Шардинг (Sharding) — метод разделения, хранения и обработки данных несколькими узлами обработки одновременно. Так как мы рассматриваем данный метод в контексте использования в криптовалютах и блокчейне, то основной задачей шардинга является «горизонтальное» масштабирование блокчейна, а именно увеличение его пропускной способности.
Как работает шардинг в блокчейне?
Обычно, работу блокчейна обеспечивают тысячи узлов, каждый из которых содержит всю цепочку блоков и обрабатывает каждую транзакцию последовательно. В случае с блокчейнами, использующими механизм консенсуса Proof-of-Work, работу сети обеспечиваются майнеры, в случае же с Proof-of-Stake, этим же занимаются валидаторы. Тем не менее, в обоих случаях блоки обрабатываются последовательно, что приводит к низкой пропускной способности сети.
Идея шардинга заключается в том, чтобы узлы не занимались обработкой одних и тех же данных, а выполняли только определенные вычисления. Блокчейн разделяется на множество отдельных шардов, в которых существует набор своих узлов, которые работают только внутри этого сегмента. Благодаря такому методу, можно добиться параллельной обработки транзакций и значительно масштабировать работу блокчейна.
Где применяется шардинг?
С недавних пор, технология сегментирования (шардинг) начинает использоваться повсеместно. Почти все существующие новые блокчейны изначально занимаются разработкой этого направления. Кроме того, данную технологию стараются добавить и более старые, известные платформы, которые столкнулись с проблемами масштабирования.
Рассмотрим несколько платформ, использующих или планирующих использовать шардинг:
Ethereum
- После перехода Ethereum на механизм консенсуса Proof-of-Stake (Ethereum 2.0), основные силы разработчиков кинуты именно на технологию сегментирования. Потенциально, это должно увеличить пропускную способность сети до 100 000 транзакций в секунду (по заявлению Виталика Бутерина, соучредителя Ethereum).
Zilliqa
- Zilliqa является первой платформой, которая внедрила шардинг в свой блокчейн для параллельной обработки смарт-контрактов. Отличительной особенностью данной сети является то, что она использует механизм консенсуса Proof-of-Work, от чего совсем недавно ушел Ethereum.
Near Protocol
- Near Protocol, как и Ethereum 2.0, ориентирован на масштабирование с применением шардинга, механизм которого назван Nightshade. Сегментирование в Near Protocol имеет свои технические особенности, которым можно посвятить отдельную статью.
Polkadot
- Polkadot предлагает сегментировать сеть посредством суб-блокчейнов, известных как «парачейны». Каждый парачейн будет иметь свой набор узлов-валидаторов и выполнять поставленные задачи, не создавая нагрузку на основную сеть. При этом основная сеть Polkadot обеспечит безопасность и обмен данными для всех подключенных парачейнов.
Недостатки шардинга
Основными проблемами шардинга являются безопасность и коммуникация между отдельными шардами, что может вызывает следующие сложности:
- Необходим механизм коммуникации между отдельными сегментами сети.
- Чем больше шардов в сети, тем выше шанс атаки на отдельно взятый сегмент (так называемая атака 1%).
Не смотря на это, разработчики продолжают работать на усовершенствованием технологии, что со временем позволит минимизировать риски и решить проблемы коммуникации.
