以太坊要确认记账

区块链的链分类

区块链目前可以分为四类：公链，私链，联盟链以及侧链。北京木奇移动技术有限公司，专业的区块链外包开发公司，欢迎洽谈合作。下面带大家了解区块链这几个链各自的特点以及如何应用，希望对大家有所帮助。

目前区块链分为三类，其中混合区块链和私有区块链可视为：广义私有链，公共区块链公共区块链。意味着世界上任何个人或团体都可以发送交易，交易可以由区块链有效确认，任何人都可以参与其共识过程。

第二种：私有链，有点像一个属于个人或公司的私有账本。4私有链只对个人企业内部开放，效率会比公有链要高很多。5第三种：联盟链，有点像一个由多个公司组成的联盟。

联盟链(ConsortiumBlockchain)参与区块链的节点是事先选择好的，对特定的组织或团体开放。R3CEV是联盟链的代表。联盟链对特定的组织团体开放，是指参与区块链的节点是事先选择好的，节点间很可能有很好的网络连接。

私链是在一个群体内部建立起来的。系统的运行规则根据小组的要求设定，在保留区块链的真实性和部分去中心化的同时，一定程度上限制了修改或读取权限。

第三个是私有链，是指一个公司和单位内部采用分布式记账，我们看这三种分类其实就是按照管理中心的形态进行分类的。区块链特征去中心化。

D. 以太坊的“分片”是指什么

写在文前：视频版本和文字版本略有不同，想要看我深情并茂演绎，请看视频版本 (喵懂区块链22期|分片（Sharding）：以太坊太慢，“盘”他！)，思维逻辑怪，请看文案加长版。

最近以太坊由于君士坦丁堡升级（Constantinople）而出现了压倒性的积极走势，而以太坊的升级之路则犹如升级打怪一般，落入了rabbithole，谁也不知道这洞有多深。既然是“路漫漫其修远兮”，则把脚下的每一步走好走准，则成了至关重要的点。攻破这一难点之后，以太坊的下一技术难点---Sharding分片，则又被摆到了台面上。本期《喵懂区块链》会带大家走进让以太坊快起来的法宝--- Sharding分片。

什么是sharding分片？

分片技术其实并不是什么新概念，起初是针对大型中心数据库提出的优化方案，具体来说就是将大型数据库中的数据划按照某种规则分成很多数据分片（shard），再将这些数据分片分别存放在不同的服务器中，以减小每个服务器的数据访问压力，从而提高整个数据库系统的性能。

我们举一个通俗的小例子：

比如我们平时经常使用的美团，滴滴打车等软件，就可以按照“城市”来进行分片，由于不同城市的数据不需要互通，就可以将不同城市的数据存放在不同数据库中，这样既可以把数据库服务器部署到离对应城市最近的节点上，还可以提高访问速度，何乐而不为呢？！

从上面的例子中，我大家应该对分片的概念有了初步了解，那么对应到区块链场景中来说，分片又是怎么样的呢？

以以太坊分片为例，在原有的单链系统中，公链整体的性能取决于单个节点的性能，进行分片之后，每个节点只需要承当全网部分工作，各个分片并行工作，按照Vitalik的话来说，each shard is like a separate galaxy每个分片都像是独立的小宇宙，这样效率自然噌噌噌提升！原本以太坊链全网TPS约为20，现在若增加到100个分片，那么全网TPS可以提升至2000，同理，全网容量也将提升至原来的100倍。

“每个节点只需要承担全网部分工作”，这就会引出几大问题，1.怎么确定这个节点是负责哪个分片的工作？2.哪些交易应该归类到哪些分片当中去？3.每个节点是否只需要储存自己所在分片的交易信息（账本）？

根据以上问题的实现与否，我们可以将分片依次分为三种类型：网络分片，交易分片，状态分片。

网络分片：如何将全网节点划分到不同分片当中去。

交易分片：如何将全网交易划分到不同分片当中去。

状态分片：如何让各个节点只维护各自分片内的账本，但又不影响整个系统的安全性。

主链和分片链的区别和联系？

分片的类型我们已经明白了，那么主链（Main chain）和分片链（shard chain）有什么不同呢？

向左转|向右转

以太坊分片的实现是一个漫长的过程，就连Vitalik自己也说将会分阶段来逐步实现，分片到底能不能从理论走向实践，我们还是小小期待一下吧。

E. 世链矿业|以太坊个人挖矿一天赚多少收益受到哪方面的影响

以太坊挖矿收益受到多个因素影响，主要取决于以太坊的价格、挖矿设备效率和市场波动。以太坊作为区块链技术的核心，每一笔交易都需要有人来记账，参与者因此获得报酬。

目前，以太坊价格稳定在2000美元左右，一台专业设备每日大概能产生124元收入。然而，在计算实际收益时，应扣去电费和机器损耗等成本，这样每日纯收益约为80元。若市场价格上涨，挖矿收入相应增加；反之，收入减少。

