Co to jest шардинг? Wyjaśniamy rozwiązanie skalowalności Ethereum

Wyobraź sobie, że siedzisz w dużej publiczności i piszesz egzamin wraz z jeszcze 500 osób. Powiedzmy, 50 nauczycieli obserwują i oceniają egzaminy. Wyobraź sobie, że każdy z tych 500 экзаменуемых trzeba będzie przejść wszystkie 50 nauczycieli i twoja ocena będzie średnią z wszystkich wystawionych. Czy można sobie wyobrazić, ile czasu zajmie napisanie wszystkich prac egzaminacyjnych? Oczywiście, to nigdy nie praktyczny sposób, który tylko utrudnia egzaminy i staje się trudniejsze wraz ze wzrostem liczby studentów, przekazać egzaminy. Dokładnie z takimi samymi trudnościami w obliczu блокчейн Ethereum, zdobywając popularność i zwiększając ilość transakcji.

Teraz wyobraź sobie, że zamiast 50 nauczycieli, których trzeba wziąć 500 egzaminów, odpowiedzialność będzie podzielona jest na segmenty. Każdy inspektor spośród nauczycieli odpowiadał za ocenę 10 egzaminów, i ocena, którą wystawiał każdy inspektor, byłaby ostateczną dla każdego z tych 10 studentów. Jeśli inspektor nie wiem, jak oceniać pewnego studenta, mógł skonsultować się z innymi inspektorów i uzyskać więcej informacji.

Właściwie, to prosty przykład tego, jak шардинг może rozwiązać problem блокчейна Ethereum, zwiększając szybkość transakcji i zmniejszając obciążenie sieci.

Problemy skalowalności блокчейна Ethereum

Obecnie блокчейн Ethereum wymaga, aby wszystkie węzły w sieci przechowywane i przetwarzane wszystkie przechodzące transakcji. Innymi słowy, problem блокчейна Ethereum w tym, że chce mieć pełne węzły (węzła). Chociaż proces ten zapewnia sieć wysokim stopniu ochrony, ponieważ każdą transakcję musi potwierdzić każdy węzeł, to bardzo skomplikowane i słabo skalowalne metody, od którego społeczność programistów Ethereum planuje zrezygnować.

Im większa jest liczba pełnych węzłów, tym wolniej i mniej skalowalne staje się блокчейн.

W swojej prawdziwej formie блокчейн Ethereum musi dokonywać wyborów do spełnienia dwóch z trzech atrybutów poniżej:

1. Bezpieczeństwo
2. Skalowalność
3. Decentralizacja

Obecnie stan блокчейна Ethereum w pełni spełnia 1 i 3 kryteria, ale mocno traci, gdy dochodzi do skalowalności. Ale czasy się zmieniają i skalowalność kamieniem leży na drodze do masowego rozprzestrzeniania się блокчейна, dlatego społeczność programistów Ethereum podejmuje decyzję częściowo poświęcić bezpieczeństwem. Tak, mają nadzieję zwiększyć szybkość przeprowadzenia transakcji.

Rozwiązanie: шардинг

Wyobraź sobie, że Ethereum jest podzielony na tysiąc wysp. Każda wyspa żyje własnym życiem. Każda wyspa ma swoje unikalne cechy i wszystko, co do tej wyspy należy do nich, czyli konta, mogą komunikować się ze sobą i swobodnie korzystać ze wszystkich funkcji wyspy. Jeśli chcą się skontaktować z innymi wyspami, trzeba użyć określonego protokołu.

W normalnym rozumieniu шардинг — jest to swego rodzaju podział, który dzieli duże bazy danych na mniejsze części, i to szybko, шарды (fragmenty). Z definicji, odłamek, on sam fragment, to część czegoś całości.

Ale w odniesieniu do блокчейну Ethereum jest to bardzo zawiła i skomplikowana koncepcja. W tym artykule znajdziesz uproszczone jej wyjaśnienie, ale dla szczegółowego zbadania trzeba zanurzyć się w długie techniczne rozumowanie i obliczenia matematyczne, oczywiście. W skrócie: sieć jest podzielona na wiele mniejszych partycji — шардов — i każdy odłamek zawiera niezależne części danych o transakcjach. Społeczność Ethereum próbuje uciec od konieczności pełnych węzłów poprzez wprowadzenie шардинга. Шардинг będzie znajdować się wyłącznie na poziomie protokołu.

Wprowadzenie шардинга pozwoli każdemu węzła przechowywać podzbiór danych i odpowiadać za weryfikację określonego zestawu transakcji, a nie wszystkich transakcji, które kolejno przechodzą na блокчейне z powodu nie-równoległej natury Ethereum Virtual Machine (EVM).

Kiedy określonej witryny wymagane informacje, które nie są przechowywane w jego własnym bloku, znajdzie innego węzła, który ma niezbędne informacje. Ta przesłanka dla cross-шардовых wiadomości.

Obecnie блокчейн Ethereum pozwala przeprowadzać 8 transakcji na sekundę (TPS), a przy шардинге będą dostępne tysiące TPS, bez konieczności pełnych węzłów, oraz całkowita wielkość węzła też się zmniejszy. Jednak ten proces nie można uznać za całkowicie bezpieczne, ponieważ węzły raczej będą uzależnieni, niż są niezależne od siebie. Na taką ofiarę gotowy, aby przejść deweloperzy, aby zwiększyć przepustowość sieci.

Dlaczego Proof-of-Stake jest niezbędny do шардинга

Z całym wspomniany wcześniej, to zagrożenie bezpieczeństwa będzie mieć miejsce tylko jeśli Ethereum będzie działać na mechanizmie konsensusu Proof-of-Work. Ponieważ PoW polega na moc mieszania sieci, musi być sposób, aby uniemożliwić osobie atakującej, próbuje manipulować z sieci, która będzie dużo niższa ze względu na podział sieci na шарды.

Atak 51% na блокчейн na bazie PoW bez шардинга praktycznie неосуществима z powodu wymaganej mocy mieszania i kosztów ogólnych na ten atak, co w przypadku Ethereum przekształci się w miliardy dolarów. Osoba atakująca musi 51% całkowitej mocy mieszania sieci, aby atakować sieci i uzyskać kontrolę nad większością głosów.

Na блокчейне w oparciu o PoW z шардингом prawdopodobieństwo ataku 51% wyższa i ogólne zagrożenie bezpieczeństwa sieci powyżej. Osoba atakująca lub ich grupy mogą koncentrować moc mieszania w jednym odłamku i uzyskać kontrolę nad tym шардом. Osoba atakująca może wykorzystać cross-шардовую komunikację, aby atakować inne шарды w sieci.

To , aby EVM był bezpieczny,zdecentralizowana i skalowalne. PoS pozwolił Ethereum zabrać atakujący ma możliwość skoncentrować хэшрейт w jednym odłamku. System PoS również wyeliminowało by luki do ataku 51%, która była by bardziej istotne, jeśli шардинг został wprowadzony do systemu w oparciu o PoW.

PoS-блокчейн z шардингом pozbawić atakujących możliwości wyboru odłamek, który chcą taktować, i nie pozwoli im dowiedzieć się wcześniej, jaki odłamek będzie przypisany decydującym (autorytatywny) w sieci.