J. Zheng, H. Huang, Y. Liu, T. Li, H. -N. Dai and Z. Zheng, “Justitia: An Incentive Mechanism Towards the Fairness of Cross-Shard Transactions,” IEEE INFOCOM 2025 – IEEE Conference on Computer Communications, London, United Kingdom, 2025, pp. 1-10, doi: 10.1109/INFOCOM55648.2025.11044722.
在分片区块链中，跨分片交易（Cross-shard Transactions, CTXs）几乎是绕不开的现实。
它们让系统具备更高的扩展性，却也长期背负一个“隐形不公平”问题：同样付一笔手续费，跨分片交易却要排更久的队。
这并不是用户的选择，而是系统机制的结果。
在主流分片方案（如 Monoxide）中，一笔跨分片交易会被拆成两个子交易，分别进入源分片和目标分片的交易池等待打包。但问题在于——用户只付一次手续费，而区块链却要“干两次活”。在节点以收益最大化为目标的前提下，跨分片交易天然处于竞争劣势，长期被普通分片内交易“挤出队列”。
针对这一长期被忽视的问题，中山大学、南洋理工大学与香港浸会大学的研究团队提出了一种全新的解决思路：Justitia。
一、Justitia：为跨分片交易“讨回公道”
Justitia 的核心目标很简单，也很大胆：
在不破坏安全性与原子性的前提下，让跨分片交易和普通交易享有同等的公平对待。
研究团队并没有选择修改共识流程或引入中心化协调者，而是从激励机制入手，直指问题根源：
节点为什么不愿意优先处理跨分片交易？
答案也很直接：不划算。
Justitia 的设计理念是：
如果跨分片交易对系统更“费力”，那系统就应当为此付出额外激励。
图一、CTX在分片区块链中的实现图
二、一个巧妙的激励设计：Shapley Value 上场
Justitia 的关键创新，在于它引入了博弈论中的 Shapley Value（夏普利值），来公平分配跨分片交易带来的收益。
在 Justitia 中：
- 每一笔跨分片交易，都会额外获得一笔系统级补贴（Subsidy）
- 交易手续费 + 系统补贴，被视为一个“合作收益池”
- 源分片与目标分片，按照各自的边际贡献公平分成
这种分配方式具备三个重要特性：
- 收益守恒：奖励不会凭空消失或被放大
- 负载感知：越拥堵的分片，获得的补偿越高
- 双向对称：跨分片的两个方向都被公平对待
节点在经济理性上，开始“愿意”处理跨分片交易。
图二、 一个3-input & 2-output CTX图
三、实验效果：真实以太坊数据验证
为了验证 Justitia 是否只是“纸上谈兵”，作者在 BlockEmulator 分片区块链测试平台上进行了系统性实验，并回放了超过 50 万条真实以太坊交易数据。
实验结果相当直观：
- 跨分片交易的排队延迟显著下降
相比 Monoxide，Justitia 可将 CTX 排队时间降低至原来的 20%–80% - 跨分片交易的确认比例大幅提升
更多 CTX 能被及时打包进区块 - 不会引发失控的代币通胀
系统补贴可通过年化通胀率进行严格约束 - 对节点同样公平
在合理参数设置下，节点打包 CTX 与 ITX 的期望收益一致
换句话说，Justitia 并不是“牺牲系统效率换公平”，而是用精细的激励设计，把公平变成一种理性选择。
图三、实验效果图
四、Justitia带来的启示与思考
Justitia 的价值，不仅在于解决了一个具体问题，更在于它传递了一个重要信号：
在可扩展区块链中，公平性不是事后审计指标，而应是机制设计的一部分。
它为未来的分片区块链设计提供了三点启示：
- 性能问题，未必只能靠协议复杂化解决
- 激励机制本身就是系统架构的一部分
- 博弈论工具，在区块链系统中仍有巨大潜力
对于正在探索高吞吐、强公平 Web3 基础设施的开发者和研究者来说，Justitia 提供了一条值得认真对待的方向。
本文主要参考和使用了论文中展示的图片，以下给出相关链接。
论文链接：Justitia: An Incentive Mechanism Towards the Fairness of Cross-Shard Transactions | IEEE Conference Publication | IEEE Xplore
