Was ist Sharding?

Sharding ist eine Computertechnik, die darauf abzielt, eine Datenbank oder ein Netzwerk aufzuteilen, um deren Betrieb wesentlich skalierbarer und dezentraler zu gestalten. Eine interessante Strategie, die der Blockchain-Technologie helfen kann, ihr Hauptproblem zu überwinden: die Skalierbarkeit.

Eine der Datenbankverwaltungstechniken, die in der aktuellen kryptografischen Community immer beliebter wird, ist Schärfen. Es ist ein Prozess der Fragmentierung oder horizontalen Aufteilung von Datenbanken in kleinere Teile oder Fragmente zerlegen, um eine bessere Handhabung zu ermöglichen, wodurch sie weniger schwer und einfacher zu bedienen sind.

Sharding wurde mit dem Ziel entwickelt, die Skalierbarkeit in verteilten und dezentralen Systemen zu erleichtern. Aber heute könnte seine Anwendung in der Blockchain-Technologie die Skalierbarkeitsprobleme, mit denen Netzwerke wie z. B. konfrontiert sind, erheblich verbessern Bitcoin y Ethereum.

Vorteile der Implementierung sharding

Der Hauptvorteil, den die Fragmentierung für eine Blockchain bietet, ist Skalierbarkeit verbessern. Da Transaktionen schneller verarbeitet und validiert werden können, verringert sich der Zeitaufwand für diesen Prozess. Daher wird das Netzwerk in der Lage sein, eine größere Anzahl von Transaktionen pro Sekunde zu verarbeiten.

Ebenso die Implementierung von Sharding reduziert das Risiko einer Netzwerkzentralisierung. Derzeit erfordert Bitcoin den Einsatz von Geräten mit großer Rechenleistung, um alle in diesen Netzwerken verarbeiteten Informationen unterstützen zu können. Geräte, deren Anschaffungskosten hoch sind, sodass möglicherweise nicht viele Benutzer die Möglichkeit haben, sie zu erwerben.

Mit der Implementierung von Sharding ist es nicht mehr notwendig, die gesamte Blockchain auf demselben Knoten zu speichern, sodass keine teure Ausrüstung angeschafft werden muss. Dies würde viel mehr Menschen die Möglichkeit geben, mit ihrer herkömmlichen Ausrüstung am Netzwerk teilzunehmen, was die Gewährleistung der Sicherheit gewährleistet Dezentralisierung davon.

Warum wird es benötigt? sharding in Blockchain-Netzwerken?

Es ist kein Geheimnis, dass der wachsende kommerzielle Boom von Kryptowährungen wie Bitcoin und Ethereum dazu geführt hat Skalierbarkeitsproblem wird in ihren Netzwerken viel stärker betont. Heutzutage gibt es viele Benutzer, die etwas machen wollen Transaktionen mit Bitcoin oder nutzen dezentrale Anwendungen von Ethereum. Dies führt dazu, dass viele Knoten wegen der Validierung und Verifizierung all dieser Prozesse verklagt werden.

Derzeit funktionieren die Knoten dieser Netzwerke so, dass jeder einzelne von ihnen eine exakte Kopie seiner Blockchains speichern muss. Mit allen darin enthaltenen Daten von Anfang an. Und außerdem, müssen ständig und permanent aktualisiert werden wenn weitere Informationen erstellt und hinzugefügt werden. Dadurch wird die Transaktionsgeschwindigkeit stark beeinträchtigt. Erreichen von Punkten, an denen Netzwerke zusammenbrechen können und die Verarbeitung einer Transaktion viel Zeit in Anspruch nehmen kann. Etwas, das für die langfristige Nachhaltigkeit und Akzeptanz dieser Technologie überhaupt nicht förderlich ist.

Obwohl diese Methodik und Arbeitsstruktur der Blockchain also eine hohes Maß an Sicherheit und Schutz, verursacht auch die Skalierbarkeit dieser Netzwerke ist begrenzt. Dadurch ist ihre Blockchain nicht mehr in der Lage, mehr Informationen zu verarbeiten, als jeder ihrer Knoten einzeln verarbeiten kann. Derzeit erfordert beispielsweise das Bitcoin-Netzwerk den Einsatz von Geräten mit großer Rechenleistung, das Skalierbarkeitsproblem besteht jedoch immer noch. Bitcoin kann also nicht mehr als verarbeiten 5 oder 7 Transaktionen pro Sekunde. Obwohl Ethereum im Vergleich zu Bitcoin über eine größere Kapazität verfügt, weist es dennoch ein Skalierbarkeitsproblem auf, das verhindert, dass es durchschnittlich 10 oder 15 Transaktionen pro Sekunde überschreitet.

Daher ist die Umsetzung von sharding Es kann eine praktikable und praktikable Lösung darstellen, die Skalierbarkeitsprobleme beseitigt und die sichere und effiziente Verarbeitung einer größeren Anzahl von Transaktionen in kürzerer Zeit ermöglicht.

Wie wird es sich verbessern? sharding Skalierbarkeit in Blockchain-Netzwerken?

Sharding ermöglicht die Fragmentierung einer gesamten Datenbank in kleine, viel besser verwaltbare und organisierte Teile.

Wenn beispielsweise eine Informationsdatenbank für ein ganzes Land oder eine ganze Region verwaltet wird, mit allen Daten seiner Einwohner, wie Ortschaften, Wohngebiet, genaue Adresse der Immobilie, Arbeitsadresse, Geburtsdatum, Alter, Anzahl der Kinder B. wirtschaftliches Einkommen, wird die große Menge an Informationen die Suche oder Aktualisierung spezifischer Informationen erheblich erschweren.

