什么是分片技术？
首先，分片技术是基于传统的“数据库分片”这一概念而产生的一种扩容技术。传统的“数据库分片”是把数据库分割成多个碎片，并经这些碎片储存在不同的服务器上，使系统能够更快更有效地管理数据。它给公共区块链带来的启发是，可以将网络上的交易分成不同的碎片，由网络上的不同节点组成。当有大量交易需要处理时，不同碎片上的节点能够同时并行处理不一样的交易，每个节点只需处理自己所接收到的一部分交易，就能在短时间内完成大量的验证工作。
为了更好地理解它，我们再次引入刚刚所讲的“公路”的例子：我们把区块链比作高速公路，把待验证的交易比作汽车，把验证交易的节点比作收费口。原本繁忙的高速公路上只有一个收费站，收费站里只有一个收费口，车辆排着长队等待通过，结果就是越积越多，交通堵塞几近瘫痪。而分片技术就好比把收费站重修，增加了十个收费口，极大提高了汽车通过的速度。以这样的思路，分片技术能够显著提高区块链的交易速度。
这一创造性的思路，首次被提出是在2015年。它是由一对来自新加坡国立大学的师生，在国际顶尖安全会议CCS上发表的一篇论文《A Secure Sharding Protocol For Open Blockchains》中发布的。而这一对师生，后来也将这一理论付诸了行动，发展出了第一个分片技术落地项目，名为“Zilliqa”。它的测试网络中存在6个分片、3600个节点，其处理交易的速度能够达到每秒2800个，是目前公链中的NO.1。分片技术也得到了以太坊创始人V神的认可，他甚至已经打算在以太坊的区块链上应用分片技术来扩大吞吐量了。将网络分割为碎片可以允许更多的交易同时被处理和验证，并且随着网络的增长，越来越多的节点加入，区块链网络也被期待能够处理越来越多的交易，这就实现了它“无限大”的可扩展性。
为什么需要分片技术？
在区块链行业，我们经常能听到“区块拥堵”“交易速度太慢”等词汇，事实确实如此，近年来爆发式增长的用户需求已经给底层公链带来了越来越多的挑战，比特币社区曾为了这一问题的解决方案发生过长达数年的争执，甚至导致社区分裂；而以太坊也一度因为一个挂在公链上的小小游戏“加密猫”而长时间拥堵不堪。
区块链技术面临着一个巨大的瓶颈，那就是——公链的可扩展性不够。为此，开发者们绞尽脑汁地提出了各种各样的方案来试图有效提升区块的吞吐量（TPS），我们称这一过程为“扩容”。
“扩容”又分为“链上”和“链下”两种，如果我们把区块链比作一条公路，“链上扩容”就好比对公路本身进行重建，比如拓宽道路；“链下扩容”则选择另外的途径减轻公路负担，比如建造辅路。而“分片技术”就是“链上扩容”的方案之一，它被认为是能够有效解决区块链吞吐量问题的解决方案。
分片技术的具体原理
目前我们分片技术主要有三大类：网络分片、交易分片、状态分片。它们的基本原理都是“分流”，用多个分片同时处理不同的交易，再汇集到总链上。
网络分片：
网络分片较为简单，但也非常重要，它是被提出的最早的分片策略。它通过随机抽取特定数量的节点创建一个分片，当形成多个分片后，分片内部的节点就会自行建立共识，对各自接收到的交易进行确认。
在此过程中需要注意安全性，分片会导致确认同一笔交易的节点数量减少，因此更加容易受到网络攻击和恶意节点的干扰。分片形成后，就可以实现同时处理不同的交易，提高区块链网络的效率。最早的分片技术项目“Zilliqa”就运用了网络分片。
交易分片：
网络上已经创建好了分片，这些分片会处理不同的交易，按照一定的依据（比如交易发起者的地址）将这些分片划分成不同的交易分片。它解决了如何将一个交易分配到某个分片的问题，就好像把收费站的收费口划分成“大型货车收费口”和“家用小车收费口”一样。
