今天给各位分享以太坊geth同步的知识，其中也会对以太坊committransaction进行解释，如果能碰巧解决你现在面临的问题，别忘了关注本站，现在开始吧！
操作系掘数稿统:linux或Mac OS
安装geth执行以下命令:
linux:sudo apt-get install ethereum
Mac OS:brew install ethereum
直接创建两个geth的工作目录以太坊geth同步，用于之后的组建联盟链的使用以太坊geth同步：
mkdir eth-private1
mkdir eth-private2
首先 cd eth-private1 进入节点1的工作目录判孝该目录下执行下面命令
geth --datadir data --nodiscover console （data是之后geth节点的数据目录，可自行修改）
使用geth自带的工具 puppeth 用于生成创世区块，过程如下：
puppeth
+-----------------------------------------------------------+
| Welcome to puppeth, your Ethereum private network manager |
| |
| This tool lets you create a new Ethereum network down to |
| the genesis block, bootnodes, miners and ethstats servers |
| without the hassle that it would normally entail. |
| |
| Puppeth uses SSH to dial in to remote servers, and builds |
| its network components out of Docker containers using the |
| docker-compose toolset. |
+-----------------------------------------------------------+
Please specify a network name to administer (no spaces, please)
输入私链名称后，会出现二级菜单，现在2：配置一个新的创世快
What would you like to do? (default = stats)
再次出现二级菜单，让以太坊geth同步你选择共识机制（这里采用poa共识）
Which consensus engine to use? (default = clique)
Ethash - proof-of-work(PoW) ：工作量证明,通过算力达成共识 （以毕谈太坊就是使用这种方式）
Clique - proof-of-authority(PoA): 权威证明、通过预先设定的权威节点来负责达成共识 (不消耗算力，一般用于私有链测试开发)
如果选择Pow的共识方法,直接输入1，回车即可。
如果选择PoA的共识方法，输入2后会提示让以太坊geth同步你选择处快的间隔时间，一般测试开发使用可以设置相对的将处快时间设置较少5秒即可，然后会让你选择哪个账户来作为权威生成区块(至少有一个,输入刚才创建的账户，若只是单节点就输入那个节点目录生成的地址，若想组建联盟链就填写生成的两个地址)
How many seconds should blocks take? (default = 15)
选择好共识机制后会让你指定给那些账号初始化ether(至少有一个)，输入我们刚才创建的账户地址回车即可。
Which accounts should be pre-funded? (advisable at least one)
选择输入私有链的网络ID，任意数字即可（不能为1，1是公链），也可以不输入会给定一个随机数作为私有链的网络ID
Specify your chain/network ID if you want an explicit one (default = random)
选择导出创世区块配置文件
选择导出创世区块配置文件的保存路径，可以保存到当前目录，直接按回车即可
Which file to save the genesis into? (default = my-private-chain.json)
INFO [02-09|14:56:33] Exported existing genesis block
这样就完成以太坊geth同步了创世区块文件的配置了，直接退出puppeth即可。
输入命令 geth --datadir data init private.json 其中data自己制定，private.json就是刚才生成的创世区块
若出现如图错误：
输入命令:
geth --datadir data --syncmode full --port 2001 --networkid 1234 --rpc --rpcport "8545" --rpccorsdomain "*" --rpcaddr "0.0.0.0" --rpcapi "db,eth,net,web3,personal,admin,clique" --nodiscover console 进入控制台
--datadir data：节点的数据目录
--syncmode full：块同步的方式（若只是单节点可不填）
--port 2001： 网卡监听端口
--networkid 1234：网络标识符
--rpc：开启rpc服务
--rpcport "8545"：rpc服务的端口
--rpccorsdomain "*"：允许跨域请求的域名列表(逗号分隔)(浏览器强制)
--rpcaddr "0.0.0.0" ：HTTP-RPC服务器接口地址(默认值:“localhost”)
--rpcapi "db,eth,net,web3,personal,admin,clique"：基于HTTP-RPC接口提供的API（私有链可以任意开发，公有链需要谨慎）
--nodiscover：不允许节点自动加入
若想搭建联盟链，必须保证创世区块一致，进入到刚才创建的eth-private2的目录
将之前生成的创世区块拷贝过来，初始化创世区块，然后使用启动命令启动分别启动两个节点，进入控制台，使用 admin.nodeInfo 命令获取节点的信息
总结：
两个服务器部署两个节点是可以联通的,但是只能使用两个节点对应的地址进行挖矿,所以只能是两个节点对应两个地址进行挖矿,使用poa共识,当一个节点挂掉,挖矿停止,因为poa共识挖矿必须超过50%的节点进行钱增,现在只是两个节点,挂掉一个节点挖矿就会停止等待另一个节点的确认,停掉的节点可以通过正常运作的节点信息重新连接到网络中。
问题：
同步块有可能报错情况:
1:Synchronisation failed "retrieved hash chain is invalid" 解决目前找到的方法是removedb 数据目录 ,重新init创世区块
2:内存溢出初步确认为开启rpc服务造成的,有可能服务器恶意被黑,暴力破解密码,占有内存，解决，将服务器的ip设置一条防火墙
若存在问题可给本人留言或访问本人的github： 记录了一些本人搭建使用的命令
以太坊准备好迎接“伦敦”硬分叉了吗？
随着以太坊准备在8月4日星期三激活其第11次向后不兼容升级，也称为“硬分叉”，一些开发人员担心升级可能会在部署前进行更多测试。
在7月23日星期五举行的每两周一次的以太坊核心开发者会议之后不久，以太坊基金会的提姆·贝科在所有的核心开发者Discord 聊天室中写道，“有几个人已经联系或发推文说他们不一定对不延迟[硬分叉]感到满意……我[在会议上]询问了这个问题，似乎没有人有强烈的意见，但有些人提到这可能不是正确的方法。”
在回应贝科的评论时，以太坊软件客户端开发人员阿列克谢·阿胡诺夫表示，他同意，鉴于最近发生的事件，在每两周一次的会议上，没有更多讨论可能推迟被称为“伦敦”的硬分叉。
“我想我知道为什么，”阿胡诺夫写道。“推迟 [伦敦] 是一个敏感话题，没有人愿意承受压力，这是可以理解的。”
聊天室中的其他人恳求以太坊开发人员认真考虑将伦敦再推迟几周进行进一步测试。
对伦敦升级风险的担忧—其中包括影响以太坊费用市场的有争议的代码更改，称为以太坊改进提案(EIP)1559—在以太坊软件客户端Geth中发现一个错误后增长。
作为背景，Geth是最流行的用于连接以太坊的软件。据Ethernodes.org称，在所有同步到以太坊网络的计算机（也称为节点）中，估计有86%运行Geth客户端软件。
7月21日星期三，一个月前启动伦敦硬分叉的以太坊测试网络Ropsten，在运行Geth的节点将无效交易挖入一个区块，而运行少数客户Besu和Open以太坊的节点却拒绝了它。
几个小时内，Geth团队发布了一个补丁程序，并鼓励所有用户将他们的软件更新到最新版本号Terra Nova1.10.6。
虽然没有开发人员认为该漏洞应该在周五的电话会议期间延迟伦敦的主网络激活，但一些开发人员确实讨论了如果在以太坊而不是在测试网络上发现此类漏洞的适当行动方案。
“如果像这样的事情发生在主网上，我们会怎么做，尤其是在大多数客户Geth正在生产区块的地方？显然需要几个小时才能修复，”贝科在会议期间说。
以太坊基金会的马丁·霍尔斯特·斯温德强调，这些漏洞在Ropsten上并不是前所未有的，虽然解决它们“很麻烦”，但有两种方法可以解决它们。
首先，如果用户的节点遵循错陵型误的区块链版本，用户将需要在链分裂之前在内部将链“倒回”尺裂猜到区块，并使用修补过的Geth软件同步到新链。其次，如果用户的节点尚未同步到区块链的某个版本，但正在尝试连接到网络以收集有关最近交易的数据或执行交易，则用户最终可能会连接到错误版本的链。为了避免这种情况，这些用户需要将以太坊上遵循正确链的某些节点“列入白名单”，并与卡在错误链上的其他节点隔离。
