Welt der Blockchains ist eine der größten Herausforderungen die Skalierbarkeit. Die meisten derzeitigen Blockchains wie Ethereum können nur mit einer begrenzten Anzahl von Transaktionen pro Sekunde umgehen, was zu erheblichen Fristen und hohen Transaktionskosten führt. Um diese Grenze zu überwinden, wurde Sharding Blockchain in kleinere Spiele oder Scherben unterteilen , um die Arbeitsbelastung auf mehreren Knoten zu verteilen. Dies erhöht die Verarbeitungskapazität von Transaktionen, ohne die Dezentralisierung zu beeinträchtigen. Aber was genau ist Sharding und was sind ihre Vorteile und Grenzen, insbesondere in Bezug auf die Sicherheit? Das werden wir in diesem Artikel untersuchen.
Inhaltsverzeichnis
Was ist Sharding?
Sharding ist eine Partitionierungstechnik, die eine Blockchain in mehrere Teile unterteilt, die als Scherben . Jeder Shard wirkt als Mini-Blockchain, das einen Teil der Transaktionen unabhängig voneinander behandeln kann. Anstelle aller Knoten des Netzwerks behandelt alle Transaktionen eine Teilmenge von Transaktionen, die die Gesamtlast des Netzwerks erhöht und seinen Betrieb beschleunigt.
Mit anderen Worten, Sharding verbessert die Blockchain -Leistung, indem sie die Arbeitsbelastung zwischen verschiedenen Fragmenten aufteilt und so die Anzahl der Transaktionen erhöht, mit denen das Netzwerk parallel umgehen kann.
Wie funktioniert Sharding?
In einem Sharding -System werden Transaktionen zwischen verschiedenen Scherben verteilt. Jede Shard hat ihre eigenen Validatoren, die für die Überprüfung und Verarbeitung von Transaktionen in diesem Shard verantwortlich sind. Dies ermöglicht es, andere Scherben zu entladen, die weiterhin mit Transaktionen umgehen können, ohne von denen betroffen zu sein, die an anderer Stelle stattfinden.
Cross-Shard-Transaktionen bezeichnet werden, erfordern jedoch eine besondere Koordination, da sie Zustandsänderungen zwischen mehreren Scherben beinhalten. Die Herausforderung besteht darin, sicherzustellen, dass die Daten ordnungsgemäß zwischen den Scherben zirkuliert und gleichzeitig die Kohärenz der Blockchain als Ganzes beibehalten.
Near Protocol und dem Nachtschattenmodell
Ein relevantes Beispiel für die Verwendung von Sharding ist Near Protocol Nightshade verfolgte . Anstatt unabhängige Kanäle für jeden Shard zu erstellen, in der Nähe ein einzelnes großes gemeinsames Register, das in Fragmente unterteilt ist, die als Stücke .
Im Rahmen des Sharding ist es wichtig, den Unterschied zwischen einem Stück und einem Shard . Ein Shard stellt eine logische Teilung der Blockchain dar, bei der jeder Shard als unabhängige Mini-Blockchain funktioniert, die spezifische Transaktionen parallel zu anderen Scherben behandelt. Andererseits ist ein Stück eine Untergruppe von Daten innerhalb eines Transaktionsblocks. Jeder Shard erzeugt ein oder mehrere Stücke , die Transaktionen enthalten, die mit diesem Shard verbunden sind.
Die Wechselwirkung zwischen diesen beiden Elementen ist der Schlüssel zum Verständnis, wo Sharding kommt. Der Shard bestimmt den Teil des Netzwerks, der eine Reihe von Transaktionen verwaltet, während der Stück die Art und Weise ist, wie diese Transaktionen in einem globalen Block physikalisch gespeichert und validiert werden. Daher teilt Sharding das Netzwerk in Scherben , und jede Scherbe ist für die Herstellung seiner eigenen Stücke .
In Systemen wie Near Protocol ist dieses Register, obwohl es ein großes gemeinsames globales Register gibt, in Stücke , die jeweils mit einem Shard . Die Sharding stellt zum Zeitpunkt der Arbeitsteilung zwischen den verschiedenen Scherben ein, und die Stücke sind die Einheiten, die es ermöglichen, die von jeder Shard im globalen Register erstellten Daten zu sammeln. Mit anderen Worten, jeder Shard behandelt seine eigenen Transaktionen unabhängig, aber diese Transaktionen werden dann in Stücken im gesamten Blockchain -Block konsolidiert.
