Именно этот хешрейт позволяет Ethereum Virtual Machine (EVM) функционировать — выполнять смарт-контракты и управлять децентрализованными приложениями (DApps). Результатом использования такой технологии является достижение показателя в несколько тысяч транзакций ежесекундно. Некоторые блокчейны поддерживают технологию распределения, а отдельные компании только начинают внедрять шардинг. Позволяет разделить экосистему на отдельные части, в связи с чем управление информацией становится проще. Шарды работают без привязки друг к другу, когда каждый из элементов выполняет свою часть “работы”. Ключ шардирования выбираем с умом, предварительно медитируем над метриками, чтобы чётко видеть картину того, как данные пишутся, запрашиваются и хранятся.

Оно дает такие преимущества, как увеличение пропускной способности транзакций, снижение задержек и повышение безопасности. Несмотря на то что существуют соображения безопасности, в настоящее время ведутся исследования и разработки для решения этих проблем. Шардинг имеет глобальное применение, в том числе в России, и может внести значительный вклад в развитие технологии блокчейн в различных отраслях. Наиболее заметным преимуществом шардинга является его способность значительно улучшить масштабируемость сети блокчейн.

Типы Шардинга

Традиционные механизмы консенсуса, такие как Proof of Work (PoW) или Proof of Stake (PoS), разработаны для единой бухгалтерской книги, а не для разделенной системы. Поэтому адаптация этих механизмов для шардированной среды требует инновационных подходов. Одним из ключевых аспектов является необходимость в механизме, который облегчает связь и консенсус между шардами, гарантируя, что весь блокчейн поддерживает последовательное и точное состояние. А технология, которая записывает транзакции в сети блокчейн, находится в самой блокчейн-транзакции. Все транзакции в блокчейне публично записываются в блокчейне и не могут быть удалены безвозвратно.

В сегментированном блокчейне также возникает проблема безопасности, поскольку хакерам легче захватить один шард — по причине меньшего хешрейта, требуемого для контроля индивидуальных сегментов (так называемая атака 1%). Это преимущество позволяет расширить количество участников цифровой экосистемы. Как результат — увеличение общей децентрализации обходится дешевле. Снижение стоимости транзакций фактически исключает вероятность, при которой в качестве валидаторов выступают только устройства с высоким потенциалом вычислительной мощности.

Поэтому валидация транзакций может осуществляться параллельным, а не линейным образом, что повышает скорость сети. Концепция шардинга активно развивается и внедряется в цифровую экосистему, что способствует увеличению скорости транзакций и эффективности блокчейна, а также улучшает показатели масштабируемости. Несмотря на существующие недостатки, текущая версия шардинга успешно решает трилемму блокчейна. При добавлении новой ноды в экосистему ей назначается новый узел или шард. Поэтому фактические ограничения относительно масштабирования исключаются. Это влияет и на общее удобство использования цифровой экосистемы.

Транзакции с участием нескольких шардов требуют надежных протоколов, обеспечивающих их бесперебойную и безопасную обработку. Это предполагает синхронизацию данных между различными шардами, что может быть технически сложным и ресурсоемким процессом. В общем, шардинг представляет собой смену парадигмы в том, как блокчейн-сети справляются с масштабируемостью, скоростью транзакций и перегрузками.

• Однако такая децентрализация ответственности также открывает возможности для злоумышленников.
• Появляются новые решения, которые объединяют подходы шардинга и сайдчейнов или сетей второго уровня.
• Включает разделение данных на отдельные части, называемые шардами.
• В сегментированном блокчейне также возникает проблема безопасности, поскольку хакерам легче захватить один шард — по причине меньшего хешрейта, требуемого для контроля индивидуальных сегментов (так называемая атака 1%).

