ブロックチェーンの世界、最大の課題の1つはスケーラビリティです。 Ethereumなどの現在のほとんどのブロックチェーンは、毎秒の限られた数のトランザクションのみを扱うことができ、それが大幅に締め切りと高い取引コストにつながります。シャードと呼ばれるアプローチが提案されています。ブロックチェーンを小さなゲームまたは シャード分割して、ワークロードをいくつかのノードに分配できます。これにより、地方分権化を犠牲にすることなく、トランザクションの処理能力が向上します。しかし、特にセキュリティの観点から、その利点と制限は何ですか？これがこの記事で探求しようとしていることです。
目次
シャードとは何ですか？
シャードと呼ばれるいくつかのピースに分割する分割技術です。各シャードは、トランザクションの一部を個別に処理できるミニブロックチェーンとして機能します。ネットワークのすべてのノードがすべてのトランザクションを扱う代わりに、各シャードはトランザクションのサブセットを管理し、ネットワークの全体的な負荷を軽減し、操作を加速します。
言い換えれば、シャードは異なるフラグメント間でワークロードを分割することによりブロックチェーンのパフォーマンスを向上させ、したがって、ネットワークが並行して対処できるトランザクションの数を増やします。
シャードはどのように機能しますか？
シェルディングシステムでは、トランザクションが異なるシャードに分散されます。各シャードには、このシャード内のトランザクションのチェックと処理を担当する独自のバリデーターのセットがあります。これにより、他のシャードを降ろすことができます。これは、他の場所で発生するものの影響を受けずにトランザクションに対処し続けることができます。
ただし、クロスシャードトランザクションは、いくつかのシャード間の状態の変更が含まれるため、特別な調整が必要です。課題は、ブロックチェーン全体の一貫性を維持しながら、破片の間でデータが適切に循環するようにすることです。
Near Protocol とナイトシェードモデル
シャードの使用の関連する例は、 Nightshadeと呼ばれる特定のアプローチを採用したブロックチェーンNear Protocol。各シャードの独立したチャネルを作成するのではなく、近くではチャンクと呼ばれるフラグメントに分割された単一の大きな共有レジスタを使用します。
チャンクとシャードの違いを理解することが不可欠です。シャードはブロックチェーンの論理的な区分を表します。そこでは、各シャードは、他のシャードと平行な特定のトランザクションを処理できる独立したミニブロックチェーンとして機能します。一方、チャンクは、トランザクションブロック内のデータのサブセットです。各シャードは1つ以上のチャンク。
これら2つの要素間の相互作用は、シャードがどこにあるかを理解するための鍵です。シャードは、一連のトランザクションを管理するネットワークの部分を決定しますが、チャンクは、これらのトランザクションがグローバルブロックに物理的に保存および検証される方法です。したがって、シャードはネットワークをシャード、各シャードは独自のチャンク。
Near Protocolのようなシステムでは、大規模な共有グローバルレジスタがありますが、このレジスタはシャードに関連付けられているチャンク。シャーディングは、異なる破片間の分業時に介入し、チャンクはグローバルレジスタの各シャードによって生成されたデータを収集できるユニットです。言い換えれば、各シャードは独自のトランザクションを独立して扱いますが、これらのトランザクションはブロックチェーンブロック全体のチャンク
ブロックチェーンのシャーディングの利点
シャードには、ブロックチェーン、特に多数のトランザクションを治療する能力を向上させようとしている人には、いくつかの顕著な利点があります。
1. スケーラビリティの向上
いくつかのシャードがトランザクションを並行して処理できるようにすることにより、シャードはブロックチェーンのスケーラビリティを改善します。これにより、より多くのユーザーが混雑取引を行うことができます。これは、大規模な採用に不可欠です。
2. 取引コストの削減
同時に処理できるトランザクションが増えると、ネットワークリソースの需要が減少し、トランザクションコストが低下します。
3. 効率の向上
各シャードは、ネットワークの各ノードのワークロードを軽視するトランザクションのほんの一部のみを管理する必要があります。これにより、バリデーターの計算リソースをより効果的に使用できます。
4. 地方分権化の維持
シャード内のネットワーク部門にもかかわらず、各シャードは独立したバリエーターを保持し、ネットワークの分散化とセキュリティを維持します。
セキュリティのリスクを破壊します
シャードはブロックチェーンのスケーラビリティを改善するための有望なソリューションですが、安全リスクも提示します。ネットワークをいくつかのシャードに分割することにより、各シャードはブロックチェーン全体よりも安全性が低くなります。
