圖文詳解以太坊的節點和分片（一）_MSC:DMScript

幣圈的老韭菜應該都知道有個問題一直困擾著比特幣和以太坊：擴容。比特幣的解決方案是激活隔離見證，外加分叉。以太坊希望能使用不同的方法來解決這一問題，如切片。在解釋切片之前，我們先來解釋下網絡和節點是怎么一回事。

什么是節點，網絡和參數？

讓我們用日常生活中的操作來解釋這個問題。

看！這有個盒子：

這個盒子接收了一個輸入箭頭，執行了某些操作，得出了一個輸出箭頭。這個盒子就相當于一個“節點”。

網絡就是由這種無數個節點相互連接而成。

參數就是節點必須遵守的規則。

下面讓我們把節點和網絡套用到日常操作上。

以碎紙機為例，我們來看一下普通的圖文碎紙機是怎么操作的。

紙，碎紙機，碎后的渣渣就相當于三個節點，這三個節點構成了“碎紙機網絡”。現在我們是假設一個節點只能有一個輸入，要是一個節點可以有多個輸入呢？

LBank Labs宣布投資流動性質押協議Puffer Finance:據官方消息，LBank Labs宣布投資流動性質押協議Puffer Finance，在本輪投資中，Puffer Finance得到了眾多投資機構的支持，其中包括Lemniscap、 Lightspeed、Brevan Howard、Bankless Ventures、Animoca Ventures等知名投資者。

Puffer Finance通過其開源遠程簽名工具Secure-Signer，限制了驗證者密鑰的訪問，從而有效減輕了由于驗證器軟件錯誤和用戶失誤可能帶來的影響，以保障利益相關者免受昂貴處罰的風險。

LBank Labs 管理資產規模為1億美元，致力于支持和幫助Web3初創企業的發展，為他們提供資源支持，幫助他們在競爭激烈的市場中脫穎而出。[2023/8/9 21:34:03]

以吐司機為例，我們來看一下吐司機是怎么操作的。一個吐司機有兩個輸入：

特斯拉Q2營收增近50%，但利潤率連續三個季度下滑:金色財經報道，特斯拉(TSLA.O)發布第二季度財報，財報顯示該公司盈利能力萎縮，連續多月的減價行動正在壓縮該公司領先業內的利潤率。特斯拉稱，第二季度營業利潤率為9.6%，連續第三個季度下滑。不過，該利潤數字仍高于預期水平。剔除某些特殊項目，季度利潤為每股收益91美分，高于華爾街預估的81美分。其Q2營收增長47%至249億美元，市場預期245億美元。毛利率錄得低于預期的18.2%。特斯拉在財報中表示，上海工廠幾近以滿負荷運行，所以未來數月不會有實質性的增長。此外，特斯拉依舊選擇不公布汽車毛利率。[2023/7/20 11:05:39]

電源

面包

如下圖所示：

電源和面包缺一不可。在這種情況下，吐司機這個節點就是有兩個輸入。

我們進一步升級，來看一個使用參數的復雜網絡。

看！這是一個電視機：

某2.5萬億枚LADYS持有者在被代幣合約部署者拉黑后發起鏈上談判:5月11日消息，鏈上數據顯示，此前被PEPE部署者列入黑名單的“0xAf23”開頭地址于5月10日凌晨被LADYS代幣合約部署者列入黑名單，目前該地址持有2.5萬億枚LADYS。5月11日凌晨，“0xAf23”開頭地址對LADYS代幣合約部署者發起鏈上談判，稱其代幣系公平購買，希望LADYS代幣合約部署者能將其從黑名單中移除，他愿意將其持有的38%的代幣發送到銷毀地址，并將39%的代幣發送給Milady社區選擇的慈善機構，剩下的23%的代幣希望能留在其本人地址。隨后，鏈上標記為“Milady Maker: Deployer”的地址向“0xAf23”開頭地址發出鏈上信息：“黑名單的事我們有了結論，你錢包的事我們也和PEPE談過了，邀請你在blockscan繼續談論此事。”[2023/5/11 14:56:33]

一臺電視要連接服務供應商，一臺索尼家電游戲機PS4，一臺微軟XBOX家電游戲機。這個電視機網絡如圖所示：

唐山上線知識產權區塊鏈存證取證平臺:1月15日消息，唐山市知識產權證據管理中心正式上線運行，利用區塊鏈技術分布式存儲、不可篡改、安全保密及可溯源等特性，為商標、專利、商業秘密等知識產權執法維權提供高效快捷的存證取證服務，進一步規范了數據存證取證流程。（唐山廣電網）[2023/1/15 11:13:25]

