Hva er blockchain sharding: En introduksjon til en blockchain-skaleringsløsning

Prøver du en blockchain-utvikler å finne løsninger på blockchain-skalering og ytelsesproblemer? Du leter kanskje etter informasjon om blockchain sharding. Jeg forklarer hva som er blockchain sharding, i denne artikkelen.

Den desentraliserte blockchain og dens ’verdi

Den lovende blockchain-teknologien har tatt verden med storm på grunn av sine to sentrale løfter:

  1. Desentralisering;
  2. Uforanderlig rekord.

Desentralisering muliggjør oppretting av helt nye forretningsmodeller, for eksempel:

  1. Bitcoin desentralisert betalingsnettverk er helt utenfor myndigheters og sentralbankers kontroll, og folk kan sende Bitcoin-betalinger over et ‘Peer-to-Peer’ (P2P) nettverk.
  2. Mange blockchain- og crypto-prosjekter har bygget sine kryptotokener over Ethreum blockchain-plattformen, og de har tenkt å forstyrre den sentraliserte økonomien. For f.eks. Storj er et desentralisert skylagringsnettverk som en dag kan forstyrre cloud computing-giganter som Amazon, Google, Microsoft, IBM.

Uforanderlig post i blockchain gir folk forsikring om at transaksjonsregistrene deres er manipuleringssikre, og dette genererer tillit til systemet. For formålet med denne artikkelen vil jeg imidlertid fokusere på desentraliseringsaspektet ved denne teknologien.

Hvordan implementeres en desentralisert blockchain?

Hovedkonseptet bak en desentralisert blockchain er et P2P-nettverk. ‘Noder’, dvs. datamaskiner på dette nettverket har hele informasjonen til stede i blockchain, og derfor er hver node en hovedbok for alle transaksjoner. Derfor kaller vi også blockchain ‘Distribuert Ledger-teknologi’.

Som du kan se, er det ingen sentral administrator i dette P2P-nettverket, derfor kan ingen sensurere eller mellomliggende. Derfor eliminerer blockchain-teknologien mellommenn. Dette tillater peer-to-peer-transaksjoner, som muliggjorde mange nye forretningsmodeller etter at Ethereum-prosjektet introduserte konseptet ‘Smart Contract’.

Videre, vurder fordelen nettverket har mot hackere. Hackere nyter en fordel når de kan utnytte et ‘Single Point of Failure’. En sentralisert server er et favorittmål for hackere. Imidlertid er det i blockchain mange noder, og alle har hele transaksjonsboksen!

Selv om hackere tar over en node, er det alltid andre noder, og hackere klarer ikke å kapre dem alle! I dette distribuerte nettverket kan ikke hackere utføre et ‘51% angrep ‘. Disse angrepene innebærer å fange et flertall av datakraften i nettverket. Hvor mange datamaskiner vil hackere overmanne?

Desentralisering gjør blockchain veldig sikker. Kryptografiske hashfunksjoner, kryptering av offentlig nøkkel med offentlig nøkkel og konsensusalgoritme gir sikkerheten.

Ingen nettangriper har noen gang hacket en offentlig tillatelsesfri desentralisert blockchain. Hendelsene med kryptovalutahacking du hører om, er alle tilfeller av hackere som angriper sentraliserte servere av kryptobørs.

Selv Ethereum DAO-hacket kunne ikke målrette seg mot blockchain-nettverket. Den brukte bare et smutthull i Ethereum DAO smarte kontraktskode som kjørte på toppen av Ethereum blockchain. Les mer om det i “Beginner’s Guide: What is Ethereum Classic?”.

Kostnadene for det desentraliserte nettverket i blockchain

Før jeg kan forklare hva som er blockchain-sharding, må jeg forklare konteksten der ideen til og med dukket opp i hodet til blockchain-utviklere. Du har sett fordelene med det desentraliserte nettverket i blockchain, men det har også en kostnad.

De mest kjente blockchain-nettverkene, for f.eks. Bitcoin og Ethereum, bruk en konsensusalgoritme kalt ‘Proof of Work’ (POW). Det krever at alle noder deltar i transaksjonsvalideringsprosessen. Les mer om det i “PoW Vs. PoS: En sammenligning mellom to Blockchain Consensus Algorithms “.

Dette krever at hver node behandler alle forespørsler om validering av transaksjoner, og derfor må hver node lagre alle transaksjoner. Bitcoin, Ethereum og lignende populære blockchain-nettverk vokser hver dag, med flere brukere og transaksjoner. Dette betyr at noder må lagre et stadig økende antall transaksjoner.

Når en ny bruker kjører en full Bitcoin-node, kan ‘Initial Block Download’ (IBD) ta flere dager! Lese denne Bitcoin StackExchange diskusjonstråden for å se hvor tidkrevende denne operasjonen er.