具体的な例を挙げましょう：非シュードブロックチェーンでは、一般に、ネットワークの検証装置の50％以上を破壊して制御する必要があります。一方、Shardéeブロックチェーンでは、この特定のシャードを制御するために、単一のシャードのバリデーターの50％以上を破損するだけで十分です。シャードが侵害されている場合、このシャードのトランザクションを変更することができ、これらの変更は、シャード間のトランザクションを介してネットワーク全体に広がる可能性があります。
これが、単一のシャードが侵害されるリスクを減らすために、シェード間のバリデーターのランダム回転など、 Near Protocolなどの多くのプロトコルが追加のセキュリティメカニズムを使用する理由です。
シャードはブロックチェーンの安全性にどのように影響しますか？
断片化されたブロックチェーンによるシャードは、特定のユニークな安全リスクを導入します。主要なリスクの1つは、バリデーターのパーティションにリンクされています。非シェードブロックチェーンでは、各ノードはすべてのトランザクションの検証プロセスに参加します。しかし、シャードを使用すると、バリデーターはトランザクションのサブセットのみを担当します。攻撃者がシャードバリエーターの大部分を制御することに成功した場合、彼は潜在的にこのシャードのセキュリティを妥協し、不正な取引を実行することができます。
このリスクを最小限に抑えるには、バリッタのランダム分布などの安全メカニズムが不可欠です。これらのメカニズムは、バリッターが同じシャードに長く留まることを防ぐため、悪意のある共謀のリスクが低下します。さらに、 Near Protocolのような特定のシステムは、グローバルレジスタに依存しているため、トランザクションの整合性を中央に検証できます。
ブロックチェーンのシャードの利点
セキュリティの課題にもかかわらず、シャードは、パフォーマンスを改善し、より広い採用に適応しようとするブロックチェーンに否定できない利点を提供します。
1. スケーラビリティが向上しました
シャードにより、ブロックチェーンは、ワークロードを分割することにより、1秒あたりのトランザクションを処理できます。これにより、ネットワークが遅くなる可能性のあるボトルネックが減少します。
2. 取引コストの削減
ネットワークの処理能力を高めることにより、シャードはトランザクションコストへの圧力を減らし、ユーザーが低コストでトランザクションを実行できるようにします。
3. スケーラビリティ
シャードにより、ブロックチェーンは、パフォーマンスやセキュリティを犠牲にすることなく、より多くのユーザーやアプリケーションに適応できます。
4. リソースの最適化
ネットワークノードは、すべてのトランザクションを処理する必要がなくなり、計算リソースのより効率的な使用とエネルギー消費の削減が可能になります。
シャードを使用したブロックチェーンの例
1. Near Protocol
Near Protocolナイトシェードを備えた高度な形状のシャードを使用するブロックチェーンです。いくつかの独立したチャネルを作成するのではなく、近くの共有グローバルレジスタを使用します。これは、チャンク化されています。
2. zilliqa
Zilliqaは、シャードを適用するもう1つのブロックチェーンです。これは、このテクノロジーがいくつかのシャード間でワークロードを分割することにより、トランザクション速度を大幅に改善できることを示した最初のものの1つです。 Zilliqaは、パブリックブロックチェーンネットワークでシャードを正常に実装できることを証明しています。
ブロックチェーンでのシャードの未来
分散型アプリケーションと大規模なスケールブロックチェーンのブームにより、シャードは成長するスケーラビリティニーズを満たすための重要な技術です。より多くのトランザクションを治療することを可能にするだけでなく、コストを削減し、ネットワーク効率を改善することもできます。シャードは、特にセキュリティの点で課題を提示しますが、ブロックチェーンの将来に対する有望なソリューションのままです。
よくある質問
1。シャードとは何ですか？
シャードに分割する分割技術であり、より多くのトランザクションを並行して処理することが可能になります。
2。シェービングはどのようにスケーラビリティを改善しますか？
ワークロードを複数のシャード間で分割することにより、シェルディングにより、ブロックチェーンがより多くのトランザクションを同時に処理できるようになり、全体的な容量が増加します。
3.シャードに関連する安全リスクは何ですか？
主なリスクは、バリデーターの大部分が腐敗している場合、シャードが損なわれる可能性があることです。これは、ネットワーク全体の整合性に影響を与える可能性があります。
4.シャードを使用したブロックチェーンの例は何ですか？
Near ProtocolとZilliqaは、トランザクションパフォーマンスを改善するためにシャードを実装したブロックチェーンの2つの例です。
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ヨハン・ウザン
トレーニングエンジニア、私はすぐに金融の分野に興味を持ちました。分散化された金融はそれに先立って明るい未来を持っていると確信し、私は Crypternon開発することでその民主化に参加しています。
