这篇记录下我对闪电网络和以太坊分片技术的理解和一些看法。
网络上介绍技术实现的文章很多（详见参考），所以这里不详细讨论实现细节，只是多说下自己的想法。
欢迎留言探讨。
Lightning Network
闪电网络基于微支付通道演化而来，主要包含两个部分 RSMC（序列到期可撤销合约） 和 HTLC（哈希时间锁定合约）。
首先闪电网络是用于比特币的，因为要用到类似合约的用法，所以这里先简单说下，比特币的合约。
比特币其实是支持合约的，可以看 这篇官网 wiki 介绍。我看完这个介绍的感觉是这很初级，很实用。
大家知道比特币网络本身是不支持智能合约的，但是比特币的签名机制可以对输入和输出签名，应用这个，可以实现链下的合约。
一般的做法就是，首先构建一个交易体，某个投资人针对这个交易体的自己部分的输入和输出进行签名，然后交给其他人投资人，其他人再增加自己的输入和签名，以此类推，直到这个交易体满足大家的预期，然后就可以将这个交易体广播出去。这其中根据不同的场景有很多细节，这里就不一一说。
而 RSMC 就是应用了方式，在链下构建了交易通道，根据需要构建了很多的交易体，交易体对应着链下的交易，也就是一些微交易，最终的交易结果，只有到链下交易通道需要终止的时候，才会最终上到比特币网络，这之前的交易，都不用上链。
有个地方设计得很巧妙：
每个人手中的终止交易的交易体，如果广播的话，是先把钱给对方，然后自己等待一定区块确认后，才能拿到自己那部分。这个配合废弃旧交易的流程，如果某人作恶，广播旧交易的话，那么另一方可以知道，然后修改交易体，让作恶方一分钱都拿不到，防止欺诈。
而 HTLC 就是链下跨通道之间交易，不多说了。
闪电网络可能有哪些问题呢？我觉得，
首先，这些都是链下交易的，只有最终结果才上链，所以中间流程都是没有记录的，另外链下交易的安全性，也是需要考虑的。
其次，流程设计很巧妙，但是也很繁琐，比如互相交换交易体签名，在废弃旧交易体的时候提供私钥，为了防止欺诈还要关注比特币网络的状态。
最后，因为需要交换私钥，那么就要求私钥的派生，采用硬化派生，这个就有一定的技术要求，或者钱包支持。
sharding
其实分片思想来源于传统数据库的分片，从区块链角度来看的话，现在所有的交易，每个全节点都需要全部保存和验证，那么假设每个节点的计算力是 c，交易容量是 \(O(c)\)，那么实际整个网络的交易容量也是 \(O(c)\)，和单个节点的容量是一样的。
那么这样重复的验证，是必须的么？不一定，以 PoW 来说，只要分片后每个片区的节点数量足够多，安全性也是可以保证的，但是和以前相比肯定是降低了。
以太坊的分片方案 Casper Pos，这是一个全新的算法，引入了 collation 的概念，每个 collation 包含实际的交易数据，由定期随机选择的 collator 负责打包，每个分片产生一个 CollationHeader，在主网中只包含这些头部。
那么性能可以提升多少呢？官方的说法是达到\(O(c^2)\)，这个可以这样理解，原来的容量是\(O(c)\)，这里包含的是直接的交易数据，现在变成了 CollationHeader，而 CollationHeader 又包含 \(O(c)\)的实际交易数据，所以是\(O(c^2)\)。
这里面 collator 的选择是随机的，从所有在主网合约上注册的候选人里挑选，没有人提前知道自己会被选上，也没有人知道会被选择成为哪个分区的 collator，这可以杜绝一些作恶的场景。
这里的核心思想和 DPoS 类似，需要一定数量的保证金，随机委任为生成区块的负责人，有利益相关的人更不可能会作恶（不过真的是这样么？）。
分片看着挺不错的，那么会有哪些挑战呢？
首先，分片根据地址（或地域，可能会引入更多问题）来划分，且账本分离，那么就不可避免的需要跨分片通信的能力。另外就算跨分片实现可以，也会存在所谓的“火车旅馆问题”。
其次，像之前说的，分片导致了每个片区节点数量的降低，那么安全性就会降低，尤其是现在节点数量并不是很客观，进一步的拆分节点，被攻击的可能性就更高些。
最后，就是分片使区块链更复杂，越复杂的东西出问题的概率就越高，被攻击的可能性也就越高，就是第一阶段，现在也没落地，大概还需要一年的时间测试，何况第一阶段还不包括跨片交易。
感想
在看以太坊官方的分片文章的时候，除了分片原理的介绍，里面还有很多其他方面的讨论，比如安全模型、各种攻击形式、抽样随机性等，给我的感觉就是做一个区块链产品，尤其是公链还涉及到资金，架构方面，功能设计只是最基本的，安全和经济模型都是需要着重考虑的，真的是十年磨一剑。
参考
https://ethfans.org/posts/vitalik-sharding-on-ethereum
https://ethfans.org/posts/how-to-scale-ethereum-sharding-explained
https://ethfans.org/posts/Sharding-FAQ
https://ethfans.org/posts/ethereum-sharding-and-finality
https://ethfans.org/posts/making-sense-of-ethereums-layer-2-scaling-solutions
http://finance.sina.com.cn/blockchain/coin/2018-06-04/doc-ihcmurvh0978930.shtml
https://www.zhihu.com/question/46515457