试想有人用一个地址向两个人发起相同的交易，这两笔交易被分配到同一个分片进行处理，之后分片就会识别出相同的交易发起地址，从而阻止双重花费。如果这两个交易被分到了不同的分片，分片中的节点也同样能检测出来，将这笔交易拒绝。目前这种技术已经很成熟，能够适应多种共识机制。
状态分片：
状态分片是目前最复杂、最具挑战性的一种分片技术提案。它又提出，不同的分片需要储存不同的数据，真正做到将数据库分开，数据都分散放在了不同的分片上。而每一个状态分片中的节点都储存着自己分片中的所有数据，而不是整个区块链的数据。
例如我们有两个分片，有两个用户信息，那么每个分片就保留着其中之一的用户的交易信息，而不是把两者的交易信息都保留。
它目前面对的问题有两个，首先，不是每个节点都储存全网的每一笔交易信息，那么如果一笔交易的发起人和接受者处在两个不同的分片上，交易信息就必须在两个碎片之间进行共享，两个分片之间又进行信息和状态互换，更加降低了区块链网络的效率。
第二，如果某个分片遭受攻击，其中的交易就会遭到中断，别的分片的节点无法代替工作，只能从遭受攻击的分片内部节点开始修复。也就是它的容错性和抗风险能力就会降低，甚至还有过度中心化的风险。
卡尔协议分片技术优势
卡尔协议（CALP)是全球首条多链机制融合主链，是真正的区块链3.0时代的产品。该链是基于Raft+DPoS共识算法、结合了高性能联盟链和个人公有链的融合主链，是一个多链机制的基础链，在承载十万级交易需求和更高性能需求的智能应用的情况下，依然可以保持安全高效的共识机制和分布式账本。同时，卡尔协议（CALP)自带SPEEDFORCE快速交易传输网络，该网络类似于以太坊的闪电网络，但交易速度更快、能力更强，具有毫秒级的处理速度和理论上十万级的交易处理能力；带有开放跨链交易API、智能合约、容器运行sdk和共享账本体系，是一个支撑区块链应用开发的开放平台。Carl Protocol（卡尔协议）通过多链机制融合数十万级TPS的主链，
这是一个按照现实1:1映射构建的区块链世界，现实世界中的建筑会在加密世界里一一呈现，根据每个建筑的使用功能接入不同的链和区块链服务。加密世界创造的建筑空间，让不同的区块链服务有了贯通的场景，作为基础设施的数千种区块链服务各司其职，为用户创造出一个完全基于区块链、但又能与现实生活产生关联的虚拟世界。场景化的加密世界将会成为区块链世界的入口，用户可以在其中可视化地体验区块链带来的技术变革。基于区块链的去中心化原则，加密世界将提供大量现实世界无法提供的机会。
拥有10,000个卡尔协议（CALP)（平台发行的原生Token）的用户可以获得抽取加密世界房产的资格——用户抽取加密世界房产数据库中的经纬度地址，调用GoogleMap的API接口，Map 上呈现的房产即成为用户的资产。
虚拟地产空间是加密世界的基本框架，是整个加密世界的核心世界观，为用户提供了无限扩展场景应用的能力，使用户在区块链加密世界重获新的人生。在这里，用户可以在其拥有的地产内经营银行、体育场、影院、博物馆等各类与现实世界挂钩的区块链内容。此外，为丰富加密世界的使用场景、提高活跃度，加密世界将开发一些小游戏，用户可以在游戏的同时享受区块链带来的变革性技术。在区块链应用方兴未艾的当下，用户急需一个能通过可视化场景切实体验区块链应用的入口。加密世界创造的虚拟空间不仅是一种数字资产的聚合，更实现了用户与区块链的结合。
卡尔协议公链详解
1）核心架构
卡尔协议（CALP)是一个开创性地结合了Raft 和 DPoS 共识机制的多链机制融合基础主链，采用更完善的技术架构。
