[技術評] Harmony：想實現完美的分片方案,但技術難度非常大（B）_Harmony

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國內最大的分布式項目評測平臺——區分Dapp

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區分入駐項目分析師——區塊傭兵

綜合評分???6.9

目前區塊鏈系統的吞吐量不足已經成為了業界的共識。比特幣只具備7TPS的處理速度，以太坊也只有30-40TPS的速度。想要支撐高頻的商業場景，區塊鏈底層系統仍顯得性能不足。2018年開始，新的公鏈不斷上線，想要用DPOS共識算法提升系統吞吐量，這其中最具代表性的是EOS和波場。通過DPOS共識算法，EOS和波場達到了數千TPS。

除了提高共識過程驗證賬單的效率，另外一種提速的做法就是擴容。舉個比較有名的比喻。現有的區塊鏈就像一條繁忙的高速公路，這條高速公路的收費站暫時只有一個收費出口，在這樣的布局下，車輛稍微增加，交通很容易堵塞，印象最深的是Kitty貓的游戲，游戲玩家增多，導致網絡擁堵。若是減少高速擁堵的情況，而實現一個基于分片技術的區塊鏈就像在高速公路上增加N個收費口，它將極大地提高汽車通過收費站的速度。因此，分片技術將帶來巨大的差異，并顯著提高區塊鏈的交易速度。

Bitcoin Group SE公布2020年年報 每股收益增長342%:6月14日消息，德國數字貨幣交易所Bitcoin Group SE公布2020年年報，該財年收入1500萬歐元，在2019年為630萬歐元，該增長主要是基于加密貨幣平臺Bitcoin.de上交易收入的增長以及傭金收入的大幅增長。息稅折舊攤銷前利潤（EBITDA）增長4倍，達到1050萬歐元，而上一年為260萬歐元。每股凈收益為1.90歐元，與上一年（每股0.43歐元）相比增加了342%。（Dgap.de）[2021/6/14 23:35:23]

閃電網絡就是架構在比特幣上的二層分片擴容技術，使用的是交易分片技術。Zillaqa則是一個通用性的分片方案，但是僅限于交易分片和網絡分片技術，并無法分割區塊鏈數據存儲，所以難以實現真正意義上的去中心化。

而Harmony的愿景則更遠，通過建立狀態分片的方案，可以使區塊鏈能夠實現真正地去中心化擴容，然后實現全面擴容，達到安全與效率同時兼顧。

BCH突破500美元關口 日內漲幅為4.37%:火幣全球站數據顯示，BCH短線上漲，突破500美元關口，現報500.1美元，日內漲幅達到4.37%，行情波動較大，請做好風險控制。[2021/1/14 16:09:45]

解決方案

分片本身是一個相對比較難理解的技術，因此Harmony的做法我也嘗試將相對比較比較容易理解的部分拿出來闡述。

Harmony選擇的是分片技術上最困難的模式：狀態分片，其存在多種挑戰性和不確定性。

我們舉個比特幣的例子。在比特幣每天發生著20-40萬筆交易。目前，所有的交易都是交由整個比特幣網絡的礦工一起去驗證并將賬本打包上鏈。如果想要利用分片進行提速，我們可以將比特幣的網絡分成10個子網絡，然后每個網絡由1/10的礦工組成驗證團體，然后每個子網絡驗證結束后將有效賬單打包上鏈。如果這樣做，那么將提速10倍。如果劃分得更多子網絡，就能提速更多。因此，這就是分片擴容的本質。

ZEC突破100美元關口 日內漲幅為15.18%:火幣全球站數據顯示，ZEC短線上漲，突破100美元關口，現報100.02美元，日內漲幅達到15.18%，行情波動較大，請做好風險控制。[2021/1/12 15:58:33]

但是這種分而治之的思路，有著不同程度的劃分。網絡分片和交易分片僅僅只是將賬單進行隨機劃分，但是沒有在網絡存儲沒有采取鏈上劃分的做法，而是鏈下分開處理，導致單一分片實際上仍沒做到很安全。相比之下，狀態分片就是完整的鏈上處理流程，做到真正地去中心化管理。

Harmony選擇的狀態分片方案，則是將整個存儲區分開，讓不同的碎片存儲不同的部分；因此，每個節點只負責托管自己的分片數據，而不是存儲完整的區塊鏈狀態。

同樣的是，這樣的分片技術也引入了很多問題。狀態分片的區塊鏈中特定的分片智能保存一部分儲存狀態。這也就導致了如果兩個交易頻繁的賬戶分別由不同的分片儲存，需要頻繁的跨分片通訊和狀態交換。在狀態分片中，處理重新分片是非常困難的。由于每個分片只保存一部分狀態，因此想要一次性徹底重分片，換掉所有節點可能因為新分片節點尚未同步的問題，導致網絡中斷，直至所有同步完成整個網絡才可以繼續使用。雖然Harmony針對于各種困難都提出了相應解決辦法，但在技術實現方面尚存在不確定性。

