Shardeum — это сегментированный блокчейн Layer 1 на основе виртуальной машины Ethereum (EVM). Благодаря использованию сегментирования динамического состояния (Sharding) и атомарной компоновке между сегментами, достигается линейная масштабируемость. Это означает, что каждый новый валидатор, добавляемый в сеть, может увеличить пропускную способность (TPS) блокчейна.
Основная задача Shardeum — обеспечить самую высокую пропускную способность среди всех существующих EVM-совместимых блокчейнов Layer 1 без ущерба для децентрализации сети. Shardeum позволяет разработчикам развертывать смарт-контракты с использованием таких языков программирования, как Solidity и Vyper, а также взаимодействовать с ними не обращая внимание на сегментирование, так как контракты автоматически развертываются на уникальных сегментах.
Особенности Shardeum
Shardeum — это линейно масштабируемая сеть смарт-контрактов на основе EVM, которая обеспечивает низкую плату за газ, сохраняя настоящую децентрализацию и надежную безопасность благодаря динамическому сегментированию состояния.
- Линейная масштабируемость и низкие комиссии. Каждый новый узел, присоединяющийся к сети Shardeum, увеличивает пропускную способность транзакций в секунду (TPS), тем самым обеспечивая максимально низкую комиссию за транзакции даже при высокой нагрузке на сеть.
- Динамическое разделение состояния. Узлам в блокчейне Shardeum назначаются динамические диапазоны адресов в нескольких сегментах. Ввиду того, что консенсус происходит на уровне транзакций, сеть сохраняет параллельную и атомарную обработку транзакций, что и обеспечивает возможность линейного масштабирования.
- Полная совместимость с EVM. Как и в других EVM-совместимых блокчейнах, в Shardeum, разработчики могут использовать привычные для них языки программирования, такие как Solidity или Vyper для создания новых децентрализованных приложений (dApps) или переноса существующих из других сетей.
- Автомасштабирование. В зависимости от спроса в сети, Shardeum масштабируется автоматически, сохраняя при этом максимально низкие комиссионные сборы. В дальнейшем планируется перевести блокчейн на принцип обработки транзакций FCFS (первый пришел, первый обслужен), чтобы обеспечить справедливость ценообразования и полностью исключить MEV.
- Повышенная безопасность. В Shardeum используются алгоритмы консенсуса Proof-of-Quorum (PoQ) без лидера и Proof-of-Stake (PoS) с сокращением, резервными узлами, ротацией узлов и участием без разрешения, что значительно повышает безопасность сети.
- Низкий порог входа для валидаторов. Так как исторические данные в Shardeum выгружаются в архивные узлы, требования к оборудованию для функционирования узлов в сети будут очень низкими. Кроме того, благодаря удобному графическом интерфейсу даже неопытные пользователи могут легко запустить свой собственный узел.
Сравнение Shardeum с другими сегментированными блокчейнами:
| Сравнение | Shardeum | Harmony | Near | Elrond |
|---|---|---|---|---|
| EVM-совместимость | Да | Да | Нет | Нет |
| Язык программирования | Solidity, Vyper | Solidity, Vyper | Rust | C, C++, C#, Rust |
| Проводник | Форк Etherscan | Кастомный | Кастомный | Кастомный |
| Стоимость транзакции ($) | Очень низкая | 0,000001 | 0,00044 | 0,005 |
| Пропускная способность (TPS) | 1 на узел (100 000 узлов = 100 000 TPS) | 2000 на сегмент (4 сегмента = 8000 TPS | 10 на сегмент (10 000 сегментов = 100 000 TPS) | 5000 на сегмент (3 сегмента = 15000 транзакций) |
| Узлов на сегмент | 128 | 250 | 100 | 800 |
| Задержка | 10 сек | 10 сек | 10 сек | 10 сек |
| Алгоритм консенсуса | PoQ + PoS | FBFT | PBFT | SPoS |
| Уровень консенсуса | Транзакция | Блок | Блок | Блок |
| Количество сегментов | Неограничено | 4, но контракты на одном | 1 нераспределенный | 3 |
| Тип сегментирования | Динамический | TPS на сегмент | TPS на сегмент | TPS на сегмент |
| Архивный узел | Да | Нет | Нет | Нет |
Консенсус на уровне транзакций
Shardeum использует комбинацию Proof of Stake (PoS) и Proof of Quorum (PoQ) в качестве механизма консенсуса для проверки каждой отдельной транзакции.
- Proof-of-Stake (Pos)
Каждому узлу валидатору в сети Shardeum необходимо поставить в стейкинг минимально допустимую сумму токенов SHM, чтобы узел был допущен к участию. Узлы зарабатывают токены SHM, пока честно проверяют транзакции, но если узел действует злонамеренно, ее объем токенов SHM, находящихся в стейкинге, сокращается, стимулируя держателей узлов обеспечивать безопасность сети.
- Proof of Quorum (PoQ)
Shardeum использует консенсус на уровне транзакций вместо консенсуса на уровне блоков, как в других популярных блокчейнах. Консенсус на уровне транзакций устраняет определенные сложности, необходимые для обеспечения атомарной обработки. Такой подход обеспечивает моментальную финализацию транзакций и обеспечивает низкую задержку.
Сегментирование в Shardeum
Сегментирование (Sharding) — это тип архитектуры блокчейна, обеспечивающий параллельную обработку транзакций для увеличения пропускной способности и производительности сети. Сегментирование подразумевает деление сети на более мелкие и более управляемые части, называемые сегментами или дословно, «осколками» (Shards). Существует много различных подходов для сегментирования блокчейнов, но Shardeum реализовал трехмерную модель сегментирования, в ключающую в себя — сеть, транзакции и состояние.
1. Сегментирование сети.
Сегментирование сети включает в себя деление узлов в сети блокчейна на более мелкие взаимосвязанные группы, называемые сегментами/осколками (Shards). Каждый сегмент отвечает за обработку и проверку подмножества транзакций, а также за хранение части состояния блокчейна. Распределяя рабочую нагрузку между несколькими сегментами, сеть может обрабатывать больше транзакций одновременно и достигать большей пропускной способности.
2. Сегментирование транзакций.
При сегментировании транзакций, узлы обрабатывают и проверяют только транзакции, назначенные их сегменту. Межсегментные транзакции требуют дополнительных шагов, таких как протокол двухфазной фиксации, для обеспечения согласованности и поддержания безопасности сети.
3. Сегментирование состояний.
Сегментирование состояния включает в себя деление состояния блокчейна (балансы счетов, данные смарт-контракта и т. д.) на отдельные сегменты, при этом каждый сегмент поддерживает часть общего состояния. Это помогает снизить требования к хранилищу и вычислениям для отдельных узлов, упрощая их участие в сети.
Токен Shard (SHM)
Shardeum имеет собственную монету под названием Shard (SHM). Монеты добываются валидаторами, архивными и резервными узлами. Основное применение SHM — это оплата комиссионных газовых сборов за выполнение транзакций и взаимодействие со смарт-контрактами, а также управление через децентрализованную автономную организацию (DAO).
- Общее предложение: 508 000 000 SHM
- Начальное предложение: 81 200 000 SHM
Распределение токенов SHM:
- 51% — вознаграждение узлов валидаторов, архивных и резервных узлов
- 18% — предпродажа
- 15% — команда проекта
- 11% — фонд Shardeum
- 5% — экосистема и аирдропы.