2）多链机制融合基础主链
联盟节点+多条个人公有链融合的基础主链，其承载能力可以支持具有更多交互需求、更高体验要求的应用。系统对新加入的节点实行审查机制，确保资源提供方的设备性能符合要求。将传统的记账功能与查阅功能分层，随机入链，就近访问。由联盟负责记账，个人节点则负责审核查阅，在实现去中心化的同时保持高效运营。同时，联盟会根据设备性能选出核心会员，保证平台整体的稳定性。自带更快速的“类雷电网络”SpeedForce，具备毫秒级交易处理速度与十万级交易处理能力。
3）Raft＋DPoS共识机制
在区块链记账入链时，先通过Raft 算法，由每个联盟核心会员从自己的记账节点服务器中挑选出一台候选记账节点服务器；所有被挑选出的候选记账节点服务器再通过DPoS共识算法，选举确定获得最终记账权的节点服务器。两种算法相结合的方式可以在提高效率的同时保证安全性，是当前技术下的局部最优方案。游戏过程中随机数的生成是游戏公正性和可玩性的基础。比如加密世界里的虚拟房产抽选，扑克类的发牌次序、筛子的掉落机率；抽奖类的中奖率、游戏装备的掉落概率、野怪的掉落，剑圣的每一刀是否暴击，牛头人是否能打出粉碎等场景均依赖于随机数产生机制。在计算机世界有一个宝典一般的金句：“程序里没有真随机”。计算机生成的随机数都是用一套固定算法生成的，而不是真正意义上随机生成的数字，只要随机种子是相同的，那生成的随机数也是相同的。比如说Python的numpy中的random可以设置种子的参数，从而使得生成的两组随机数是一模一样。
本次发行CALP共计 2.18亿枚，永不增发。具体分配比例如下：
1）私募发行：面向加密世界生态的早期投资者、主要参与者、行业合作伙伴、商业客户，分配比例。根据参与的阶段不同，分为：投资机构：15%、社区份额：5%、社区生态建设：10%。私募发行部分仅面向特定购买者开放，筹集币种为ETH，总值不超过 40,000 ETH。
2）创世团队：用于奖励研发团队和早期支持者，他们在加密世界的诞生和早期成长过程中的辛勤付出直接支撑起了整个生态构想与产品规划，因此将获得一部分CALP将作为回馈，分配比例占整体的10%。研发团队部分包含锁仓承诺，本部分CALP将在预售结束后全部冻结，锁仓24个月。第一次解锁在募资完成的3个月后，其后每个季度解锁部分不超过团队持币总量的12%。
3）生态建设占10%：将用于战略合作支持、组织管理、社区建设等，不断完善社区生态体系并推进加密世界整体发展
4）挖矿与节点奖励占50%：将作为平台激励基金，针对个人用户挖矿以及联盟节点、游戏节点的早期构建，每天分配一定数额的CALP作为奖励。
总结
总来的说，目前分片技术还有不少挑战在，但确实能够对公链的可扩展性起到很大帮助。
首先，区块链能够使交易的处理速度迅速提升，如果我们将加密货币的未来与支付手段联系在一起，以更低的费用搭配更高的处理能力，加密货币逐渐走向支付手段的路就能越走越宽。
其次，改善交易效率也会给区块链带来越来越多的用户，更多基于区块链而生的应用程序可以大展身手。公链将变得越来越有吸引力，能够吸引更多加入到公共网络上的节点，从而形成一个良性循环。这些积极的趋势所持续的时间越长，我们就会越能看到主流的加密技术和落地应用的出现。当然，分片技术依然存在着很多难题需要解决，尤其是状态分片，虽然原理已经被提出，但目前却还未有最合适的解决途径。
当然，分片的原理不仅仅在于如何分片，更在于如何对每个分片进行安全有效的治理，对于卡尔协议来说，可扩展性、安全性和去中心化缺一不可。相信不久的将来，我们就能得到一条“三角齐全”的理想公链。
