些分片當中去？3.每個節點是否只需要儲存自己所在分片的交易信息（賬本）？

根據以上問題的實現與否，我們可以將分片依次分為三種類型：網路分片，交易分片，狀態分片。

網路分片：如何將全網節點劃分到不同分片當中去。

交易分片：如何將全網交易劃分到不同分片當中去。

狀態分片：如何讓各個節點只維護各自分片內的賬本，但又不影響整個系統的安全性。

主鏈和分片鏈的區別和聯系？

分片的類型我們已經明白了，那麼主鏈（Main chain）和分片鏈（shard chain）有什麼不同呢？

向左轉|向右轉

以太坊分片的實現是一個漫長的過程，就連Vitalik自己也說將會分階段來逐步實現，分片到底能不能從理論走向實踐，我們還是小小期待一下吧。

E. 世鏈礦業|以太坊個人挖礦一天賺多少收益受到哪方面的影響

以太坊挖礦收益受到多個因素影響，主要取決於以太坊的價格、挖礦設備效率和市場波動。以太坊作為區塊鏈技術的核心，每一筆交易都需要有人來記賬，參與者因此獲得報酬。

目前，以太坊價格穩定在2000美元左右，一台專業設備每日大概能產生124元收入。然而，在計算實際收益時，應扣去電費和機器損耗等成本，這樣每日純收益約為80元。若市場價格上漲，挖礦收入相應增加；反之，收入減少。

以太坊的挖礦過程涉及區塊的產生和難度調節。區塊產生時間約為13秒，挖礦難度與區塊產出相關聯。因此，挖礦設備的利潤與區塊難度成反比。隨著難度增加，設備利潤會相應減少。

在選擇以太坊礦機時，設備性能至關重要。礦工在決策前需綜合考慮，不僅看重收益，還需評估成本承受能力、設備噪音等問題。選擇適合自己的礦機是實現挖礦成功的關鍵。

F. Quorum介紹（二）：Quorum共識

我們知道，公共區塊鏈是一個開放的社區，任何人都能夠成為一個節點加入網路，在網路中計算，提交交易到鏈上等，因此公鏈是沒有信任基礎的，所以公鏈的共識第一要義就是證明交易的合法性和真實性，防止惡意成員的搗亂，效率不是第一要義。

與公鏈的環境不同，有準入門檻的企業鏈或者聯盟鏈鏈上的所有成員在加入時實際上是已經獲得了某些認可和許可的，因此企業鏈/聯盟鏈上的成員是有一定信任基礎的。在企業級鏈上我們沒有必要使用POW或者POS這種浪費算力或者低效的交易共識。

Quorum提供了多種共識供用戶採用：

在講Raft前，有必要提一下Paxos演算法，Paxos演算法是Leslie Lamport於1990年提出的基於消息傳遞的一致性演算法。然而，由於演算法難以理解，剛開始並沒有得到很多人的重視。其後，作者在八年後，也就是1998年在ACM上正式發表，然而由於演算法難以理解還是沒有得到重視。而作者之後用更容易接受的方法重新發表了一篇論文《Paxos Made Simple》。

可見，Paxos演算法是有多難理解，即便現在放到很多高校，依然很多學生、教授都反饋Paxos演算法難以理解。同時，Paxos演算法在實際應用實現的時候也是比較困難的。這也是為什麼會有後來Raft演算法的提出。

Raft是實現分布式共識的一種演算法，主要用來管理日誌復制的一致性。它和Paxos的功能是一樣，但是相比於Paxos，Raft演算法更容易理解、也更容易應用到實際的系統當中。而Raft演算法也是聯盟鏈採用比較多的共識演算法。

Raft一共有三種角色狀態：

每個節點上都有一個倒計時器 (Election Timeout)，時間隨機在 150ms 到 300ms 之間。有幾種情況會重設 Timeout：

在分布式系統中，「時間同步」是一個很大的難題，因為每個機器可能由於所處的地理位置、機器環境等因素會不同程度造成時鍾不一致，但是為了識別「過期信息」，時間信息必不可少。

