Wat is crypto-sharding en hoe werkt het?

We hebben een waanzinnige groei gezien in de crypto industrie, vooral als je bedenkt hoe nieuw het is in de oude wereld van de financiën. blockchain Naarmate de acceptatie in financiën, gaming, logistiek en digitale identiteit toeneemt, blijft er één cruciaal probleem bestaan: schaalbaarheid.

 

De meest gebruikte blockchains van vandaag, zoals Bitcoin En Ethereum worstelen om grote hoeveelheden transacties snel en betaalbaar te verwerken. Om dit aan te pakken, wenden blockchainontwikkelaars zich tot een krachtige oplossing die is ontleend aan traditionele databasesystemen:scherven.

 

In dit artikel gaan we bij Toobit Academy in op wat cryptosharding is, hoe het werkt en waarom het wordt gezien als de hoeksteen voor de toekomstige schaalbaarheid van blockchain.

Wat is sharding?

Sharding is een techniek die de data en de werklast van een blockchain opsplitst in kleinere, beheersbare secties, zogenaamdeschervenElke shard functioneert als een semi-onafhankelijke blockchain die een specifieke subset van de transacties en slimme contracten van het netwerk verwerkt.

 

In plaats van dat elke node in het netwerk elke afzonderlijke transactie moet opslaan en verwerken (zoals bij traditionele blockchains het geval is), zorgt sharding ervoor dat elke node slechts een deel van de totale data hoeft te verwerken. Dit vermindert de verwerkings- en opslagvereisten voor individuele nodes aanzienlijk, terwijl het netwerk meerdere transacties parallel kan verwerken.

De oorsprong van het concept

Vergis je niet: sharding bestaat wel in crypto, maar het is niet uniek voor blockchain.

 

Het is ontstaan ​​in de wereld van databases, waar systemen enorme hoeveelheden data moesten verwerken op gedistribueerde servers. In die systemen betekende sharding het opdelen van een database in kleinere delen om de prestaties te verbeteren en de latentie te verminderen.

 

Blockchain-sharding past dit concept eenvoudigweg toe op gedecentraliseerde netwerken.

Waarom is sharding nodig in de blockchain?

Schaalbaarheid is een van de uitdagingen van het "Blockchain Trilemma" – naast beveiliging en decentralisatie – die in evenwicht moeten worden gebracht bij het ontwerpen van effectieve blockchainsystemen. Traditionele blockchains leggen de nadruk op decentralisatie en beveiliging, maar leveren daardoor vaak snelheid en doorvoer in.

 

Laten we Ethereum als voorbeeld nemen.

 

Voorheen kon Ethereum slechts zo'n 15 tot 30 transacties per seconde (TPS) verwerken. Hoewel dat destijds misschien voldoende was voor eenvoudige toepassingen, schoot het aanzienlijk tekort voor wereldwijde toepassingen zoals decentrale financiën (DeFi), non-fungible tokens (NFT's) en blockchaingaming.

 

Tijdens netwerkcongestie ervaren gebruikers hoge gaskosten en lange wachttijden voor transacties. Dankzij sharding kan Ethereum tussen de 20.000 en 100.000 transacties per seconde verwerken!

 

Daarom is het ondenkbaar dat massale adoptie onmogelijk wordt zonder schaalbaarheidsverbeteringen. Sharding pakt dit aan door blockchains in staat te stellen veel transacties te verwerken.parallel, in plaats van opeenvolgend.

Hoe werkt sharding?

Om te begrijpen hoe sharding werkt in een blockchaincontext, moeten we ons verdiepen in hoe netwerken georganiseerd zijn en hoe data tussen nodes wordt gedeeld. Laten we dat eens bekijken:

 

• Scherven maken

De eerste stap bij sharding is het opsplitsen van het blockchainnetwerk inmeerdere schervenElke shard kan zijn eigen grootboek en status bijhouden. In plaats van één blockchain die elke transactie verwerkt, werken er nu meerdere kleinere ketens (shards) tegelijkertijd.

 

Als een blockchain bijvoorbeeld in 10 shards is verdeeld, kan elk daarvan onafhankelijk een andere groep transacties verwerken. Dit betekent dat het netwerk potentieel 10 keer zoveel transacties tegelijk kan verwerken.

 

• Knooppunttoewijzing en -validatie

Nodes in het netwerk worden willekeurig toegewezen aan verschillende shards. Elk node is verantwoordelijk voor het opslaan van data en het valideren van transacties binnen de toegewezen shard. Dit vermindert de hoeveelheid data die elk node moet verwerken en opslaan aanzienlijk, waardoor het netwerk lichter en inclusiever wordt. Hierdoor kunnen meer deelnemers volledige nodes runnen zonder dat hiervoor hardware van enterprise-kwaliteit nodig is.

