分片技术是将区块链网络划分为多个并行处理单元以提升吞吐量的核心机制，起源于数据库水平分区，Zilliqa首个落地，以太坊将其纳入“Surge”升级；通过随机委员会验证、三类分片分工、DAS保障数据可用性及异步跨分片通信实现可扩展性。
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分片技术是将区块链网络划分为多个并行处理单元，每个单元独立处理部分交易与状态，从而提升整体吞吐能力的核心机制。
一、分片技术的基本定义与起源
分片最初源于传统数据库的水平分区技术，用于将大型数据集拆分为更小、更易管理的碎片，并分布于不同服务器上。在区块链中，该思想被迁移为将全网节点和状态按规则切分为多个子网络——即“分片”，每个分片拥有独立的交易处理与状态存储能力。这种结构使网络不再依赖单一主链顺序执行所有操作。
1、2015年新加坡国立大学师生在CCS会议首次提出区块链分片概念；
2、Zilliqa成为首个落地应用网络分片的公链项目，采用PoW+pBFT混合共识；
3、以太坊自2018年起将分片列为可扩展性路线图核心组件，纳入“Surge”升级阶段。
二、分片如何重构以太坊的验证逻辑
传统以太坊要求每个验证节点同步并验证全部链上数据，造成严重性能瓶颈。分片通过随机抽样机制将验证者分配至不同委员会，仅需验证所属分片的数据块，大幅降低单节点计算与存储压力。
1、验证者被随机分组，每组构成一个分片委员会；
2、各委员会独立运行共识流程，生成本分片的区块；
3、主链（Beacon Chain）不执行交易，只负责协调分片状态根与数据可用性证明。
三、三类分片机制及其分工
以太坊分片体系包含网络分片、交易分片与状态分片三个层次，三者协同实现负载解耦。网络分片是基础层，决定节点归属；交易分片控制事务路由；状态分片则管理账户与合约数据的物理分布，避免跨分片高频读写冲突。
1、网络分片：依据随机信标划分节点集合，防范女巫攻击；
2、交易分片：通过地址哈希值映射交易至对应分片，确保同一账户操作集中处理；
3、状态分片：每个分片仅维护本片区内账户余额与合约存储，减少全局状态膨胀。
四、数据可用性抽样（DAS）的关键作用
为防止分片节点隐瞒或丢弃数据，以太坊引入数据可用性抽样机制。轻客户端无需下载整块数据，只需随机请求少量数据片段并验证其存在性，即可高概率确认整块数据已发布并可被其他节点访问。
1、区块数据经纠删码编码后广播至全网；
2、验证节点随机抽取若干数据块进行校验；
3、若任意抽样失败，则该分片区块被标记为不可用，触发惩罚机制。
五、跨分片通信的底层设计原则
跨分片操作不采用强一致性两阶段提交，而是基于异步消息传递与最终一致性模型。一笔跨分片转账被分解为“借记源分片”与“贷记目标分片”两个独立步骤，中间通过异步消息队列传递凭证，由接收方分片自主验证并执行。
1、源分片生成带签名的跨分片消息，提交至Beacon Chain；
2、目标分片监听Beacon Chain上的消息摘要，完成本地状态更新；
3、消息有效期由时间戳与分片高度联合约束，超时自动作废。
