Что такое шардинг и зачем он блокчейнам?

Шардинг — это метод разделения блокчейна (или других типов баз данных) на более мелкие части, управляющие отдельными сегментами данных. Благодаря этому механизму одной части не придется обрабатывать все транзакции и операции в сети.

Каждая такая часть называется шардом и имеет собственный реестр.

Суть шардинга заключается в разделении информации по нескольким сегментам, что потенциально увеличивает емкость хранилища. Метод шардинга можно использовать для повышения производительности в целом.

Когда дело доходит до обработки криптовалют, шардинг предполагает разделение сети блокчейна на более мелкие сегменты, при этом каждый сегмент или осколок содержит уникальный набор смарт-контрактов и балансов счетов. Это позволяет назначать узлы отдельным сегментам для проверки транзакций и операций, вместо того, чтобы каждый узел отвечал за каждую транзакцию во всей сети.

Таким образом, шардинг может значительно улучшить пропускную способность транзакций и решить проблемы масштабируемости, с которыми сталкиваются многие существующие блокчейны.

Шардинг создает новые проблемы с точки зрения безопасности. Крайне важно обеспечить безопасность каждого сегмента и защиту от несанкционированного доступа для процессов проверки и записи транзакций.

Еще одной проблемой является дополнительная сложность для разработчиков, которым необходимо реализовать специальный механизм связи для пользователей и приложений в разных сегментах.

Для обеспечения безопасности используются такие методы, как межсегментная связь и специальные механизмы консенсуса.

Изначально в блокчейне Ethereum планировалось ввести более глубокий уровень шардирования, разделив сеть на разные сегменты. Однако эта идея в значительной степени была отложена на второй план. Вместо этого повышенное внимание уделяется масштабированию сети через несколько уровней, известных как сети второго уровня (Layer 2), в которых используется технология объединения. Эти уровни обрабатывают большие объемы транзакций, которые эффективно передаются на базовый уровень.

Однако сети уровня 2 не лишены своих проблем. Они связаны с децентрализацией и с доступностью данных, поскольку Layer 2 имеют дело с большим количеством транзакций.

Ethereum теперь больше сосредоточен на использовании шардинга для решения  проблем доступности данных и масштабирования. Ключевая проблема заключается в том, чтобы обеспечить возможность объединения пакетов для пакетной передачи больших объемов данных на базовый уровень таким образом, чтобы валидаторы могли подтвердить их доступность.

Сооснователь Ethereum Виталик Бутерин предложил решение. Идея состоит в том, что в блокчейне Ethereum будут сегменты, подтверждающие доступность данных, хранящихся в сетях Layer 2. Он предположил, что сочетание случайно выбранного комитета и случайной выборки поможет проверить наличие таких данных.