【译文】图文详解以太坊的节点和分片（一）

币圈的老韭菜应该都知道有个问题一直困扰着比特币和以太坊：扩容。比特币的解决方案是激活隔离见证，外加分叉。以太坊希望能使用不同的方法来解决这一问题，如切片。在解释切片之前，我们先来解释下网络和节点是怎么一回事。

什么是节点，网络和参数？

让我们用日常生活中的操作来解释这个问题。

看！这有个盒子：

这个盒子接收了一个输入箭头，执行了某些操作，得出了一个输出箭头。这个盒子就相当于一个“节点”。（节点不能完全等同于盒子，这里就是个比喻）

网络就是由这种无数个节点相互连接而成。

参数就是节点必须遵守的规则。

下面让我们把节点和网络套用到日常操作上。

以碎纸机为例，我们来看一下普通的图文碎纸机是怎么操作的。

纸，碎纸机，碎后的渣渣就相当于三个节点，这三个节点构成了“碎纸机网络”。现在我们是假设一个节点只能有一个输入，要是一个节点可以有多个输入呢？

以吐司机（烤面包机）为例，我们来看一下吐司机是怎么操作的。一个吐司机有两个输入：

电源

面包

如下图所示：

电源和面包缺一不可。在这种情况下，吐司机这个节点就是有两个输入。

我们进一步升级，来看一个使用参数的复杂网络。

看！这是一个电视机：

一台电视要连接服务供应商（就是运营商，如有线电视，数字电视等），一台索尼家电游戏机PS4，一台微软XBOX家电游戏机。这个电视机网络如图所示：

哦哦，我们遇到了一点小麻烦。

电视机不能一边播放《权力的游戏》，一边让你在电视机上玩游戏，你只能选择连接一个节点。

所以如何保障电视一次只连接一个节点呢？这时候就需要使用参数了。参数保障了每个节点的独特性。比如，我们现在给电视机加上一个叫做“换台”的参数，它就会这么运行：

如果按0，电视就是普通看偶像剧的电视，连接的服务商。

如果按1，电视连接的就是PS4。

如果按2，电视连接的就是Xbox。

因为有着这些参数，电视这个节点变得独特。还有以下参数能让你的电视变得更加个性化：

尺寸：电视屏幕是55英寸。

颜色：电视颜色是银灰色。

品牌：电视牌子是索尼的。

类型：电视是等离子屏的。

因为有了这些参数，你的电视变得更容易识别：一台55英寸、银灰色的等离子屏索尼电视。

基于以上的例子，我们来尝试定义下什么是节点，网络和参数：

节点：接收输入，运行特定功能，并产生输出的个体/独立部件。

网络：节点的集合，且节点相互连接。

参数：定义节点，让节点独特的规则

电信系统中的节点和网络

电信系统的运行正是建立在网络和节点的基础上。大英百科全书对电信网络的解释如下：

“电信网络就是有很多连接和转换的电子系统，控制器管理操作以实现数据转移并在多个用户间相互交换。”

(注：百度百科上telecom networks的中文词条是“电信网”，这里使用的“电信网络”。)

为什么需要电信网络呢？

虽然个体跟个体之间之间通信也是可以实现的，但是成本高，过程繁琐，又低效。因此我们借助电信网络可以大幅提高通信效率。在电信网络中，节点指再分发点（redistribution point）或者终端设备。

我们来举个例子看看这个网络具体怎么运行的。在一个简单的全球移动通讯系统（GSM）中，假设Alice想给Bob发一条短信（SMS），整个系统怎么运作呢？

第一步：Alice写好了信息，点击发送，信息发送到基站（Base Station，BST）。基站连接你和整个网络。基站数量不计其数，可以把他们当成餐厅的服务员。你只要举手（发送SMS），就会得到注意。

第二步：基站控制器（Base Station Controller，BSC）确保基站按规矩办事。基站控制器就像餐馆里的领班服务员，确保侍者要顾及到每张餐桌的客人。

第三步：Alice的信息从基站控制器发送到移动交换中心（Mobile Switching Center，MSC）。这样一来，数据就从基站无缝传输到网络上，反之亦然。再以餐厅为例，MSC就是餐厅里的主厨，他们接收菜单，转交给其他厨师去做菜，在菜品端给客人之前负责“润色”一下。

第四步：现在Alice的信息发送到短信息服务中心（Short Message Service Center，SMSC）了。SMSC就相当于餐厅的厨师，信息就暂时存储在这里了，直至SMSC获得更多接收方的信息。SMSC从归属位置寄存器（Home Location Register，HLR）和拜访位置寄存器（Visitor Location Register，VLR）中获取信息源。HLR和VLR这两个数据库包含了网络的所有信息，它们追踪发信人和接收人来检测信息是否能够发送出去。它们检测接收人的手机是否停用，是否不在服务区。如果由于某些原因没有发送出去的信息会在SMSC存储6个小时，随后被删掉。

第五步：如果信息可以发送出去，那么短信息服务中心就会“放出”消息，发送到接收人的移动交换中心。

第六步：SMS信息发送到基站控制器。

第七步：基站控制器转发信息给基站。

第八步：基站最终把信息发送给接收人。

这就是整个短信系统的运作过程。BSC, BST, MSC, SMSC, HLR和VLR都是全球移动通讯系统（GSM）网络中的节点。整个网络图示如下：

什么是点对点网络

一般的网络结构是客户端-服务器结构。

这是中心化的服务器。任何人想连接服务器都可以发送请求。互联网差不多就是这样的运行原理。比如，使用Google搜索时，用户向谷歌服务器发送请求，服务器返还用户请求的结果。这种客户端-服务器的系统有什么问题呢？

整个系统都依赖于服务器，因此服务器能否24小时不间断运作至关重要。这就是瓶颈所在。万一主服务器崩了，网络里的所有用户都会受到影响。此外，中心化的服务器存在安全隐患。因为网络是中心化的，服务器处理了客户的很多敏感信息。也就是说，任何人都可以通过攻击服务器来获取这些信息。另外中心化的服务器还存在审核问题。如果服务器限定某些事物（电影、歌曲、书籍等）是“少儿不宜”，不适合在网络传播呢？

要应对这些问题，需要一种不同的网络结构。这种网络结构把整个网络的工作量分配给所有的参与者，他们人人平等，也就是所谓的“点”。这个网络上不存在中心服务器，而是多个分布式的、去中心化的点。这就是点对点网络。

两种网络结构的对比图如下：

这种去中心化的点对点系统至关重要。为什么呢？因为随着加密货币的诞生，这种点对点系统结合支付系统完全颠覆了金融行业。

明天我们将进一步探讨加密货币中的网络和节点。

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编译者/作者：行走的翻译C

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