ETH跌破590美元關口 日內跌幅為2.59%:火幣全球站數據顯示，ETH短線下跌，跌破590美元關口，現報589.99美元，日內跌幅達到2.59%，行情波動較大，請做好風險控制。[2020/12/24 16:19:44]

比如我和你的交易，在每一次分片處理時，首先需要明確是不是同個區域的，如果是同個區域的話，那么驗證將非常簡單。但如果是跨分片的話，那就需要一整套的跨區通訊，來消除跨分片通訊的消耗。這就好比我們交易，如果你和我都是中國人，在中國央行的驗證下，交易能達到秒級到賬。但如果你是美國人，需要跨國交易，則需要整個世界銀行系統的協調和驗證。因此，跨分片之間的通訊，是非常難以克服效率問題的。

而Harmony的下一代分片卻可以解決以上擴容和去中心化問題并實現真正的全面擴容，實現安全和有效性。它采取全棧方法來解決擴容問題。并在共識算法，系統和網絡的每個層都采用10x革新技術來在保持去中心化的基礎上最大化網絡的表現。

行情 | EOS 15分鐘跌幅超過1.00%:據Bitfinex數據顯示，EOS 15分鐘內跌幅超過1.00%，現報價5.93美元，價格波動較大，請密切關注行情走勢，注意風險控制。[2018/8/31]

技術亮點

分片完全可擴容

類似閃電網絡和Zillaqa，Harmony能夠實現跨分片溝通和交易驗證。同時，在完成交易分片和網絡分片的基礎上，Harmony能完成完全擴容、真正去中心化的狀態分片

隨機性確保分片的安全

整個分片采用鏈上分配存儲，由透明性確保了系統的安全。同時利用分布式隨機生成分片區域的協議，確保任何一筆交易都是不帶有主觀性的，能確保安全。

截圖來自：Harmony的技術官網

時間：2019年6月16日

采用安全有效的共識算法

在分片的基礎上，每個分片涉及到子網絡內節點的驗證。為了能兼顧安全和效率，Harmony采用可FBFT共識算法，確保賬單的有效性。

而在整個Harmony網絡上，采用了主流的POS共識機制保證了安全、效率和節能。

截圖來自：Harmony的技術官網

時間：2019年6月16日

技術進展

為了了解Harmony的技術進展方案，我們查看了目前官網的RoadMap：

截圖來自:Harmony的Github

時間：2019年6月16日

看到過去的2018年第三和四季度，Harmony已經完成了項目開源、測試網上線以及相應的Demo應用案例。

在20019年規劃的路線上，Harmony是要建立相應的智能合約、開發者程序以及發布主網。目前2019年已經過去將近半年，但三個大規劃仍未達成，說明整個項目仍比較早期，進度不算快。

截圖來自:Harmony的Github

時間：2019年6月16日

由于官網沒有提供相應的Github鏈接，但是我們在Github社區搜索獲得Harmony整個項目的開源代碼：

截圖來自:Harmony的Github

時間：2019年6月16日

我們可以看到Harmony的主庫、Demo應用案例等多個代碼庫，其中我們比較關心主庫的更新狀況，因此跳轉查看代碼的情況。

截圖來自:Harmony的Github

時間：2019年6月16日

從更新代碼的情況來看，目前Harmony的開發量是非常正常的，平均來看每周維持著將近50次代碼更新，最近一周甚至更新了150次代碼，在整個區塊鏈行業中是比較出色的。

截圖來自:Harmony的Github

時間：2019年6月16日

而從每次更新的代碼增刪量進行查看，可以看到近一年來Harmony也維持著正常的更新。每周更新量平均達到5-10千行代碼量的增刪。從這個更新的代碼量來看，并不出眾。這說明，雖然更新次數很頻繁，但是增刪的量不算非常大。

總結

總的來說，從技術角度來分析，Harmony想要實現的狀態分片確實是未來區塊鏈系統所需要的方向和趨勢。但是從實現難度來看，仍存在非常大的挑戰和不確定性。又因為整體發展仍處于非常早期的階段，用戶難以了解Harmony是否能夠最終取得成功，因此目前Harmony的投資風險仍是比較大的。

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