倒带和白名单以太坊节点都可以通过Geth完成。Ropsten上的矿工能够使用这些策略解决上周三发生的链分裂问题，尽管一位矿工在周五的会议上指出，在周三的事件发生之前，修复链分裂的指令没有得到有效传达，因此让许多矿工对如何正确重启节点感到困惑。
用户“AlexSSD7”在Discord 聊天室中写道，作为以太坊矿池的代表，他们“担心”Geth中的错误，并指出，“一分钟的[网络]停机时间让我们付出了很多代价。一小时的停机时间对我们来说是2万美元。”
客户端软件中的意外错误确实会对在主网络上运行的交易所和企业造成破坏，这就是为什么开发人员强调需要一个强大的监控系统，该系统可以快速提醒节点运营商链分裂并鼓励他们暂停运营直到进一步调查。
“这似乎是一个非常容易实现的成果，为生态系统提供了一种价值基调。如果你不确定如何开始，请在Discord中询问，”贝科在周五的会议上说。
如果在主网上部署伦敦后再次发生类似于周三发生的错误，这些解决方案肯定会有所帮助，但它们不一定是用于解决更大规模问题的相同解决方案，例如黑源槐客神奇地打印了1亿个ETH。
如果发生如此灾难性的事情，以太坊基金会的丹尼·瑞安在周五的会议上表示，很难提前知道开发人员将如何进行。
“我认为对于将出现的多种类型的错误和多种类型的特性，只有多种选择，”瑞安说。
网络漏洞的影响越严重，解决漏洞的解决方案就越可能具有侵入性——并且对以太坊作为安全区块链的声誉的损害就越大。
随着以太坊发展路线图的近期硬分叉越来越雄心勃勃，找出最坏情况的潜在解决方案以及与网络权益持有人的损害控制计划可能很快成为开发人员考虑的当务之急。
Fountain联合创始人马修·香森说：“传统市场的DeFi：当安全代币出现时。” 。 亮点 ： Fountain是以太坊上的一个去中心化交易所，使用户能够买卖安全代币。香森强调了区块链技术提供的流动性和可访问性，每天24小时可访问并允许即时结算。证券通证化还有其他一些好处，包括进一步提高可访问性的资产透明度和分拆。然而，建立一个完全去中心化的证券交易所有很多挑战。入职客户和新证券都需要遵守国际法规，包括了解客户法律和托管许可证。
“信贷授权的力量”，Aave创始人斯坦尼·库莱霍夫的演讲。亮点： Aave是一个建立在以太坊基础上的去中心化借贷协议。该协议背后的团队已经开发出一种可以提供零抵押贷款的产品。库莱霍夫认为，这是在将DeFi流动性引入实体经济和推动Aave借贷需求方面向前迈出的一步。
以太坊创造者维塔利克·巴特林所说的“DeFi之外的事情”。亮点： 除金融服务外，社交媒体和公共产品融资是以太坊尚未开展的两项活动。巴特林认为，网络的代币经济和抵抗审查是这些活动能够从建立在去中心化区块链之上获益的两个原因。
“Uniswap，DeFi消费金融的未来”，Uniswap增长负责人Ashleigh Schap的谈话。亮点： Uniswap实验室正试图与Talos、Paxos和Fireblocks等区块链基础设施公司建立合作关系，将DeFi解决方案连接到PayPal和E*Trade等知名金融 科技 公司的后端。
Circle协议开发者朱利安·布特卢普谈到“为什么DEX正在吞噬世界”。亮点： 在最好的情况下，[去中心化金融]允许世界公民平等地使用所有货币、股票和金融平台。随着领域的发展，去中心化将成为一种趋势。监管者将监督传统金融界使用的协议，用户仍将有权进入DeFi如今的“狂野西部”试验场。
#比特币[超话]# #数字货币#
以太坊是什么丨以太坊开发入门指南
很多同学已经跃跃欲试投入到区块链开发队伍当中来，可是又感觉无从下手，本文将基于以太坊平台，以通俗以太坊geth同步的方式介绍以太坊开发中涉及的各晦涩的概念，轻松带大家入门。
以太坊是什么
以太坊（Ethereum）是一个建立在区块链技术之上， 去中心化应用平台。它允许任何人在平台中建立和使用通过区块链技术运行的去中心化应用。
对这句话不理解的同学，姑且可以理解为以太坊是区块链里的Android，它是一个开发平台，让以太坊geth同步我们就可以像基于Android Framework一样基于区块链技术写应用。
在没有以太坊之前，写区块链应用是这样的：拷贝一份比特币代码，然后去改底层代码如加密禅罩纤算法，共识机制，网络协议等等（很多山寨币就是这样，改改就出来一个新币）。
以太坊平台对底层区块链技术进行了封装，让区块链应用开发者可以直接基于以太坊平台进行开发，开发者只要专注于应用本身的开发，从而大大降低了难度。
目前围绕以太坊已经形成了一个较为完善的开发生态圈：有社区的支持，有很多开发框架、工具可以选择。
智能合约
什么是智能合约
以太坊上的程序称之为智能合约， 它是代码和数据(状态)的集合。
智能合约可以理解为在区块链上可以自动执行的（由事件驱动的）、以代码形式编写的合同（特殊的交易）。