 

Om kwaadaardig gedrag te voorkomen, kunnen knooppunten periodiek opnieuw worden geschud tussen shards met behulp van cryptografische willekeur. Zo wordt voorkomen dat een groep knooppunten langdurig binnen een shard samenspant.

 

• Cross-shard communicatie

Shards werken niet geïsoleerd. Om het systeem als één uniform netwerk te laten functioneren, moeten shards op een veilige en efficiënte manier met elkaar kunnen communiceren.

 

Stel je een gedecentraliseerde app (dApp) op Shard A voor die moet communiceren met een smart contract op Shard B. Hiervoor is een cross-shard communicatieprotocol nodig, dat doorgaans wordt beheerd door een centraal coördinatiemechanisme. In het geval van Ethereum is dit de Beacon Chain, die de status van alle shards bijhoudt en validators helpt coördineren.

 

Daarom blijft cross-shard communicatie een van de technisch meest complexe aspecten van sharding en wordt er actief onderzoek naar gedaan. Hopelijk kunnen we er in de toekomst meer over leren!

Voordelen van sharding in de blockchain

 

Sharding brengt een aantal voordelen met zich mee voor de blockchain. Laten we ze hieronder eens bekijken:

 

• Verbeterde schaalbaarheid

Door het parallelliseren van transactieverwerking vergroot sharding het aantal transacties dat een netwerk per seconde kan verwerken aanzienlijk.

 

• Lagere kosten

Naarmate de netwerkcongestie afneemt en er meer blokruimte beschikbaar komt, zullen de transactiekosten (gas) waarschijnlijk aanzienlijk dalen, waardoor het netwerk toegankelijker wordt voor dagelijkse gebruikers.

 

• Decentralisatie behoud

Dankzij sharding kunnen nodes deelnemen aan het netwerk zonder dat de volledige blockchain hoeft te worden opgeslagen. Hierdoor wordt een bredere groep deelnemers mogelijk en blijft de decentralisatie behouden.

 

• Energie- en hulpbronnenefficiëntie

Door de werklast op elk knooppunt te verlagen, verlaagt sharding de reken- en opslagvereisten en verbetert zo de energie-efficiëntie in het hele netwerk.

 

Uitdagingen en risico's van sharding

 

Hoewel het niet te ontkennen is dat sharding grote voordelen biedt, brengt het ook nieuwe technische en beveiligingsuitdagingen met zich mee.

 

• Cross-shard complexiteit

Zoals we eerder al aangaven, is het waarborgen van dataconsistentie en transactiefinaliteit tussen shards complex. Slecht ontworpen communicatie tussen shards kan leiden tot beveiligingsproblemen zoals datalekken of gefragmenteerde gebruikerservaringen.

 

• Veiligheidsafwegingen

Met minder knooppunten in elke shard kunnen individuele shards kwetsbaarder zijn voorcollusion-aanvallenWillekeurige validatortoewijzingen en periodieke herschikkingen helpen dit risico te beperken, maar het is een delicate balans.

 

• Overheadkosten voor ontwikkelaars

Ontwikkelaars moeten mogelijk dApps ontwerpen die rekening houden met gegevensverwerking tussen shards, wat de complexiteit kan verhogen en de samenstelbaarheid kan verminderen, vooral in DeFi, waar slimme contracten zijn vaak nauw met elkaar verbonden.

 

Laatste gedachten

Sharding is momenteel een van de meest veelbelovende schaalbaarheidsoplossingen in de blockchainwereld. Door werk te verdelen over kleinere, parallelle componenten, stelt sharding netwerken in staat te schalen zonder dat dit ten koste gaat van decentralisatie of beveiliging – een cruciale prestatie voor de levensvatbaarheid op lange termijn.

 

Naarmate platforms zoals Ethereum sharding blijven integreren in hun kernarchitectuur, zullen we waarschijnlijk een nieuw tijdperk van blockchaintoepassingen tegemoet zien die sneller, goedkoper en in staat zijn om real-world use cases op grote schaal te ondersteunen. Het realiseren van deze visie vereist echter voortdurend onderzoek en grondige tests.

 

Uiteindelijk is sharding geen wondermiddel, maar eerder een fundamenteel puzzelstukje. Sharding zal blockchaintechnologie helpen evolueren van een experimentele innovatie naar een mainstream infrastructuurlaag voor de digitale wereld en iedereen die erin leeft.

Dat was het voor deze week van ons bij Toobit Academy, mensen! We hopen dat je dit artikel leuk vond. Voor meer handelstips, strategie-overzichten en cryptofundamentals, bekijk zeker ook eens:Toobit Academie— uw go-to hub om uw kennis over de wereld van digitale activa te vergroten.