Raft演算法中就採用任期（Term）的概念，將時間切分為一個個的Term（同時每個節點自身也會本地維護currentTerm），可以認為是邏輯上的時間，如下圖。

每一任期的開始都是一次領導人選舉，一個或多個候選人（Candidate）會嘗試成為領導（Leader）。如果一個人贏得選舉，就會在該任期（Term）內剩餘的時間擔任領導人。在某些情況下，選票可能會被評分，有可能沒有選出領導人（如t3），那麼，將會開始另一任期，並且立刻開始下一次選舉。Raft 演算法保證在給定的一個任期最少要有一個領導人。

特殊情況的處理

在以太坊中節點本身並沒有角色，因此在使用Raft共識時，我們稱leader節點為挖礦節點：

Raft共識機制本身保證了同一時間點最多隻有一個leader，因此用在以太坊模型下也只會有一個出塊者，避免了同時出塊或者算力浪費的情況。

在單筆交易(transaction)層級Quorum依然沿用了Ethereum的p2p傳輸機制，只有在塊(block)層級才會使用Raft的傳輸機制。

其中需要注意到一點，在以太坊中一個節點收到塊以後就會立刻記賬，而在Quorum模型中，一個塊的記錄必須遵從Raft協議，每個節點從leader處收到塊以後必須報告給leader確認收到以後，再由leader通知各個節點進行數據提交（記錄）

在Quorum模型中新塊的信息是很有可能和已有塊的header信息不符的，最容易發生這種情況的就是選舉人更替(挖礦節點更替)，具體描述如下：

假設有兩個節點，node1和node2，node1是現有的leader，現有鏈的最新區塊是0xbeda，它的父區塊是0xacaa

對塊「Extends」或者「No-op」的標記是在更上層完成的，並不由raft本身log記錄機制實現。因為在raft內部，信息並不分為有效或無效，只有在區塊鏈層面才會有有效區塊和無效區塊的含義。

需要注意的是，Quorum的這種記賬機制和本身Ethereum的LVC（最長鏈機制）是完全不一樣的

Quorum的出塊頻率默認是50ms一個塊，可以通過 --raftblocktime 參數進行設置

投機性出塊並不是以太坊Raft共識嚴格必須的核心機制之一，但是是提高出塊效率的有效方式。

一個塊從產生到實際被記錄賬本，走完整個raft流程實際上是需要耗費一定時間的。如果我們在上一個塊被計入賬本之後才開始產生下一個塊，那麼一筆交易想要成功被記錄需要耗費較多的時間。

而在投機性(speculative minting)出塊中，我們允許一個新塊在它的父塊被記錄之前就產生。依次類推，在一段時間內，實際上會產生「投機鏈（speculative chain）」，在祖先塊沒有被記錄進賬本之前，一個一個新塊已經依據先後關系組成了一條臨時鏈片段，等待被記錄。

對於已經被記錄進投機塊的交易，我們會在交易池中標記為「proposed transaction」

在之前我們說過，raft機制中是存在兩個挖礦節點比賽出塊和記賬的可能的，因此，一條 speculative chain 中間的某一個塊很有可能不會被記錄到賬本中。在這種情況下我們也會把交易池中的交易狀態修改回來。( InvalidRaftOrdering event)

目前，Quorum並沒有對speculative chain的長度做限制，但在它的未來規劃中有講這一點作為一個性能優化項加入開發進程，最後能夠讓一個挖礦節點即使在raft共識層沒有連接上，它也可以離線一直出塊，產生自己的speculative chain。

一條speculative chain有以下幾個部分構成：

在塊傳輸上我們使用etcd Raft默認的http傳輸，當然使用Ethereum的p2p傳輸也是可以的，但是Quorum團隊在測試階段發現，高負載的狀態下，ETH p2p的性能沒有raft p2p性能好。