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Sharding -Vorteile für Blockchain
Sharding hat mehrere bemerkenswerte Vorteile für Blockchains, insbesondere für diejenigen, die ihre Fähigkeit zur Behandlung einer großen Anzahl von Transaktionen verbessern möchten:
1. Erhöhte Skalierbarkeit
Durch die parallele Behandlung mehrerer Scherben, um Transaktionen zu behandeln, verbessert die Sharding die Skalierbarkeit der Blockchain. Dies ermöglicht es einer größeren Anzahl von Benutzern, Überlastungstransaktionen durchzuführen, was für die umfassende Akzeptanz von großer Gewinnstärke von entscheidender Bedeutung ist.
2. Reduzierung der Transaktionskosten
Bei mehr Transaktionen, die gleichzeitig verarbeitet werden können, sinkt die Nachfrage nach Netzwerkressourcen, was zu einem Rückgang der Transaktionskosten führt.
3. Erhöhte Effizienz
Jeder Shard muss nur einen Bruchteil von Transaktionen verwalten, der die Arbeitsbelastung für jeden Knoten des Netzwerks erhöht. Dies ermöglicht es, die Berechnungsressourcen der Validatoren effektiver zu verwenden.
4. Aufrechterhaltung der Dezentralisierung
Trotz der Netzwerkabteilung in Shards behält jeder Shard unabhängige Validatoren, was die Dezentralisierung und Sicherheit des Netzwerks beibehält.
Sicherheitsrisiken
Obwohl Sharding eine vielversprechende Lösung zur Verbesserung der Skalierbarkeit von Blockchains ist, weist es auch Sicherheitsrisiken auf. Durch die Aufteilung des Netzwerks in mehrere Scherben wird jede Shard weniger sicher als die Blockchain als Ganzes.
Nehmen wir ein konkretes Beispiel: In einer UN -Sharded -Blockchain ist es im Allgemeinen erforderlich, mehr als 50 % der Validatoren des Netzwerks zu beschädigen, um die Kontrolle zu übernehmen. Andererseits reicht es in einer Shardée -Blockchain aus, um mehr als 50 % der Validatoren einer einzelnen Scherbe zu korrumpieren, um die Kontrolle über diesen speziellen Shard zu übernehmen. Wenn eine Shard beeinträchtigt wird, können Transaktionen in diesem Shard geändert werden, und diese Veränderungen können sich möglicherweise über Transaktionen zwischen Scherben auf das gesamte Netzwerk ausbreiten.
Aus diesem Grund verwenden viele Protokolle, wie das Near Protocol, zusätzliche Sicherheitsmechanismen, wie die zufällige Drehung der Validatoren zwischen den Scherben, um das Risiko zu verringern, dass ein einzelner Shard beeinträchtigt wird.
Wie kann sich Sharding auf die Blockchain -Sicherheit auswirken?
Sharding durch fragmentierte Blockchain führt bestimmte einzigartige Sicherheitsrisiken ein. Eines der Hauptrisiken ist mit der Aufteilung der Validatoren verbunden. In einer nicht geschlossenen Blockchain beteiligt sich jeder Knoten am Validierungsprozess aller Transaktionen. Bei Sharding sind Validatoren jedoch nur für eine Teilmenge von Transaktionen verantwortlich. Wenn es einem Angreifer gelingt, die Mehrheit der Shard -Validatoren zu kontrollieren, könnte er möglicherweise die Sicherheit dieser Scherbe beeinträchtigen und betrügerische Transaktionen durchführen.
Um dieses Risiko zu minimieren, sind Sicherheitsmechanismen wie die zufällige Verteilung von Validatoren unerlässlich. Diese Mechanismen verhindern, dass Validatoren zu lange auf demselben Scherben bleiben, wodurch das Risiko einer böswilligen Absprachen verringert wird. Darüber hinaus stützen sich bestimmte Systeme, wie das von Near Protocol, auf ein globales Register, was es ermöglicht, die Integrität von Transaktionen zentral zu überprüfen.