在比特币脚本中，我们讲到过比特币的交易是可以编程的，但是比特币脚本有很多的限制，能够编写的程序也有限，闷厅而以太坊则更加完备（在计算机科学术语中，称它为是“图灵完备的”），让我们就像使用任何高级语言一样来编写几乎可以做任何事情的程序（智能合约）。
智能合约非常适合对信任、安全和持久性要求较高的应用场景，比如：数字货币、数字资产、投票、保险、金融应用、预测市场、产权所有权管理、物联网、点对点交易等等。
目前除数字货币之外，真正落地的应用还不多（就像移动平台刚开始出来一样），相信1到3年内，各种杀手级会慢慢出现。
编程语言：Solidity
智能合约的默认的编程语言是Solidity，文件扩展名以.sol结尾。
Solidity是和JavaScript相似的语言，用它来开发合约并编译成以太坊虚拟机字节代码。
还有长像Python的智能合约开发语言：Serpent，不过建议大家还是使用Solidity。
Browser-Solidity是一个浏览器的Solidity IDE, 大家可以点进去看看，以后我们更多文章介绍Solidity这个语言。
运行环境：EVM
EVM（Ethereum Virtual Machine）以太坊虚拟机是以太坊中智能合约的运行环境。
Solidity之于EVM，就像之于跟JVM的关系一样，这样大家就容易理解了。
以太坊虚拟机是一个隔离的环境，在EVM内部运行的代码不能跟外部有联系。
而EVM运行在以太坊节点上，当我们把合约部署到以太坊网络上之后，合约就可以在贺仿以太坊网络中运行了。
合约的编译
以太坊虚拟机上运行的是合约的字节码形式，需要我们在部署之前先对合约进行编译，可以选择Browser-Solidity Web IDE或solc编译器。
合约的部署
在以太坊上开发应用时，常常要使用到以太坊客户端（钱包）。平时我们在开发中，一般不接触到客户端或钱包的概念，它是什么呢？
以太坊客户端（钱包）
以太坊客户端，其实我们可以把它理解为一个开发者工具，它提供账户管理、挖矿、转账、智能合约的部署和执行等等功能。
EVM是由以太坊客户端提供的。
Geth是典型的开发以太坊时使用的客户端，基于Go语言开发。 Geth提供了一个交互式命令控制台，通过命令控制台中包含了以太坊的各种功能（API）。Geth的使用我们之后会有文章介绍，这里大家先有个概念。
Geth控制台和Chrome浏览器开发者工具里的面的控制台是类似，不过是跑在终端里。
相对于Geth，Mist则是图形化操作界面的以太坊客户端。
如何部署
智能合约的部署是指把合约字节码发布到区块链上，并使用一个特定的地址来标示这个合约，这个地址称为合约账户。
以太坊中有两类账户：
· 外部账户
该类账户被私钥控制（由人控制），没有关联任何代码。
· 合约账户
该类账户被它们的合约代码控制且有代码与之关联。
和比特币使用UTXO的设计不一样，以太坊使用更为简单的账户概念。
两类账户对于EVM来说是一样的。
外部账户与合约账户的区别和关系是这样的：一个外部账户可以通过创建和用自己的私钥来对交易进行签名，来发送消息给另一个外部账户或合约账户。
在两个外部账户之间传送消息是价值转移的过程。但从外部账户到合约账户的消息会激活合约账户的代码，允许它执行各种动作（比如转移代币，写入内部存储，挖出一个新代币，执行一些运算，创建一个新的合约等等）。
只有当外部账户发出指令时，合同账户才会执行相应的操作。
合约部署就是将编译好的合约字节码通过外部账号发送交易的形式部署到以太坊区块链上（由实际矿工出块之后，才真正部署成功）。
运行
合约部署之后，当需要调用这个智能合约的方法时只需要向这个合约账户发送消息（交易）即可，通过消息触发后智能合约的代码就会在EVM中执行了。
Gas
和云计算相似，占用区块链的资源（不管是简单的转账交易，还是合约的部署和执行）同样需要付出相应的费用（天下没有免费的午餐对不对!）。
以太坊上用Gas机制来计费，Gas也可以认为是一个工作量单位，智能合约越复杂（计算步骤的数量和类型，占用的内存等），用来完成运行就需要越多Gas。
任何特定的合约所需的运行合约的Gas数量是固定的，由合约的复杂度决定。
而Gas价格由运行合约的人在提交运行合约请求的时候规定，以确定他愿意为这次交易愿意付出的费用：Gas价格（用以太币计价） * Gas数量。
Gas的目的是限制执行交易所需的工作量，同时为执行支付费用。当EVM执行交易时，Gas将按照特定规则被逐渐消耗，无论执行到什么位置，一旦Gas被耗尽，将会触发异常。当前调用帧所做的所有状态修改都将被回滚， 如果执行结束还有Gas剩余，这些Gas将被返还给发送账户。
如果没有这个限制，就会有人写出无法停止（如：死循环）的合约来阻塞网络。
因此实际上（把前面的内容串起来），我们需要一个有以太币余额的外部账户，来发起一个交易（普通交易或部署、运行一个合约），运行时，矿工收取相应的工作量费用。
以太坊网络
有些着急的同学要问了，没有以太币，要怎么进行智能合约的开发？可以选择以下方式：
选择以太坊官网测试网络Testnet