Quorum使用50400埠作為Raft 傳輸層的默認監聽埠，也可以通過 --raftport 參數自行設置。

一個集群默認的最大節點個數是25，可以通過 --maxpeers N 來設置，N是你的最大節點個數。

Quorum的IBFT其實就是PBFT，只不過摩根大通把它自己實現的PBFT叫做IBFT，所以IBFT的基本原理與PBFT是一樣的，所不同的是,IBFT中把出塊和共識的三階段結合在了一起。

Istanbul BFT修改自PBFT演算法，包括三個階段： PRE-PREPARE 、 PREPARE 以及 COMMIT 。在 N 個節點的網路中，這個演算法可以最多容忍 F 個出錯節點，其中 N=3F+1 。

Istanbul BFT演算法中的區塊是確定的，意味著鏈沒有分叉並且合法的區塊一定是在鏈中。為了防止一個惡意節點生成不同的鏈，在把區塊插入進鏈 之前 ，每一個validator必須把 2F + 1 個 COMMIT 簽名放進區塊頭的 extraData 欄位。因此，區塊是可以自我驗證的（因為有簽名）並且輕客戶端也支持。

然而動態的 extraData 也會造成區塊的hash計算問題。因為一個區塊可以被不同的validator驗證，所以會有不同的簽名，所以同一個區塊會有不同的hash。解決的方案是，計算區塊hash的時候把 COMMIT 簽名排除在外。因此我們任然可以在保證block hash一致性的同時進行共識驗證。

由於Ethereum POA共識在網上已經有大量介紹，筆者這里就不多做詳細介紹，只對重要特點和POA的工作流程做大致梳理和介紹

G. 是時候來搞懂什麼是以太坊挖礦了

以太坊挖礦近年來備受關注，隨著價格突破新高和「頭礦」項目的流行，更多人開始理性看待挖礦，特別是具有長期增值價值和穩定收益的以太坊挖礦。近期，許多人對顯卡挖礦、以太坊挖礦的原理、顯卡與ASIC礦機的區別、以太坊生態為何使用顯卡挖礦、當前投資邏輯、以太坊2.0對挖礦的影響以及挖礦風險等方面產生了濃厚興趣。

挖礦是通過計算機CPU、GPU或專業礦機參與網路記賬，根據記賬形成工作量證明（POW）以獲得區塊獎勵的過程。顯卡礦機由計算機顯卡組裝而成，主要硬體包括顯卡、主板、電源、硬碟、CPU、內存、延長線、轉接線、顯示器、滑鼠、鍵盤等。顯卡礦機需要配置PC運行挖礦程序，其中顯卡性能決定挖礦速度和算力，主板和電源影響礦機運行的穩定程度。

ASIC礦機採用集成電路（晶元）作為算力核心，集成特定加密貨幣演算法，運算效率更高，通常支持單一演算法，只挖特定幣種。相比之下，顯卡礦機雖算力略低，維護難度大，但能挖多種幣種，且殘值較高。

以太坊網路之所以以顯卡挖礦為主，是因為其特殊挖礦機制和DAG文件存儲需求。ETH引入Dagger-Hashimoto演算法後，DAG文件大小逐年增長，顯卡的超大顯存對容納DAG文件優勢明顯。因此，目前在以太坊生態中顯卡礦機占據主導地位。

投資顯卡挖礦需考慮以太坊生態價值、ETH鎖倉量增長、去中心化金融普及、DeFi交易量增加等因素。ETH生態不斷增長和價格上漲，以及顯卡的高殘值和較短回本周期，增強了礦工投資顯卡挖礦的決心。

以太坊2.0升級預計需數年時間，PoW鏈並入PoS鏈前，礦工仍可正常挖礦。幣價下跌和挖礦難度暴漲是顯卡挖礦的主要風險，但通過套保工具可降低風險。

綜上所述，當前是顯卡挖礦的相對好時機，但需注意風險防控和市場波動，配合套保工具。顯卡礦機的高殘值和較短回本周期使得顯卡挖礦成為值得投資的領域。