以太坊的挖矿过程涉及区块的产生和难度调节。区块产生时间约为13秒，挖矿难度与区块产出相关联。因此，挖矿设备的利润与区块难度成反比。随着难度增加，设备利润会相应减少。

在选择以太坊矿机时，设备性能至关重要。矿工在决策前需综合考虑，不仅看重收益，还需评估成本承受能力、设备噪音等问题。选择适合自己的矿机是实现挖矿成功的关键。

F. Quorum介绍（二）：Quorum共识

我们知道，公共区块链是一个开放的社区，任何人都能够成为一个节点加入网络，在网络中计算，提交交易到链上等，因此公链是没有信任基础的，所以公链的共识第一要义就是证明交易的合法性和真实性，防止恶意成员的捣乱，效率不是第一要义。

与公链的环境不同，有准入门槛的企业链或者联盟链链上的所有成员在加入时实际上是已经获得了某些认可和许可的，因此企业链/联盟链上的成员是有一定信任基础的。在企业级链上我们没有必要使用POW或者POS这种浪费算力或者低效的交易共识。

Quorum提供了多种共识供用户采用：

在讲Raft前，有必要提一下Paxos算法，Paxos算法是Leslie Lamport于1990年提出的基于消息传递的一致性算法。然而，由于算法难以理解，刚开始并没有得到很多人的重视。其后，作者在八年后，也就是1998年在ACM上正式发表，然而由于算法难以理解还是没有得到重视。而作者之后用更容易接受的方法重新发表了一篇论文《Paxos Made Simple》。

可见，Paxos算法是有多难理解，即便现在放到很多高校，依然很多学生、教授都反馈Paxos算法难以理解。同时，Paxos算法在实际应用实现的时候也是比较困难的。这也是为什么会有后来Raft算法的提出。

Raft是实现分布式共识的一种算法，主要用来管理日志复制的一致性。它和Paxos的功能是一样，但是相比于Paxos，Raft算法更容易理解、也更容易应用到实际的系统当中。而Raft算法也是联盟链采用比较多的共识算法。

Raft一共有三种角色状态：

每个节点上都有一个倒计时器 (Election Timeout)，时间随机在 150ms 到 300ms 之间。有几种情况会重设 Timeout：

在分布式系统中，“时间同步”是一个很大的难题，因为每个机器可能由于所处的地理位置、机器环境等因素会不同程度造成时钟不一致，但是为了识别“过期信息”，时间信息必不可少。

Raft算法中就采用任期（Term）的概念，将时间切分为一个个的Term（同时每个节点自身也会本地维护currentTerm），可以认为是逻辑上的时间，如下图。

每一任期的开始都是一次领导人选举，一个或多个候选人（Candidate）会尝试成为领导（Leader）。如果一个人赢得选举，就会在该任期（Term）内剩余的时间担任领导人。在某些情况下，选票可能会被评分，有可能没有选出领导人（如t3），那么，将会开始另一任期，并且立刻开始下一次选举。Raft 算法保证在给定的一个任期最少要有一个领导人。

特殊情况的处理

在以太坊中节点本身并没有角色，因此在使用Raft共识时，我们称leader节点为挖矿节点：

Raft共识机制本身保证了同一时间点最多只有一个leader，因此用在以太坊模型下也只会有一个出块者，避免了同时出块或者算力浪费的情况。

在单笔交易(transaction)层级Quorum依然沿用了Ethereum的p2p传输机制，只有在块(block)层级才会使用Raft的传输机制。

其中需要注意到一点，在以太坊中一个节点收到块以后就会立刻记账，而在Quorum模型中，一个块的记录必须遵从Raft协议，每个节点从leader处收到块以后必须报告给leader确认收到以后，再由leader通知各个节点进行数据提交（记录）

在Quorum模型中新块的信息是很有可能和已有块的header信息不符的，最容易发生这种情况的就是选举人更替(挖矿节点更替)，具体描述如下：

假设有两个节点，node1和node2，node1是现有的leader，现有链的最新区块是0xbeda，它的父区块是0xacaa

对块“Extends”或者“No-op”的标记是在更上层完成的，并不由raft本身log记录机制实现。因为在raft内部，信息并不分为有效或无效，只有在区块链层面才会有有效区块和无效区块的含义。

需要注意的是，Quorum的这种记账机制和本身Ethereum的LVC（最长链机制）是完全不一样的

Quorum的出块频率默认是50ms一个块，可以通过 --raftblocktime 参数进行设置

投机性出块并不是以太坊Raft共识严格必须的核心机制之一，但是是提高出块效率的有效方式。

一个块从产生到实际被记录账本，走完整个raft流程实际上是需要耗费一定时间的。如果我们在上一个块被计入账本之后才开始产生下一个块，那么一笔交易想要成功被记录需要耗费较多的时间。