测试网络中，我们可以很容易获得免费的以太币，缺点是需要发很长时间初始化节点。
使用私有链
创建自己的以太币私有测试网络，通常也称为私有链，我们可以用它来作为一个测试环境来开发、调试和测试智能合约。
通过上面提到的Geth很容易就可以创建一个属于自己的测试网络，以太币想挖多少挖多少，也免去了同步正式网络的整个区块链数据。
使用开发者网络(模式)
相比私有链，开发者网络(模式)下，会自动分配一个有大量余额的开发者账户给我们使用。
使用模拟环境
另一个创建测试网络的方法是使用testrpc，testrpc是在本地使用内存模拟的一个以太坊环境，对于开发调试来说，更方便快捷。而且testrpc可以在启动时帮我们创建10个存有资金的测试账户。
进行合约开发时，可以在testrpc中测试通过后，再部署到Geth节点中去。
更新：testrpc 现在已经并入到Truffle 开发框架中，现在名字是Ganache CLI。
Dapp：去中心化的应用程序
以太坊社区把基于智能合约的应用称为去中心化的应用程序(DecentralizedApp)。如果我们把区块链理解为一个不可篡改的数据库，智能合约理解为和数据库打交道的程序，那就很容易理解Dapp了，一个Dapp不单单有智能合约，比如还需要有一个友好的用户界面和其他的东西。
Truffle
Truffle是Dapp开发框架，他可以帮我们处理掉大量无关紧要的小事情，让我们可以迅速开始写代码-编译-部署-测试-打包DApp这个流程。
总结
我们现在来总结一下，以太坊是平台，它让我们方便的使用区块链技术开发去中心化的应用，在这个应用中，使用Solidity来编写和区块链交互的智能合约，合约编写好后之后，我们需要用以太坊客户端用一个有余额的账户去部署及运行合约（使用Truffle框架可以更好的帮助我们做这些事情了）。为了开发方便，我们可以用Geth或testrpc来搭建一个测试网络。
注：本文中为了方便大家理解，对一些概念做了类比，有些严格来不是准确，不过我也认为对于初学者，也没有必要把每一个概念掌握的很细致和准确，学习是一个逐步深入的过程，很多时候我们会发现，过一段后，我们会对同一个东西有不一样的理解。
同步，也就是迟掘区块链的数据的同步。这里分为两种同步方式，一是本地区块链与远程节点的区块链进行同步，二是将交易均匀的同步给相邻的节点。
01.同步区块链
02.同步交易
03.总结
ProtocolManager 协议管理中的码悄核 go pm.syncer() 协程。
先启动了 fetcher ，辅助同步区块用的。然后等待不同运备的事件触发不同的同步方式。
同步的过程调用 pm.synchronise 方法来进行。
ProtocolManager 协议管理中的 go pm.txsyncLoop() 协程。
同步交易循环 txsyncLoop 分为三个部分的内容：
发送交易的函数。
挑选函数。
三个监听协程的 case 。
普通用户能够运行节点对于区块链以太坊geth同步的去中心化至关重要
想象一下凌晨两点多以太坊geth同步，你接到了一个紧急呼叫，来自世界另一端帮你运行矿池 (质押池) 的人。从大约 14 分钟前开始，你的池子和其他几个人从链中分离了出来，而网络仍然维持着 79% 的算力。根据你的节点，多数链的区块是无效的。这时出现了余额错误：区块似乎错误地将 450 万枚额外代币分配给了一个未知地址。
一小时后，你和其他两个同样遭遇意外的小矿池参与者、一些区块扮扒饥浏览器和交易所方在一个聊天室中，看见有人贴出了一条推特的链接，开头写着“宣布新的链此逗上可持续协议开发基金”。
到了早上，相关讨论广泛散布在推特以及一个不审查内容的社区论坛上。但那时 450 万枚代币中的很大一部分已经在链上转换为其他资产，并且进行了数十亿美元的 defi 交易。79％的共识节点，以及所有主要的区块链浏览器和轻钱包的端点都遵循了这条新链。也许新的开发者基金将为某些开发提供资金，或者也许所有这些都被领先的矿池、交易所及其裙带所吞并。但是无论结果如何，该基金实际上都成为了既成事实，普通用户无法反抗。
或许还有这么一部主题电影。或许会由 MolochDAO 或其他组织进行资助。
这种情形会发生在你的区块链中吗？你所在区块链社区的精英，包括矿池、区块浏览器和托管节点，可能协调得很好，他们很可能都在同一个 telegram 频道和微信群中。如果他们真的想出于利益突然对协议规则进行修改，那么他们可能具备这种能力。以太坊区块链在十小时内完全解决了共识失败，如果是只有一个客户端实现的区块链，并且只需要将代码更改部署到几十个节点，那么可以更快地协调客户端代码的更改。能够抵御这种社会性协作攻击的唯一可靠方式是“被动防御”，而这种力量来自去一个中心化的群体：用户。
想象一下，如果用户运行区块链的验证节点 (无论是直接验证还是其他间接技术)，并自动拒绝违反协议规则的区块，即使超过 90% 的矿工或质押者支持这些区块，故事会如何发展。
