Нажмите "Enter", чтобы перейти к контенту

Что такое шардинг Ethereum?

«Шардинг» — это предлагаемый метод разделения инфраструктуры Ethereum на более мелкие части в попытке масштабировать сеть.

Шардинг — это метод разделения базы данных, используемый в блокчейн с целью масштабируемости, что позволяет ему обрабатывать больше транзакций в единицу времени. Шардинг разделяет всю сеть блокчейн-компании на более мелкие разделы, известные как «шарды». Каждый сегмент состоит из собственных данных, что делает его отличным и независимым по сравнению с другими сегментами.

Разделение может помочь уменьшить задержку или медлительность сети, поскольку оно разбивает сеть блокчейна на отдельные сегменты. Однако существуют некоторые проблемы с безопасностью, связанные с шардингом, при котором шарды могут быть атакованы.

Sharding — это метод разделения базы данных, рассматриваемый сетями блокчейнов и тестируемый Ethereum.

Чем больше пользователей участвуют в сети блокчейна, тем медленнее становится сеть, что приводит к значительной задержке.

Разделение может уменьшить задержку сети, разделив сеть блокчейна на отдельные сегменты, каждый со своими данными, отделенными от других сегментов.

Проблемы безопасности, связанные с сегментированием, включают взлом или захват сегмента, когда один сегмент атакует другой, что приводит к потере информации.

Понимание шардинга в блокчейн

Сети блокчейн и соответствующие им криптовалюты набирают популярность благодаря широкому применению технологии, которая включает в себя управление цепочками поставок и финансовые транзакции. По мере роста популярности блокчейна растет и рабочая нагрузка и объем транзакций, обрабатываемых сетью. Если мы думаем о блокчейне как об общей базе данных, то по мере того, как добавляется все больше и больше данных, сети необходимо найти новые способы эффективной и быстрой обработки всех этих данных, и именно здесь может помочь сегментация.

Распределенный реестр блокчейна

Распределенный реестр технологии блокчейна делает ее привлекательной, поскольку позволяет согласованно распределять транзакции между несколькими сайтами и географическими регионами. По мере записи транзакций копии отправляются в общую сеть в течение нескольких секунд, создавая общедоступных «свидетелей». Если одна часть сети становится жертвой мошенничества или злонамеренной атаки, участники общей сети могут определить, что было изменено мошенниками, поскольку все они сохраняют копию транзакций реестра. В результате технология блокчейна и ее система распределенного реестра могут помочь уменьшить мошенничество и ограничить ущерб от кибератак, таких как взлом.

Масштабируемость блокчейна

Однако одна из основных проблем, связанных с технологией блокчейн, заключается в том, что по мере добавления в сеть дополнительных компьютеров и обработки большего количества транзакций сеть может застрять, замедляя процесс, который называется задержкой. Задержка является препятствием для широкого использования блокчейна, особенно по сравнению с текущими электронными платежными системами, которые работают быстро и эффективно. Другими словами, масштабируемость является проблемой для блокчейна, поскольку сети могут быть не в состоянии обрабатывать увеличивающиеся объемы данных и поток транзакций, поскольку все больше и больше отраслей внедряют эту технологию.

Одним из рассматриваемых решений для создания масштабируемости без задержек является процесс сегментирования. Разделение предназначено для распределения рабочей нагрузки сети на разделы, что может помочь уменьшить задержку и позволить обрабатывать больше транзакций с помощью блокчейна.

Как осуществляется шардинг в блокчейн

Прежде чем исследовать, как выполняется сегментирование в сети блокчейн, важно рассмотреть, как в настоящее время хранятся и обрабатываются данные.

Блокчейн-узлы

В настоящее время в блокчейне каждый узел в сети должен обрабатывать все объемы транзакций в сети. Узлы в блокчейне независимы и отвечают за обслуживание и хранение всех данных в децентрализованной сети. Другими словами, каждый узел должен хранить критически важную информацию, такую ​​как остатки на счетах и ​​историю транзакций. Сети блокчейнов были созданы таким образом, что каждый узел должен обрабатывать все операции, данные и транзакции в сети.

Хотя она обеспечивает безопасность блокчейна, сохраняя каждую транзакцию во всех узлах, эта модель значительно замедляет обработку транзакций. Низкие скорости обработки транзакций не предвещают ничего хорошего в будущем, когда блокчейн станет ответственным за миллионы транзакций. 

Шардинг может помочь, поскольку он разделяет или распределяет транзакционную рабочую нагрузку из сети блокчейна, так что каждому узлу не нужно обрабатывать всю рабочую нагрузку блокчейна. В некотором смысле сегментирование делит рабочую нагрузку на разделы или сегменты.

Горизонтальный щардинг

Разделение может быть выполнено путем горизонтального разделения баз данных путем разделения на строки. Шарды, как называются строки, концептуализируются на основе характеристик. Например, один сегмент может отвечать за хранение состояния и истории транзакций для определенного типа адреса. Кроме того, можно было бы разделить шарды в зависимости от типа хранящегося в них цифрового актива. Транзакции, связанные с этим цифровым активом, могут стать возможными благодаря комбинации шардов.