Også alle transaksjonsvalideringsoperasjoner i disse blockchain-nettverkene er sekvensielle, dvs. transaksjonsvalidering for flere blokker kan ikke fortsette samtidig. Siden hver node må delta i valideringen, vil blockchain-nettverket bare være like raskt som den tregeste noden!

Mens dette kravet til hver node som lagrer alle transaksjoner, sikrer de offentlige blockchain-nettverkene, gjorde det også disse nettverkene mindre skalerbare. Blockchain-utviklere begynte å tenke på alternativer på grunn av dette problemet.

Sharding av databaser ga opphav til begrepet blockchain sharding

Begrepet sharding har sitt utspring i databasestyringsteknologien, og ordet ‘Shard’ betyr ‘en liten del av en helhet’. Det er partisjonering av en stor database i mindre deler, som kan lagres i forskjellige serverforekomster.

Det er indekseringsmekanismer for skjær, og avhengig av databasespørring, henter systemet dataene fra riktig ‘skjær’. Det gjør databaser mer performante og skalerbare. Les mer om databasering i denne TechTarget-definisjonen av skjæring.

Så, hva er blockchain sharding? Nært etter databaseskjæringskonseptet er blockchain-databasen delt inn i horisontale partisjoner. En gruppe noder opprettholder en slik partisjon, mens en annen gruppe noder opprettholder en annen skjær.

Dette eliminerer behovet for alle noder for å lagre hele blockchain-databasen. Med denne ordningen kan enda tregere noder nå operere raskere, siden de ikke trenger å laste hele hovedboken. Dette vil forbedre nettverkens skalerbarhet.

Sharding krever en annen blockchain-konsensusmekanisme

Nå kan du se at hvis du implementerer blockchain-sharding, kan noder ikke lenger se hele blockchain-databasen. Hvordan vil POW-konsensusalgoritmen fungere da? Det krever at alle noder deltar i transaksjonsvalidering, og nå kan ikke noder engang se hele blockchain-hovedboken!

Sharding av Blockchain krever en annen blockchain-konsensusalgoritme, kalt ‘Proof of Stake’ (PoS). I denne algoritmen stikker noen noder sine egne kryptotokener og tar transaksjonsvalideringsansvar.

Jo flere poletter en node satser, og jo lengre varigheten av innsatsen er, desto høyere er sannsynligheten for at den noden får transaksjonsvalideringsansvar. Vi kaller dem ‘Stakers’.

Siden implementeringen av sharding utelukker POW-algoritme for transaksjonsvalidering, må nettverket identifisere ‘Stakers’ for hver shard som skal validere transaksjoner. Derfor, for å implementere sharding, må et blockchain-nettverk bruke PoS-algoritmen.

Ulemper med blockchain sharding

En diskusjon om hva som er blockchain sharding vil være ufullstendig uten å diskutere dens ulemper. Husk at databaseskjæringskonseptet ikke akkurat er enkelt!

Du må ha veldig gode databaseeksperter i prosjektgruppen din, som kan planlegge en veldig god indekseringsstrategi for databaseskårene dine. Selv om du er på en annen måte, må du planlegge skjæringen av blockchain-hovedboken veldig bra.

Du kan også høre at skjæring kan forbedre skalerbarheten i blockchain-nettverket, men på bekostning av sikkerheten. Du må imidlertid huske på hva som er blockchain sharding – det er bare en partisjoneringsteknikk. Partisjonering av en database kan ikke i seg selv redusere sikkerheten til en database.

Det er faktisk PoS-algoritmen som gir mindre desentralisert sikkerhet, ikke skjæring. Hvis en hacker kjøper mange kryptotokener og satser dem, er det sannsynlig at han vil være en svært foretrukket staker. Han kan da manipulere transaksjoner.

Imidlertid gir den naturlige økonomiske dynamikken en forsikring mot den. Enhver som kjøper for mange kryptotokener vil tiltrekke seg mye oppmerksomhet, og det vil øke prisen. I tillegg til rampelyset, vil hackeren i økende grad måtte bruke mer penger for til slutt å manipulere transaksjoner.

Dessuten planlegger den foreslåtte ‘Casper’-protokollen for Ethereums’ planlagte overgang til PoS-algoritmen å tildele stakere på en randomisert måte. Dette vil redusere sannsynligheten for at en ondsinnet aktør manipulerer transaksjoner. Casper-protokollen foreslår også å låse det innsatte beløpet og konfiskere det for ondsinnede spillere, som aldri vil få sjansen til å satse i fremtiden.

Blockchain sharding er et relativt nytt konsept. De SHARD Myntprosjekt bruker den. Vi må se hvordan teknologien utvikler seg, og om den gir bærekraftig verdi for skalerbarhet og ytelse til blockchain.

Mike Owergreen Administrator
Sorry! The Author has not filled his profile.
follow me
Like this post? Please share to your friends:
map