如果每个用户都运行一个验证节点，那么攻击很快就会失败：有些矿池和交易所会进行分叉，并且在整个过程中看起来很愚蠢。但是即使只有一些用户运行验证节点，攻击者也无法大获全胜。相反，攻击会导致混乱，不同用户会看到不同的区块链版本。最坏情况下，随之而来的市场恐慌和可能持续的链分叉将大幅减少攻击者的利润。对如此旷日持久的冲突进行应对的想法本身就可以阻止大多数攻击。
Hasu 关于这一点的看法：
“我们要明确一件事，我们之所以能够抵御恶意的协议更改，是因为拥有用户验证区块链的文化，而不是因为 PoW 或 PoS。”
假设你的社区有 37 个节点运行者，以及 80000 名被动监听者，对签名和区块头进行检查，那么攻击者就获胜了。如果每个人都运行节点的话，攻击者就会失败。我们不清楚针对协同攻击的启动群体免疫的确切阈值是多少，但有一点是绝对清楚的：好的节点越多，恶意的节点就越少，而且我们所需的数量肯定不止于几百几千个。
那么全节点工作的上限是什么？
为了使得有尽可能多的用户能够运行全节点，我们会将注意力集中在普通消费级硬件上。即使能够轻松购买到专用硬件，这能够降低一些全节点的门槛，但事实上对可扩展性的提升并不如我们想象的那般。
全节点处理大量交易的能力主要受限于三个方面：
算力：在保证安全的前提下，我们能划分多少 CPU 来运行节点？
带宽：基于当前的网络连接，一个区块能包含多少字节？
存储：我们能要求用户使用多大的空间来进行存储？此外，其读取速度应该达到多少？(即，HDD 足够吗？还是说我们需要 SSD？)
许多使用“简单”技术对区块链进行大幅扩容的错误看法都源自于对这些数字过于乐观的估计。我们可以依次来讨论这三个因素：
算力
错误答案：100% 的 CPU 应该用于区块验证
正确答案：约 5-10% 的 CPU 可以用于区块验证
限制之所以这么低的四个主要原因如下：
我们需要一个安全边界来覆盖 DoS 攻击的可能性 (攻击者利用代码弱点制造的交易需要比常规交易更长的处理时间)
节点需要在离线之后能够与区块链同步。如果我掉线一分钟，那我应该要能够在几秒钟之内完成同步
运行节点不应该很快地耗尽电池，也不应该拖慢其他应用的运行速度
节点也有其他非区块生产的工作要进行，大多数是验证以及对 p2p 网络中输入的交易和请求做厅返出响应
请注意，直到最近大多数针对“为什么只需要 5-10%？”这一点的解释都侧重于另一个不同的问题：因为 PoW 出块时间不定，验证区块需要很长时间，会增加同时创建多个区块的风险。这个问题有很多修复方法，例如 Bitcoin NG，或使用 PoS 权益证明。但这些并没有解决其他四个问题，因此它们并没有如许多人所料在可扩展性方面获得巨大进展。
并行性也不是灵丹妙药。通常，即使是看似单线程区块链的客户端也已经并行化了：签名可以由一个线程验证，而执行由其他线程完成，并且有一个单独的线程在后台处理交易池逻辑。而且所有线程的使用率越接近 100%，运行节点的能源消耗就越多，针对 DoS 的安全系数就越低。
带宽
错误答案：如果没 2-3 秒都产生 10 MB 的区块，那么大多数用户的网络都大于 10 MB/秒，他们当然都能处理这些区块
正确答案：或许我们能在每 12 秒处理 1-5 MB 的区块，但这依然很难
如今，我们经常听到关于互联网连接可以提供多少带宽的广为传播的统计数据：100 Mbps 甚至 1 Gbps 的数字很常见。但是由于以下几个原因，宣称的带宽与预期实际带宽之间存在很大差异：
“Mbps”是指“每秒数百万 bits”；一个 bit 是一个字节的 1/8，因此我们需要将宣称的 bit 数除以 8 以获得字节数。
网络运营商，就像其他公司一样，经常编造谎言。
总是有多个应用使用同一个网络连接，所以节点无法独占整个带宽。
P2P 网络不可避免地会引入开销：节点通常最终会多次下载和重新上传同一个块 (更不用说交易在被打包进区块之前还要通过 mempool 进行广播)。
当 Starkware 在 2019 年进行一项实验时，他们在交易数据 gas 成本降低后首次发布了 500 kB 的区块，一些节点实际上无法处理这种大小的区块。处理大区块的能力已经并将持续得到改善。但是无论我们做什么，我们仍然无法获取以 MB/秒为单位的平均带宽，说服自己我们可以接受 1 秒的延迟，并且有能力处理那种大小的区块。
存储
错误答案：10 TB
正确答案：512 GB
正如大家可能猜到的，这里的主要论点与其他地方相同：理论与实践之间的差异。理论上，我们可以在亚马逊上购买 8 TB 固态驱动 (确实需要 SSD 或 NVME；HDD 对于区块链状态存储来说太慢了)。实际上，我用来写这篇博文的笔记本电脑有 512 GB，如果你让人们去购买硬件，许多人就会变得懒惰 (或者他们无法负担 800 美元的 8 TB SSD) 并使用中心化服务。即使可以将区块链装到某个存储设备上，大量活动也可以快速地耗尽磁盘并迫使你购入新磁盘。
一群区块链协议研究员对每个人的磁盘空间进行了调查。我知道样本量很小，但仍然...
