BrokerChain: A Cross-Shard Blockchain Protocol for Account/Balance-based State Sharding

我总感觉这篇文章不完整，缺少一些东西。或者说有些地方并没有详细说。比如状态图的构建，网络重分片的的配置过程。都直接忽略了。

Motivation

1 跨片交易不可避免的发生，如何降低跨片交易的数量
2 存在hot shard的现象，如何让负载更加均衡。

减少跨片交易

• duration-limited eventual automicity
• starte-partition
• account-segmentation

Overview

在brokerchain中存在两种shard

• M-shard 负责打包交易出块 有S个

• P-shard 负责划分账户状态 有个一个

• 在shard内部使用PBFT协议进行共识。M-shard在新的epoch中创建的第一个tx blcok 要跟在state-block $B^t$ 之后。

• P-shard持续接受从M-shard生成的区块并更新所有账户的状态图，当所有区块生成结束，状态图固定后，执行状态图的划分，达到各个shard 负载均衡。

• p-shard 对状态区块进行共识

• M-shard 根据 state block 对状态进行冲新划分。

state-graph partition
状态图划分，对整个网络成状态图，图上的边是两个用户之间的交易数量，点的权值是一个用户交易的总数量。
使用Metis 算法将状态图进行划分。

account segmentation
这个和一个用户对应多个庄户地址有区别，在不同的shard中，一个用户使用相同的账户地址，存放在不同的shard中。

BrokerChain protocol stores the deposits of an account located at different shards with the same account address.

• 这样做可以减少夸片交易的数量。
• 能够缓解 hot shard问题

Modified Shard State Tree

使用一个修改过的分片状态数来存储用户状态。

$\psi$ 是一个 0 -1 数组，1 代表此账户在这个分片中有存储。$\psi =[e_1,e_2,...,e_s]$
一个用户的账户状态通过下面的进行描述

$X_{\mu }$ 代表了账户地址，$\eta$ 代表了账户的nonce， $\omega$ 代表value，$\zeta$ 是账户状态 code字段

不同的shard 维护不同的 mSSTs，主要是每个local mSSTs 的value nonce code字段不同。

跨片交易处理

要成为broker，首先要保证有足够多的资产才可以成为broke。
要设立一定的激励机制鼓励账户成为broker

成功的跨片交易处理

首先账户A 发出一个原始的交易，交易是给B转v的钱，并指定broker c、token-lock duration $H_{lock}$

$H_{lock}$ 是为了交易在shard1上链后等待足够多的时间才可以使用这笔钱，延迟确认，尽量避免交易需要被回滚的情况。
$\eta$ 代表A和C的nonce

当收到叫一个 ${\theta }_{raw}$ broker创建一笔交易 ${\theta }_1$
交易${\theta }_1$上链时，当前的块高度为 $H_{source}$,但是交易中的钱在 $[H_{source},H_{source}+H_{lock}]$之间被锁定，broker会发送产生一笔的交易${\theta }_2$ ,只有当shard2在shard1的高度小于等于 $H_{source}+H_{lock}/2$ 时，交易才会被接受。

失败的跨片交易

shard1的高度到达 $H_{source}+H_{lock}/2$ 时，shard2还没有收到交易${\theta }_2$ ，shard2会认定这个跨片交易失败，并且极有可能是broker私吞了这笔钱。 shard2会将 ${\theta }_1$ 加入区块中，并提供一个失败证明 $\gamma$给 source shard，source shard 将会把 $\gamma$ 加入高度小于 $H_{source}+H_{lock}$ 的区块中。

如果 $\gamma$ 在广播给source shard的过程中丢失，会重新进行广播。 这又是语言建模，也不考虑实际的广播轮次。

token-lock duration $H_{lock}$ 设置多大，设为平均夸片交易处理时间的 20倍。

Duration-Limited Eventual Atomicity
在 monoxide 的relay机制中，不要求有时间的限制，所以一个跨片交易可能等待很长时间，但是在borkerchain的设计中就要是有限时间的等待。

这篇文章有一些问题：

1. 没有更细的讲述整个状态图应该如何进行划分。
2. 没有细节的分析，将一个夸片交易拆分成两个片内交易究竟快在哪里？没有更加细致的解释。