號稱EOS超級競爭對手的ZIL，究竟有多大魔力？
一、背景
2015年分片技術被新加坡國立大學師生Prateek Saxena和Loi Luu提出來，並在國際頂尖安全會議CCS上發表了關於分片的論文（題目為A Secure Sharding Protocol For Open Blockchains，即公有區塊鏈的安全分片協議），這是區塊鏈領域首次有人提出分片的概念。
兩年後，分片技術逐漸開始成熟，董心書、賈瑤琪和公司其他同事一起組建了Zilliqa公司，董心書擔任首席執行官和賈瑤琪擔任技術總監，而Prateek Saxena和Loi Luu則在ZIL擔任項目顧問。
其中CEO董心書是華東師範大學計算機科學與軟體管理學院08屆畢業生，新加坡國立大學博士，在成立Zilliqa項目之前，是新加坡高等研究院ADSC的研究員。
技術總監賈瑤琪則是華中科技大學計算機專業08屆畢業生，他是區塊鏈和信息安全技術領域的專家，新加坡國立大學博士，成立 Zilliqa 之前，他曾分別擔任國大和 Anquan Capital 公司的研究員。
二、定位
我們知道以太坊作為第一代智能合約平台吸引了眾多的開發者來開發DAPP，但隨著越來越多的開發者的加入，以太坊網路變得異常擁擠起來。
而Zilliqa的目標是通過運用分片技術提供一個高性能高吞吐量的應用程序運行平台，在Zilliqa中網路吞吐量隨著網路節點的增多而增長，採用改進後的拜占庭容錯機制在網路安全性和高性能之間尋找一個平衡點。
三、分片技術
什麼是分片技術？分片技術是把整個網路分割成若干個小規模的，具備並行處理能力的子網路（又稱分片）。打一個比方，以我們在超市排隊買單為例子，如果超市只有一個結算點，那麼只有前面的人結完賬才能輪到後面的人。
這樣不管大家買東西的速度多快，整體上的效率都不會很高。但是如果超市增加到了10個結算點，同時為顧客結算，這樣效率相當於提高了十倍。因此，分片技術可以說是把節點進行並行處理的統一分配機制。
Zilliqa的分片含多個層面，包括網路分片、交易分片和計算分片（network sharding, transaction sharding, and computational sharding）。其中最重要的是網路分片，因為其他分片機制都建立在網路分片之上。
網路分片是一種將Zilliqa網路劃分成一系列包含更少節點的群組的機制，這樣的每個群組被稱為分片（shard）。比如說，當一個網路由1000個節點構成時，我們可以將此網路劃分為10個、每個分片由100個節點組成。
在上述的例子中，如果每個分片每秒能處理10個不同交易，則所有分片每秒可一併處理100個交易。由於分片架構能平行地處理交易，因此Zilliqa的吞吐量可隨著網路規模增加而線性增長。
Zilliqa如何解決節點作惡問題
目前防止節點進行惡意攻擊一般有兩種方式：1、通過要求節點存入相當多的金錢（或代幣）作為抵押，2、要求他們執行一些計算密集型任務（也被稱為工作量證明，即PoW）。
Zilliqa使用的是PoW。每個希望加入Zilliqa網路的新節點都必須先執行PoW，網路中的現有節點驗證新節點的PoW並授權其加入網路。PoW相當於Zilliqa網路的入場券，只有擁有有效入場券的節點才能加入網路。PoW使任何真實世界的個體難以操縱很多個節點。
四、分片的創建方式
上面說到了分片的原理，可是哪一個節點進入哪個分片呢？這個問題的解決方案必須是公平公正且不能被任何人操縱的。
Zilliqa首先會基於POW選舉出一組目錄服務委員會（directory service committee，簡稱DS委員會）的專門節點，並定期移出一名DS委員會老成員、增加一名新成員，這一特定間隔被稱為DS周期（DS-epoch）。
在此過程中，Zilliqa使用先進先出策略，新進入委員會的節點是最快解決PoW的節點，因此任何時候DS委員會的大小都是固定的。
DS委員會一旦當選，便啟動分片程序，網路中的所有其他節點立即執行另一個PoW，其PoW由DS委員會驗證，每個節點根據提交情況和隨機性，被分配到特定的分片。PoW提交的最後幾位二進位數字決定了節點將被分配到哪個分片。
五、分片的大小
分片的大小是指分片內節點的數目，選擇合適的分片大小對系統的安全至關重要。Zilliqa 團隊經過研究分析後得出下列結論。
下圖顯示的是不同分片大小中至少三分之一的成員是惡意的概率。請注意，如果分片大小為100時，此概率大約為0.04。由於大家都希望擁有絕對多數的好的節點（用於之後的共識），100作為分片大小顯然是不安全的。
但是隨著分片大小的增加，這一概率不斷降低。從600個節點開始，概率降至百萬分之一。出於這個原因，Zilliqa認為最小分片大小為600。
六、共識機制
分片技術應用在區塊鏈中，卻需要做很多的改進。雖然分片的優勢是在於可以讓多個分片進行並行的計算處理，但如何讓不同分片對新的交易快速的達成一致，並形成共識產生下一個新區塊，這就是共識的問題了。
Zilliqa 採用PoW（Proof of Work，工作量證明）和PBFT相結合的共識機制。而PBTF共識里最重要的一點就是，它默認所有節點中有三分一的節點是不正常的（惡意節點）。如果不正常節點超過三分之一，共識就永遠無法達成。
在第一個新節點加入Zilliqa網路時，即節點身份產生的階段，使用PoW演算法；在生成微區塊（micro block）和最終區塊（final block）時，使用改進後的PBFT共識演算法。
在上文介紹分片的大小時我們提到過，ZIL每個分片節點數達到600時，發生惡意攻擊的概率被降低到百萬分之一。然而，PBTF共識機制有個特點，即節點數量越多，達成共識的效率越低，只有節點數量小於50個時，達成共識的效率最佳，這也是有人認為PBTF適用於聯盟鏈的原因之一。
所以增加節點看似可以增加分片的數量從而達到增加並行計算能力的目的，但也同時降低了達成共識的效率。這樣無形之中產生了一個矛盾，少於600個節點會導致網路不安全，高於50個節點則沒效率。
ZIL團隊為了解決這個矛盾問題，提出了優化PBTF共識的技術，也就是多重簽名協議。簡單的說就是，通過多重簽名優化和壓縮通信的次數和數據的大小，而從達到優化通信成本的目的。通過多重簽名協議我們可以把這個通訊次數從n變成1，提高了達成共識的效率。因此在多重簽名協議的優化下，PBTF共識也就不會削減分片網路的效率優勢了。
七、結語
我們知道一個項目靠譜與否團隊打分極其重要，團隊靠譜，項目才靠譜，從團隊上來說，ZIL的團隊有較強的學術背景，在分片領域有一定的造詣，其顧問更是區塊鏈分片概念的提出者，這點來說，團隊還是比較優秀的。
從技術上來說，ZIL的分片技術是解決目前區塊鏈網路效率低下的方案之一，目前包括以太坊在內的多個區塊鏈項目都在引入分片技術來提高網路性能，同時採用改進過的拜占庭容錯機制也避免了像DPOS機制這樣的偏中心化問題，故而，機制上ZIL的架構設計是符合目前區塊鏈領域未來的發展方向，落地性也比較高，ZIL介紹到此結束，希望能給你認識項目帶來幫助。
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