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此外，存储大小决定了新节点能够上线并开始参与网络所需的时间。现有节点必须存储的任何数据都是新节点必须下载的数据。这个初始同步时间 (和带宽) 也是用户能够运行节点的主要障碍。在写这篇博文时，同步一个新的 geth 节点花了我大约 15 个小时。如果以太坊的使用量增加 10 倍，那么同步一个新的 geth 节点将至少需要一周时间，而且更有可能导致节点的互联网连接受到限制。这在攻击期间更为重要，当用户之前未运行节点时对攻击做出成功响应需要用户启用新节点。
交互效应
此外，这三类成本之间存在交互效应。由于数据库在内部使用树结构来存储和检索数据，因此从数据库中获取数据的成本随着数据库大小的对数而增加。事实上，因为顶级 (或前几级) 可以缓存在 RAM 中，所以磁盘访问成本与数据库大小成正比，是 RAM 中缓存数据大小的倍数。
不要从字面上理解这个图，不同的数据库以不同的方式工作，通常内存中的部分只是一个单独 (但很大) 的层 (参见 leveldb 中使用的 LSM 树)。但基本原理是一样的。
例如，如果缓存为 4 GB，并且我们假设数据库的每一层比上一层大 4 倍，那么以太坊当前的 ~64 GB 状态将需要 ~2 次访问。但是如果状态大小增加 4 倍到 ~256 GB，那么这将增加到 ~3 次访问。因此，gas 上限增加 4 倍实际上可以转化为区块验证时间增加约 6 倍。这种影响可能会更大：硬盘在已满状态下比空闲时需要花更长时间来读写。
这对以太坊来说意味着什么？
现在在以太坊区块链中，运行一个节点对许多用户来说已经是一项挑战，尽管至少使用常规硬件仍然是可能的 (我写这篇文章时刚刚在我的笔记本电脑上同步了一个节点！)。因此，我们即将遭遇瓶颈。核心开发者最关心的问题是存储大小。因此，目前在解决计算和数据瓶颈方面的巨大努力，甚至对共识算法的改变，都不太可能带来 gas limit 的大幅提升。即使解决了以太坊最大的 DoS 弱点，也只能将 gas limit 提高 20%。
对于存储大小的问题，唯一解决方案是无状态和状态逾期。无状态使得节点群能够在不维护永久存储的情况下进行验证。状态逾期会使最近未访问过的状态失活，用户需要手动提供证明来更新。这两条路径已经研究了很长时间，并且已经开始了关于无状态的概念验证实现。这两项改进相结合可以大大缓解这些担忧，并为显著提升 gas limit 开辟空间。但即使在实施无状态和状态逾期之后，gas limit 也可能只会安全地提升约 3 倍，直到其他限制开始发挥作用。
另一个可能的中期解决方案使使用 ZK-SNARKs 来验证交易。ZK-SNARKs 能够保证普通用户无需个人存储状态或是验证区块，即使他们仍然需要下载区块中的所有数据来抵御数据不可用攻击。另外，即使攻击者不能强行提交无效区块，但是如果运行一个共识节点的难度过高，依然会有协调审查攻击的风险。因此，ZK-SNARKs 不能无限地提升节点能力，但是仍然能够对其进行大幅提升 (或许是 1-2 个数量级)。一些区块链在 layer1 上探索该形式，以太坊则通过 layer2 协议 (也叫 ZK rollups) 来获益，例如 zksync, Loopring 和 Starknet。
分片之后又会如何？
分片从根本上解决了上述限制，因为它将区块链上包含的数据与单个节点需要处理和存储的数据解耦了。节点验证区块不是通过亲自下载和执行，而是使用先进的数学和密码学技术来间接验证区块。
因此，分片区块链可以安全地拥有非分片区块链无法实现的非常高水平的吞吐量。这确实需要大量的密码学技术来有效替代朴素完整验证，以拒绝无效区块，但这是可以做到的：该理论已经具备了基础，并且基于草案规范的概念验证已经在进行中。
以太坊计划采用二次方分片 (quadratic sharding)，其中总可扩展性受到以下事实的限制：节点必须能够同时处理单个分片和信标链，而信标链必须为每个分片执行一些固定的管理工作。如果分片太大，节点就不能再处理单个分片，如果分片太多，节点就不能再处理信标链。这两个约束的乘积构成了上限。