Wenn andererseits diese große Datenbank in kleinere und spezifischere Fragmente unterteilt wird, Die Informationen werden viel übersichtlicher und effizienter sein. Da jedes Fragment klare und präzise Informationen über seinen Inhalt verarbeitet, unabhängig davon, was in anderen Unterlisten behandelt wird, wird es leichter und organisierter.

Das ist es, was die sharding in der Blockchain angewendet. Durch Sharding ist es nicht mehr notwendig, dass alle Blockchain-Knoten linear arbeiten, um alle der Kette hinzugefügten Daten zu validieren. Aber sie werden parallel arbeiten und verwalten Scherben (spezifische Fragmente), wo die Informationen verteilt werden und diese Scherben Sie sind dafür verantwortlich, nur die Daten zu validieren und zu verarbeiten, die ihnen entsprechen.

Nur wenn Alle Knotengruppen beenden die Ausführung des Prozesses Alle Informationen, die ihnen zugewiesen wurden, werden der Blockchain hinzugefügt und bleiben so intakt und vollständig, mit dem Unterschied, dass die Knoten die Informationen nicht wie bisher in ihrer Gesamtheit verwalten.

Die Anwendung der Methode sharding Dadurch können Transaktionen viel schneller verarbeitet werden, was die Skalierbarkeit und Effizienz des Netzwerks verbessert.

Wird die Anwendung von Sharding auf Blockchain-Netzwerke nicht deren Sicherheit beeinträchtigen?

Die Implementierung der Fragmentierungsmethode in der Bitcoin- oder Ethereum-Blockchain könnte ein Sicherheits- und Kommunikationsproblem im Netzwerk darstellen. Da die Knoten, wenn sie einer Untergruppe zugeordnet werden, Sie hätten keine direkte Kommunikation mit den Knoten, die zu den anderen Untergruppen gehören. Dies macht es erforderlich, Medien und externe Kanäle zu erstellen und zu implementieren, die es den Knoten ermöglichen, miteinander zu kommunizieren.

Ebenso ist die Gewährleistung der Sicherheit und des Schutzes jeder Untergruppe eine Herausforderung für diese neue Methodik. Durch die Unterteilung der Knoten in Shards wird die Hash-Leistung jeder Gruppe erheblich verringert. Dies kann ein Sicherheitsproblem darstellen und es einem böswilligen Akteur ermöglichen, einen Angriff einfacher durchzuführen. Eine Situation, die gefährdet die Sicherheit und Integrität von Informationen.

Die erstellten Untergruppen verwenden jedoch dasselbe Konsensprotokoll, das im Netzwerk verwendet wird. Somit wird es vollständige Knoten geben, die jeden der von jeder Knotengruppe ausgeführten Prozesse herunterladen und kombinieren. Um die vollständige Blockchain zu bilden und aufrechtzuerhalten und absolut alle durchgeführten Prozesse zu überprüfen. Sogar Light-Clients können zur Überprüfung von Vorgängen auf alle Fragmente zugreifen.

Daher kann eine ausreichende Anzahl an Knoten vorgehalten werden, damit das System sicher und zuverlässig bleibt. Gleichzeitig kann es eine größere Anzahl von Transaktionen pro Sekunde verarbeiten.

Andere damit verbundene Sicherheitsprobleme

Eines der größten Sicherheitsprobleme, mit denen eine Blockchain mit Fragmentierung konfrontiert sein kann, ist a Einzelfragment-Erfassungsangriff. Dies ermöglicht es einem Angreifer, eine Untergruppe der Kette zu kontrollieren und so beispielsweise zu verhindern, dass diese Untergruppe Validierungen der Informationen durchführt, beispielsweise die entsprechenden Signaturen einholt. Oder in einem anderen Fall die Übermittlung ungültiger oder betrügerischer Transaktionen an die Hauptblockchain.

Als Lösung für dieses Problem bietet die Stichproben. Dabei verfügt jede Blockchain-Gruppe über Filter oder Notare, die nach dem Zufallsprinzip für die Validierung und Genehmigung der Blockinformationen ausgewählt werden.

Aktuelle Implementierungen von sharding

Fragmentierung ist ein Problem, das sich bei einigen Blockchains noch entwickelt, z Ethereum y Cardano. Die Entwickler dieser Projekte untersuchen, wie sie diese Methode zur Optimierung ihrer Netzwerke einsetzen können. Aber auch andere Kryptowährungen mögen Zilliqa (ZIL) bereits umgesetzt haben sharding auf ihren Blockchains. Dies hat es ihm ermöglicht, in seinem Testnetzwerk insgesamt 2.828 Transaktionen pro Sekunde zu erreichen.

Ein weiteres interessantes Projekt, das die Leistungsfähigkeit des Shardings gezeigt hat, ist TON (Das offene Netzwerk). Ihre Entwicklung hat bereits gezeigt, dass die TON-Blockchain Sharding nutzt, um ein Höchstmaß an Skalierbarkeit zu gewährleisten. Aufgrund von Problemen mit der SEC konnte Telegram den Start seines Netzwerks jedoch nicht veröffentlichen. Aus diesem Grund können wir nur auf seine Entwicklungs- und Testtools zugreifen.

Interessanterweise gilt die gleiche Situation für Facebook-Waage, ein Projekt, das trotz seiner enormen Datenschutzprobleme auf technischer Ebene aufgrund der Verwendung von Sharding in seinem Validierungsnetzwerk überraschend war.