Поскольку рабочая нагрузка распределяется по большему числу мелких шардов, каждому узлу приходится обрабатывать лишь часть данных по сравнению с системой без шардинга или с традиционным шардингом. Это не только ускоряет время обработки транзакций, но и делает сеть более устойчивой к узким местам и перегрузкам. Кроме того, иерархическая структура квадратичного шардинга может упростить процесс обновления и обслуживания сети, поскольку изменения могут вноситься небольшими, более управляемыми сегментами. Шардинг создает меньшие подмножества всего блокчейна, что поднимает вопросы, связанные с наличием и доступностью данных. Поскольку каждый шард хранит лишь часть данных сети, обеспечить доступность всей необходимой информации в нужный момент (особенно при транзакциях между шардами) может быть непросто. Кроме того, связь между шардами добавляет еще один уровень сложности.

Каковы Преимущества Шардинга?

Возможность горизонтального масштабирования это одно из важнейших нефункциональных требований индустрии в последнее время. Рост бизнеса со стороны IT выглядит чаще всего как рост нагрузки и цены отказа системы. Нам всем хочется создавать такие приложения, которые будут одинаково быстро и стабильно работать как с сотней, так и с сотней тысяч клиентов. Для этого необходимо еще на стадии проектирования закладывать потенциал для масштабирования, одним из способов которого является шардирование. Идеально подходит для приложений, где равномерное распределение данных является критически важным, например при хранении пользовательских сессий в веб-приложениях. Считается, что меньше всего трудностей для реализации шардинга у систем, работающих на алгоритме Proof-of-Stake.

Об этом на пресс-конференциях не раз упоминал и один шардинг это из основателей сети – Виталик Бутерин. Для обеспечения безопасности используются такие методы, как межсегментная связь и специальные механизмы консенсуса. Кроме того, новый дизайн будет включать в себя использование смарт-контрактов в основной цепочке. Умные контракты будут отвечать за достижение консенсуса между «осколками» и основной цепочкой.

В шардированной среде валидаторы играют решающую роль в поддержании целостности каждого шарда, проверяя транзакции и блоки. Однако такая децентрализация ответственности также открывает возможности для злоумышленников. Например, валидаторы могут вступить в сговор, чтобы одобрить мошеннические транзакции на одном шарде. Такой сговор может быть более возможен в шардированной системе, поскольку контроль над одним шардом требует меньших вычислительных мощностей или доли, чем контроль над всей сетью.

Естественное Шардирование (f = Objectdate % Num_shards)

Эта стратегия эффективна в сценариях, где распределение данных может быть неравномерным или когда приходится иметь дело со сложными критериями разбиения данных. Использует службу поиска или каталог для отслеживания того, на каком шарде хранятся те или иные данные. Наиболее известными проектами, использующими технологию шардинга являются Harmony, Zilliqa и IOST. Также данные в этом конкретном сегменте могут стать недействительными и оказаться безвозвратно утраченными.

Традиционные блокчейны, такие как Биткоин и Ethereum, сталкиваются со значительными трудностями при масштабировании для обработки большого количества транзакций. Это ограничение связано с требованием, чтобы каждый узел в сети обрабатывал каждую stp брокер транзакцию, что создает узкое место при увеличении объема транзакций. Шардинг устраняет эту проблему, разделяя сеть на более мелкие и управляемые шарды, каждый из которых способен обрабатывать транзакции независимо. Такое разделение позволяет значительно увеличить количество транзакций, которые может обрабатывать сеть, что открывает путь к более широкому внедрению и созданию более сложных приложений на блокчейне. В традиционной сети блокчейн каждый узел сети отвечает за обработку и хранение всех транзакций. Это может привести к замедлению времени обработки транзакций по мере роста сети.

Возврат базы данных с шардированной архитектурой к архитектуре без шардирования может оказаться чрезвычайно сложным и ресурсоемким. Этот процесс требует значительных усилий по реструктуризации и миграции данных. Неправильная стратегия может привести к несбалансированности серверов, когда на одни шарды приходится больше нагрузки, чем на другие. Если один шард выходит из строя, это не приводит к сбою всей базы данных. Такое более рациональное и оптимизированное распределение транзакций между узлами, позволяет сократить время проверки транзакций, и, соответственно, существенно повысить скорость обработки переводов.