可以想象，通过三次方分片甚至指数分片，我们可以走得更远。在这样的设计中，数据可用性采样肯定会变得更加复杂，但这是可以实现的。但以太坊并没有超越二次方，原因在于，从交易分片到交易分片的分片所获得的额外可扩展性收益实际上无法在其他风险程度可接受的前提下实现。
那么这些风险是什么呢？
最低用户数量
可以想象，只要有一个用户愿意参与，非分片区块链就可以运行。但分片区块链并非如此：单个节点无法处理整条链，因此需要足够的节点以共同处理区块链。如果每个节点可以处理 50 TPS，而链可以处理 10000 TPS，那么链至少需要 200 个节点才能存续。如果链在任何时候都少于 200 个节点，那可能会出现节点无法再保持同步，或者节点停止检测无效区块，或者还可能会发生许多其他坏事，具体取决于节点软件的设置。
在实践中，由于需要冗余 (包括数据可用性采样)，安全的最低数量比简单的“链 TPS 除以节点 TPS”高几倍，对于上面的例子，我们将其设置位 1000 个节点。
如果分片区块链的容量增加 10 倍，则最低用户数也增加 10 倍。现在大家可能会问：为什么我们不从较低的容量开始，当用户很多时再增加，因为这是我们的实际需要，用户数量回落再降低容量？
这里有几个问题：
区块链本身无法可靠地检测到其上有多少唯一用户，因此需要某种治理来检测和设置分片数量。对容量限制的治理很容易成为分裂和冲突的根源。
如果许多用户突然同时意外掉线怎么办？
增加启动分叉所需的最低用户数量，使得防御恶意控制更加艰难。
最低用户数为 1,000，这几乎可以说是没问题的。另一方面，最低用户数设为 100 万，这肯定是不行。即使最低用户数为 10,000 也可以说开始变得有风险。因此，似乎很难证明超过几百个分片的分片区块链是合理的。
历史可检索性
用户真正珍视的区块链重要属性是永久性。当公司破产或是维护该生态系统不再产生利益时，存储在服务器上的数字资产将在 10 年内不再存在。而以太坊上的 NFT 是永久的。
是的，到 2372 年人们仍能够下载并查阅你的加密猫。
但是一旦区块链的容量过高，存储所有这些数据就会变得更加困难，直到某时出现巨大风险，某些历史数据最终将……没人存储。
要量化这种风险很容易。以区块链的数据容量 (MB/sec) 为单位，乘以 ~30 得到每年存储的数据量 (TB)。当前的分片计划的数据容量约为 1.3 MB/秒，因此约为 40 TB/年。如果增加 10 倍，则为 400 TB/年。如果我们不仅希望可以访问数据，而且是以一种便捷的方式，我们还需要元数据 (例如解压缩汇总交易)，因此每年达到 4 PB，或十年后达到 40 PB。Internet Archive (互联网档案馆) 使用 50 PB。所以这可以说是分片区块链的安全大小上限。
因此，看起来在这两个维度上，以太坊分片设计实际上已经非常接近合理的最大安全值。常数可以增加一点，但不能增加太多。
结语
尝试扩容区块链的方法有两种：基础的技术改进和简单地提升参数。首先，提升参数听起来很有吸引力：如果您是在餐纸上进行数学运算，这就很容易让自己相信消费级笔记本电脑每秒可以处理数千笔交易，不需要 ZK-SNARK、rollups 或分片。不幸的是，有很多微妙的理由可以解释为什么这种方法是有根本缺陷的。
运行区块链节点的计算机无法使用 100％的 CPU 来验证区块链；他们需要很大的安全边际来抵抗意外的 DoS 攻击，他们需要备用容量来执行诸如在内存池中处理交易之类的任务，并且用户不希望在计算机上运行节点的时候无法同时用于任何其他应用。带宽也会受限：10 MB/s 的连接并不意味着每秒可以处理 10 MB 的区块！也许每 12 秒才能处理 1-5 MB 的块。存储也是一样，提高运行节点的硬件要求并且限制专门的节点运行者并不是解决方案。对于去中心化的区块链而言，普通用户能够运行节点并形成一种文化，即运行节点是一种普遍行为，这一点至关重要。
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