而在投机性(speculative minting)出块中，我们允许一个新块在它的父块被记录之前就产生。依次类推，在一段时间内，实际上会产生“投机链（speculative chain）”，在祖先块没有被记录进账本之前，一个一个新块已经依据先后关系组成了一条临时链片段，等待被记录。

对于已经被记录进投机块的交易，我们会在交易池中标记为“proposed transaction”

在之前我们说过，raft机制中是存在两个挖矿节点比赛出块和记账的可能的，因此，一条 speculative chain 中间的某一个块很有可能不会被记录到账本中。在这种情况下我们也会把交易池中的交易状态修改回来。( InvalidRaftOrdering event)

目前，Quorum并没有对speculative chain的长度做限制，但在它的未来规划中有讲这一点作为一个性能优化项加入开发进程，最后能够让一个挖矿节点即使在raft共识层没有连接上，它也可以离线一直出块，产生自己的speculative chain。

一条speculative chain有以下几个部分构成：

在块传输上我们使用etcd Raft默认的http传输，当然使用Ethereum的p2p传输也是可以的，但是Quorum团队在测试阶段发现，高负载的状态下，ETH p2p的性能没有raft p2p性能好。

Quorum使用50400端口作为Raft 传输层的默认监听端口，也可以通过 --raftport 参数自行设置。

一个集群默认的最大节点个数是25，可以通过 --maxpeers N 来设置，N是你的最大节点个数。

Quorum的IBFT其实就是PBFT，只不过摩根大通把它自己实现的PBFT叫做IBFT，所以IBFT的基本原理与PBFT是一样的，所不同的是,IBFT中把出块和共识的三阶段结合在了一起。

Istanbul BFT修改自PBFT算法，包括三个阶段： PRE-PREPARE 、 PREPARE 以及 COMMIT 。在 N 个节点的网络中，这个算法可以最多容忍 F 个出错节点，其中 N=3F+1 。

Istanbul BFT算法中的区块是确定的，意味着链没有分叉并且合法的区块一定是在链中。为了防止一个恶意节点生成不同的链，在把区块插入进链 之前 ，每一个validator必须把 2F + 1 个 COMMIT 签名放进区块头的 extraData 字段。因此，区块是可以自我验证的（因为有签名）并且轻客户端也支持。

然而动态的 extraData 也会造成区块的hash计算问题。因为一个区块可以被不同的validator验证，所以会有不同的签名，所以同一个区块会有不同的hash。解决的方案是，计算区块hash的时候把 COMMIT 签名排除在外。因此我们任然可以在保证block hash一致性的同时进行共识验证。

由于Ethereum POA共识在网上已经有大量介绍，笔者这里就不多做详细介绍，只对重要特点和POA的工作流程做大致梳理和介绍

G. 是时候来搞懂什么是以太坊挖矿了

以太坊挖矿近年来备受关注，随着价格突破新高和“头矿”项目的流行，更多人开始理性看待挖矿，特别是具有长期增值价值和稳定收益的以太坊挖矿。近期，许多人对显卡挖矿、以太坊挖矿的原理、显卡与ASIC矿机的区别、以太坊生态为何使用显卡挖矿、当前投资逻辑、以太坊2.0对挖矿的影响以及挖矿风险等方面产生了浓厚兴趣。

挖矿是通过计算机CPU、GPU或专业矿机参与网络记账，根据记账形成工作量证明（POW）以获得区块奖励的过程。显卡矿机由计算机显卡组装而成，主要硬件包括显卡、主板、电源、硬盘、CPU、内存、延长线、转接线、显示器、鼠标、键盘等。显卡矿机需要配置PC运行挖矿程序，其中显卡性能决定挖矿速度和算力，主板和电源影响矿机运行的稳定程度。

ASIC矿机采用集成电路（芯片）作为算力核心，集成特定加密货币算法，运算效率更高，通常支持单一算法，只挖特定币种。相比之下，显卡矿机虽算力略低，维护难度大，但能挖多种币种，且残值较高。

以太坊网络之所以以显卡挖矿为主，是因为其特殊挖矿机制和DAG文件存储需求。ETH引入Dagger-Hashimoto算法后，DAG文件大小逐年增长，显卡的超大显存对容纳DAG文件优势明显。因此，目前在以太坊生态中显卡矿机占据主导地位。

投资显卡挖矿需考虑以太坊生态价值、ETH锁仓量增长、去中心化金融普及、DeFi交易量增加等因素。ETH生态不断增长和价格上涨，以及显卡的高残值和较短回本周期，增强了矿工投资显卡挖矿的决心。

以太坊2.0升级预计需数年时间，PoW链并入PoS链前，矿工仍可正常挖矿。币价下跌和挖矿难度暴涨是显卡挖矿的主要风险，但通过套保工具可降低风险。

综上所述，当前是显卡挖矿的相对好时机，但需注意风险防控和市场波动，配合套保工具。显卡矿机的高残值和较短回本周期使得显卡挖矿成为值得投资的领域。