Благодаря параллельной обработке через несколько шардов, шардинг блокчейна значительно ускоряет транзакции. Поскольку каждый шард обрабатывает подмножество транзакций, вся система может одновременно обрабатывать большее количество транзакций, снижая задержки и улучшая пользовательский опыт. Поэтапный подход к развертыванию Ethereum 2.0 имеет стратегическое значение, обеспечивая плавный переход, который тщательно решает проблемы масштабируемости https://www.xcritical.com/ и стоимости без ущерба для надежности сети.
Теория Шардирования
Шардинг становится для сообщества блокчейна надеждой, предвещая новую эру масштабируемости и эффективности. Однако, как и любое другое технологическое достижение, шардинг имеет свой набор преимуществ и недостатков, что требует глубокого погружения, чтобы полностью понять его влияние на экосистему блокчейна. Несмотря на многообещающие перспективы, переход к шардингу не обходится без проблем. Одна из наиболее серьезных проблем – поддержание безопасности и надежности сети. Небольшие отдельные шарды могут быть более уязвимы к определенным типам атак, например к тем, которые направлены на взлом механизма консенсуса одного шарда. Поэтому для реализации шардинга требуются передовые протоколы безопасности и инновационные механизмы консенсуса, адаптированные к архитектуре шардинга.
- Что происходит, когда транзакций появляется больше, чем блокчейн успевает обработать?
- Между независимыми серверами нельзя просто так обеспечить ACID-гарантии.
- Одна из самых сложных задач для разработчиков любых баз данных — масштабирование.
- Эта прозрачность помогает строить доверие среди участников и снижает риск мошеннических действий.
- Этот метод часто используется для разделения базы данных на более мелкие, более управляемые части, при этом каждый шард предназначен для определенных таблиц или групп таблиц, связанных с конкретными аспектами приложения.
В соответствии с механизмом консенсуса proof of stake, валидатор вносит 32 $ETH за свое участие. Реализация шардинга также снижает вероятность централизации сети. В настоящее время для поддержки всей информации, обрабатываемой в этих сетях, блокчейны Bitcoin и Ethereum требуют использования оборудования с высокой вычислительной мощностью. Оборудование с высокой стоимостью приобретения может быть доступно лишь немногим пользователям. Почти все существующие предложенные дизайны шардинга используют некоторый источник случайных чисел чтобы назначать валидаторов на что такое шардинг шарды. Такая модель повысит производительность, поскольку единый блокчейн не будет перегружен, но также увеличит риски безопасности, поскольку вычислительная мощность будет распределена по нескольким блокчейнам.
Ethereum 2.0, также получивший название Serenity или Eth2, представляет собой комплексный пересмотр архитектуры сети. Это амбициозное обновление будет проходить поэтапно, а полное внедрение шардинга намечено на заключительный этап, который возвестит о наступлении новой эры возможностей блокчейна. Оригинальная технология Ethereum работает (пока) на протоколе Proof-of-Work и предполагает, что все узлы сети должны подтверждать внесение в блок новой информации. Учитывая масштаб сети — это и тормозит процесс обработки транзакций. Шардинг предполагает, что вычислительная и накопительная нагрузка распределяется таким образом, что каждый узел обрабатывает и хранит информацию только о своем шарде.
По мере роста Токен децентрализованных приложений (dApps) и сервисов растет спрос на более быстрые и эффективные решения блокчейнов. Sharding позволяет блокчейну обрабатывать несколько транзакций одновременно, поскольку каждый шард работает независимо, снижая нагрузку на основную цепь. Шардинг впервые был использован в больших базах данных, распределяя их по нескольким серверам.
Это сделало его методом масштабирования и стало использоваться блокчейнами для разделения состояний и обработки транзакций. Благодаря шардингу каждому узлу сети нужно обрабатывать только часть всех транзакций. Также, sharding увеличивает пропускную способность сети по мере ее расширения и роста числа валидаторов — свойство, называемое горизонтальным масштабированием. Чем популярнее становится проект, тем большее число пользователей он привлекает, а они, в свою очередь, проводят в сети множество транзакций, запусков dApps и прочих процессов. Результат — скорость транзакций падает, комиссии растут, и все это становится препятствием для расширения и развития проекта в будущем. Деление сети на шарды (их еще называют осколками) позволяет увеличить пропускную способность блокчейна и таким образом решить эту проблему.
В идеале запрос, касающийся данных одного пользователя (или одного документа, заказа и т. д.), должен обрабатываться только одним шардом. Ключевым элементом здесь выступает ключ шардирования (shard key). Это правила, которые определяют, в какой именно шард попадёт конкретная строка данных.
Слабые Стороны Шардинга
Мы можем улучшить производительность запросов, так как они работают с таблицами меньшей ширины. Горизонтальный sharding — идеальный вариант, когда основная проблема — это огромное количество строк в таблицах и высокая нагрузка на чтение/запись. Использование хэш-функции для определения шарда для каждой записи данных. Хэш-функция принимает ключ шарда, обычно определенный атрибут или столбец в наборе данных, и возвращает хэш-значение, которое затем используется для отнесения записи к определенному шарду.
Ethereum предлагает решение этой проблемы с помощью случайной выборки — протоколы осколка рандомно назначаются в разные секции для подтверждения аутентификации блоков (для этого и нужен был переход на PoS). Шардинг представляет собой технологию масштабирования базы данных, основная суть которой в том, чтобы разбить ее на отдельные сегменты, каждый из которых можно было бы вынести на отдельный сервер. Одна из самых сложных задач для разработчиков любых баз данных — масштабирование. Когда объем данных и операций с ними растет, нужно тем или иным способом увеличивать производительность системы. Шардинг — это эффективный архитектурный паттерн, предназначенный для управления крупномасштабными базами данных.
Разработчики Ethereum прекрасно понимают сложности, которые сопровождают внедрение шардинга, например, поддержание тонкого баланса между повышением производительности и сохранением децентрализованной этики и безопасности сети. Такая осторожная поэтапная интеграция подчеркивает их стремление не только развивать технологию Ethereum, но и защищать ее основополагающие принципы. Таким образом, одним из основных преимуществ шардинга является повышение скорости транзакций.