NEAR分片方案Simple Nightshade Phase0实际实现细节咨询

提问背景 #

我希望厘清NEAR分片策略Phase0阶段Simple NightShade的实际落地实现内容。我已查阅所有相关Medium博文及配套视频，也检索过Zulip聊天记录，仅对后续将上线的chunk与区块生产者选择算法有所了解，个人推测该算法属于Phase1范畴，但始终无法明确Phase0阶段的具体已实现功能。

已整理的公开已知信息 #

• 当前网络共设置4个分片，仅完成状态分片，未实现计算分片：所有验证者（即区块生产者）需要追踪全部分片
• 公开资料提到，该阶段达成共识的成本将大幅降低，即向NEAR链上新增区块时，单个区块仅需获得NEAR生态中0.1%质押代币的支持即可确认
• 相关介绍文档的“Simple Nightshade的独特性”章节中提到：物理层面没有参与者会下载完整状态或完整逻辑区块，节点仅维护自身负责验证交易的分片所对应的状态。

核心疑问解答 #

1. 所有验证者追踪全部分片的具体含义是什么？是指验证者需要针对同一区块计算所有分片的状态转移，还是指验证者每个epoch仅被分配至单个分片、后续会在所有分片间轮转？ #

Phase0阶段的“追踪全部分片”指的是所有验证者都需要对所有分片的chunk（分片块）有效性做校验，但不需要自己执行所有分片的状态转移计算，两种猜测都不完全准确：

• 每个区块高度下，每个分片会先由被分配的chunk生产者生成对应分片的chunk，chunk里包含该分片这一高度的交易、执行后的状态根、执行回执
• 区块生产者收集齐4个分片的chunk后组装成完整区块，所有验证者收到区块后，不需要重新执行所有chunk里的交易，只需要校验每个chunk附带的状态根证明、生产者签名是否合法，就可以确认chunk有效性
• 验证者不会被固定分配到单个分片做整epoch轮转，Phase0的chunk生产者分配是每个epoch按质押量随机排序后，按高度循环分配到各个分片的出chunk位置，区块生产者则是全局随机选出，不绑定特定分片。

2. 若第一个问题的答案为前者，结合runtime无分片感知的特性，是否意味着所有验证者需要同时运行4个runtime实例以适配跨分片交易？同时验证者是如何做到无需下载全量状态的？ #

首先纠正前提：验证者不需要自己计算所有分片的状态转移，因此不需要同时运行4个runtime实例：

• 只有当节点被选中成为某个分片某个高度的chunk生产者时，才会启动对应分片的runtime实例，拉取该分片的状态，执行该分片chunk内的交易（包括跨分片回执的处理），生成chunk后广播
• 其他验证者校验chunk时，只需要用无状态客户端的校验逻辑，基于chunk附带的Merkle证明验证状态根正确性，不需要持有对应分片的完整状态，更不需要执行交易
• 所谓“runtime不感知分片”，指的是runtime执行交易的逻辑本身不需要处理分片路由、跨分片消息的底层逻辑，这些逻辑由链的分片层在把交易、回执传给对应分片runtime前就完成路由，runtime本身只负责单分片内的状态变更计算。
• 验证者无需下载全量状态的核心原因是Phase0已经引入了块级的无状态校验：所有状态变更的证明都随chunk/区块附带，非出块/出chunk的节点不需要持有对应分片的状态，只需要存区块头、chunk头和必要的Merkle根即可完成校验。

3. 当前分片的拆分规则是什么？是否按照merkle trie哈希地址进行拆分？ #

Phase0的4个分片是按照账户ID的哈希值前缀做拆分的，不是直接按Merkle Trie的哈希地址拆分：

• 具体规则是对账户ID做sha256哈希，取哈希结果的最高2位，对应4个分片的编号（00对应分片0，01对应分片1，10对应分片2，11对应分片3）
• 合约的状态、属于该账户的交易，都会归属到账户ID哈希对应的分片上
• 这种拆分规则可以保证分片间的账户、状态分布足够均匀，不会出现单分片负载过高的问题。

4. 该阶段为何能实现单个区块所需的质押支持占比降低？ #

核心原因是Phase0把共识的校验粒度从“全量状态执行”降到了“chunk有效性证明校验”：

• 分片前，每个区块的所有交易都需要所有验证者重新执行一遍，因此需要足够多的质押权重参与校验才能保证安全，避免恶意节点出假块
• Phase0阶段，每个chunk的有效性由对应chunk生产者的质押做背书，同时chunk附带的加密证明可以被所有验证者快速校验，不需要重执行，因此不需要大量质押权重重复做执行验证，只需要总质押量的0.1%对应的出块、出chunk节点完成生产，其他节点做轻量校验即可确认区块合法性，共识成本自然大幅降低。

5. 当前单区块gas-limit为Phase0上线前的4倍，这是否意味着在chunk生产者机制正式上线前，验证者的工作量将达到此前的4倍？ #

这个理解不成立：

• 首先Phase0上线时chunk生产者机制就已经正式启用，并非等Phase1才上线
• 单区块gas limit涨到4倍，是因为4个分片的chunk可以并行执行交易，每个分片的chunk gas limit和分片前单区块的gas limit基本持平，总处理容量是原来的4倍
• 对非出块、非出chunk的普通验证者来说，工作量不仅没涨到4倍，反而比分片前更低：之前要执行整个区块的所有交易，现在只需要做轻量的证明校验，不需要重执行交易
• 只有被选中当chunk生产者的节点，在自己负责出chunk的高度，需要执行对应单分片的交易，工作量和分片前出整个区块的工作量差不多，远不到原来的4倍。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者whalelephant