哦哦，我們遇到了一點小麻煩。

電視機不能一邊播放《權力的游戲》，一邊讓你在電視機上玩游戲，你只能選擇連接一個節點。

所以如何保障電視一次只連接一個節點呢？這時候就需要使用參數了。參數保障了每個節點的獨特性。比如，我們現在給電視機加上一個叫做“換臺”的參數，它就會這么運行：

如果按0，電視就是普通看偶像劇的電視，連接的服務商。

如果按1，電視連接的就是PS4。

如果按2，電視連接的就是Xbox。

因為有著這些參數，電視這個節點變得獨特。還有以下參數能讓你的電視變得更加個性化：

SEC主席：Coinbase、FTX、Binance和其他交易所都屬于美國證券交易委員會的管轄范圍:金色財經報道，Bitcoin Archive在社交媒體上稱，美國證券交易委員會主席Gary Gensler表示，Coinbase、FTX、Binance和其他交易所都屬于美國證券交易委員會的管轄范圍。[2022/9/8 13:16:42]

*尺寸：電視屏幕是55英寸。

*顏色：電視顏色是銀灰色。

*品牌：電視牌子是索尼的。

*類型：電視是等離子屏的。

因為有了這些參數，你的電視變得更容易識別：一臺55英寸、銀灰色的等離子屏索尼電視。

基于以上的例子，我們來嘗試定義下什么是節點，網絡和參數：

*節點：接收輸入，運行特定功能，并產生輸出的個體/獨立部件。

*網絡：節點的集合，且節點相互連接。

*參數：定義節點，讓節點獨特的規則

電信系統中的節點和網絡

電信系統的運行正是建立在網絡和節點的基礎上。大英百科全書對電信網絡的解釋如下：

“電信網絡就是有很多連接和轉換的電子系統，控制器管理操作以實現數據轉移并在多個用戶間相互交換。”

(注：百度百科上telecomnetworks的中文詞條是“電信網”，這里使用的“電信網絡”。)

為什么需要電信網絡呢？

雖然個體跟個體之間之間通信也是可以實現的，但是成本高，過程繁瑣，又低效。因此我們借助電信網絡可以大幅提高通信效率。在電信網絡中，節點指再分發點或者終端設備。

我們來舉個例子看看這個網絡具體怎么運行的。在一個簡單的全球移動通訊系統中，假設Alice想給Bob發一條短信，整個系統怎么運作呢？

第一步：Alice寫好了信息，點擊發送，信息發送到基站。基站連接你和整個網絡。基站數量不計其數，可以把他們當成餐廳的服務員。你只要舉手，就會得到注意。

第二步：基站控制器確保基站按規矩辦事。基站控制器就像餐館里的領班服務員，確保侍者要顧及到每張餐桌的客人。

第三步：Alice的信息從基站控制器發送到移動交換中心。這樣一來，數據就從基站無縫傳輸到網絡上，反之亦然。再以餐廳為例，MSC就是餐廳里的主廚，他們接收菜單，轉交給其他廚師去做菜，在菜品端給客人之前負責“潤色”一下。

第四步：現在Alice的信息發送到短信息服務中心了。SMSC就相當于餐廳的廚師，信息就暫時存儲在這里了，直至SMSC獲得更多接收方的信息。SMSC從歸屬位置寄存器和拜訪位置寄存器中獲取信息源。HLR和VLR這兩個數據庫包含了網絡的所有信息，它們追蹤發信人和接收人來檢測信息是否能夠發送出去。它們檢測接收人的手機是否停用，是否不在服務區。如果由于某些原因沒有發送出去的信息會在SMSC存儲6個小時，隨后被刪掉。

第五步：如果信息可以發送出去，那么短信息服務中心就會“放出”消息，發送到接收人的移動交換中心。

第六步：SMS信息發送到基站控制器。

第七步：基站控制器轉發信息給基站。

第八步：基站最終把信息發送給接收人。

這就是整個短信系統的運作過程。BSC,BST,MSC,SMSC,HLR和VLR都是全球移動通訊系統網絡中的節點。整個網絡圖示如下：

什么是點對點網絡

一般的網絡結構是客戶端-服務器結構。

這是中心化的服務器。任何人想連接服務器都可以發送請求。互聯網差不多就是這樣的運行原理。比如，使用Google搜索時，用戶向谷歌服務器發送請求，服務器返還用戶請求的結果。這種客戶端-服務器的系統有什么問題呢？

整個系統都依賴于服務器，因此服務器能否24小時不間斷運作至關重要。這就是瓶頸所在。萬一主服務器崩了，網絡里的所有用戶都會受到影響。此外，中心化的服務器存在安全隱患。因為網絡是中心化的，服務器處理了客戶的很多敏感信息。也就是說，任何人都可以通過攻擊服務器來獲取這些信息。另外中心化的服務器還存在審核問題。如果服務器限定某些事物是“少兒不宜”，不適合在網絡傳播呢？

要應對這些問題，需要一種不同的網絡結構。這種網絡結構把整個網絡的工作量分配給所有的參與者，他們人人平等，也就是所謂的“點”。這個網絡上不存在中心服務器，而是多個分布式的、去中心化的點。這就是點對點網絡。

兩種網絡結構的對比圖如下：

這種去中心化的點對點系統至關重要。為什么呢？因為隨著加密貨幣的誕生，這種點對點系統結合支付系統完全顛覆了金融行業。

明天我們將進一步探討加密貨幣中的網絡和節點。

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