В качестве примера рассмотрим сделку по аренде недвижимости, в которой участвует несколько шардов. Эти шарды соответствуют различным объектам, участвующим в транзакции, от имен клиентов до цифровых ключей, сконфигурированных в смарт-контракте, который предоставляется арендатору после уплаты арендной платы.

Обмен шардами

Каждый сегмент по-прежнему может использоваться совместно с другими сегментами, что поддерживает ключевой аспект технологии блокчейна — децентрализованную бухгалтерскую книгу. Другими словами, реестр по-прежнему доступен каждому пользователю, что позволяет им просматривать все транзакции реестра.

Где хранятся данные Ethereum?

Если вы заменяете сервисы-посредники для приложений, где хранятся все данные?

Под капотом Ethereum состоит из глобальной сети узлов, управляемых пользователями и компаниями Ethereum. Каждый узел хранит всю историю Ethereum. Это означает, что он хранит все данные — какой человек отправил транзакцию, в какую дату и сколько денег они отправили — а также смарт-контракты, код, написанный для управления этими средствами с определенными правилами. Как вы понимаете, это очень много данных.

Зачем нескольким узлам хранить всю эту историю размером со слона? Это то, что делает Ethereum децентрализованным, способным создавать приложения, которые «никто не может отключить», как говорится на основном сайте Ethereum.

Если только несколько человек способны управлять этими узлами, например, из-за их большого размера, тогда сетью легче управлять отдельным людям или группам. Если один злоумышленник сможет завладеть достаточным количеством узлов, он сможет переписать историю Эфириума. Теоретически это может позволить человеку зарабатывать больше денег за счет других пользователей Ethereum.

Вот почему чем проще запустить эти узлы, тем меньше вероятность того, что произойдет этот сценарий, поскольку контроль находится в руках большего числа пользователей. В свою очередь, это повышает вероятность того, что эфир (или любая криптовалюта) сможет оправдать свои смелые обещания.

Проблема в том, что этим узлам обычно требуется много места для хранения, и их сложно запускать и обслуживать.

Зачем Эфириуму нужен шардинг?

Шардинг может упростить запуск этих новых узлов. По данным обозревателя блоков Etherscan, полные узлы Ethereum уже занимают не менее пяти терабайт пространства, что примерно в 10 раз больше, чем может вместить средний компьютер.

И узлы будут только увеличиваться в размерах, и их будет сложнее запускать с течением времени, а также по мере того, как к платформе будет присоединяться все больше пользователей.

Разделение — это распространенный метод в компьютерных системах для масштабирования приложений, чтобы они могли поддерживать больше данных. Если сегментирование может быть правильно реализовано в Ethereum — что по-прежнему является большим «если», — каждый пользователь сможет хранить только часть истории изменений в базе данных, а не всю историю, как обычно происходит в блокчейн.

Почему сегментирование не является быстрым решением?

Разделение сложнее, чем кажется. Допустим, мы разделили узел Ethereum — или «разбили» его — на шесть частей. Первая часть должна быть в состоянии знать, что данные, поступающие от других пяти узлов, верны. В противном случае его можно обмануть, заставив думать, что было внесено изменение, которого на самом деле не произошло. Это оказывается сложной проблемой, и разработчики все еще ищут решение.

Шардинг и безопасность блокчейн

Одним из основных вопросов в возникшей практике является безопасность. Хотя каждый сегмент является отдельным и обрабатывает только свои собственные данные, существует проблема безопасности, связанная с повреждением сегментов, когда один сегмент берет на себя другой сегмент, что приводит к потере информации или данных.

Если мы будем думать о каждом шарде как о собственной сети блокчейна со своими аутентифицированными пользователями и данными, хакер или кибератака может завладеть шардом. Затем злоумышленник может ввести ложные транзакции или вредоносную программу.

Ethereum, одна из самых известных блокчейн-компаний, находится на переднем крае тестирования шардинга как возможного решения проблем с задержкой и масштабируемостью. Ethereum планирует развернуть 64 новых цепочки шардов после того, что он называет «слиянием», когда основная сеть Ethereum «объединится» с системой proof of stake Beacon Chain. Ethereum боролся с потенциальной атакой шардов, случайным образом назначая узлы определенным шардам и постоянно переназначая их через случайные промежутки времени. Эта случайная выборка затруднит хакерам определение того, когда и где можно повредить шард.

Кроме того, важно отметить, что сегментирование все еще находится на ранней стадии тестирования использования для сетей блокчейн. В результате все потенциальные вопросы и вызовы еще не проработаны.

Когда шардинг заработает на Ethereum?

Шардинг был идеей с момента появления Ethereum в 2013 году. До сих пор не ясно, будет ли он работать. Также неясно, когда он будет добавлен в Ethereum.

Шардинг является запланированной частью Ethereum 2.0, серии обновлений блокчейна Ethereum, официальное развертывание которых началось 1 декабря 2020 года. Скорее всего, шардинг будет включен на более поздних этапах обновления из-за его потенциальных опасностей и сложности. Официальный сайт Ethereum ожидает, что шардинг появится где- то в 2023 году.