Die Vorteile des Sharding für Blockchains
Trotz Sicherheitsherausforderungen bietet Sharding Blockchains unbestreitbare Vorteile, die ihre Leistung verbessern und sich an eine breitere Akzeptanz anpassen möchten:
1. Verbesserte Skalierbarkeit
Mit Sharding können Blockchains mehr Transaktionen pro Sekunde durch Teilen der Arbeitsbelastung behandeln. Dies reduziert die Engpässe, die das Netzwerk verlangsamen können.
2. Reduzierung der Transaktionskosten
Durch Erhöhen der Behandlungskapazität des Netzwerks verringert Sharding den Druck auf die Transaktionskosten und ermöglicht es den Benutzern, Transaktionen zu geringeren Kosten durchzuführen.
3. Skalierbarkeit
Durch Sharding kann sich Blockchain an eine größere Anzahl von Benutzern und Anwendungen anpassen, ohne die Leistung oder Sicherheit zu beeinträchtigen.
4. Ressourcenoptimierung
Netzwerkknoten müssen nicht mehr alle Transaktionen behandeln, was eine effizientere Nutzung von Berechnungsressourcen und eine Verringerung des Energieverbrauchs ermöglicht.
Beispiele für Blockchains mit Sharding
1. Near Protocol
Near Protocol befindet sich eine Blockchain, die eine fortschrittliche Form des Sharding mit seinem Nachtschattenmodell . Anstatt mehrere unabhängige Kanäle zu erstellen, verwendet in der Nähe ein gemeinsames globales Register, das in Brocken um Transaktionen dezentral zu behandeln und gleichzeitig Sicherheit und Effizienz zu garantieren.
2. Zilliqa
Zilliqa ist eine weitere Blockchain, die Sharding anwendet. Dies ist einer der ersten, der gezeigt hat, dass diese Technologie die Transaktionsgeschwindigkeit erheblich verbessern kann, indem die Arbeitsbelastung zwischen mehreren Scherben geteilt wird. Zilliqa hat bewiesen, dass Sharding in einem öffentlichen Blockchain -Netzwerk erfolgreich implementiert werden könnte.
Die Zukunft des Sharding in Blockchains
Mit dem Ausleger in dezentralen Anwendungen und großen Blockchains ist Sharding eine Schlüsseltechnologie, um die Anforderungen an die Skalierbarkeit der Wachstumsfähigkeit gerecht zu werden. Es ermöglicht es nicht nur, mehr Transaktionen zu behandeln, sondern auch die Kosten zu senken und die Netzwerk -Effizienz zu verbessern. Obwohl Sharding vor allem in Bezug auf die Sicherheit Herausforderungen stellt, bleibt dies eine vielversprechende Lösung für die Zukunft von Blockchains.
FAQ
1. Was ist Sharding?
Sharding ist eine Partitionierungstechnik, die eine Blockchain in mehrere Scherben , was es ermöglicht, mehr Transaktionen parallel zu behandeln.
2. Wie verbessert die Rasur die Skalierbarkeit?
Durch die Aufteilung der Arbeitsbelastung zwischen mehreren Scherben ermöglicht das Sharding einer Blockchain, mehr Transaktionen gleichzeitig zu behandeln, wodurch die Gesamtkapazität erhöht wird.
3. Was sind die Sicherheitsrisiken mit Sharding verbunden?
Das Hauptrisiko besteht darin, dass ein Shard beeinträchtigt werden kann, wenn ein Großteil seiner Validatoren korrupt ist. Dies kann die Integrität des gesamten Netzwerks beeinflussen.
4. Was sind die Beispiele für Blockchains mit Sharding?
Near Protocol und Zilliqa sind zwei Beispiele für Blockchains, die Sharding implementiert haben, um ihre Transaktionsleistung zu verbessern.
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Noah
Trainingsingenieur interessierte mich schnell für das Finanzbereich. Ich bin davon überzeugt, dass dezentrale Finanzen eine glänzende Zukunft vor sich haben, und nehme an seiner Demokratisierung durch die Entwicklung Crypternonteil.
