شاردینگ یک راه حل مقیاس پذیری پیشگامانه برای شبکه های بلاک چین است که هدف آن رفع محدودیت های تکنولوژی بلاک چین سنتی است. با تقسیم شبکه به قسمت های کوچکتر و قابل کنترل تر به نام “شاردها”، شاردینگ امکان پردازش موازی تراکنش ها را فراهم می کند و در نهایت توان و عملکرد کلی شبکه را بهبود می بخشد. این رویکرد نوآورانه برای مقیاس پذیری این پتانسیل را دارد که انقلابی در نحوه عملکرد شبکه های بلاک چین ایجاد کند.شاردینگ یک راه حل امیدوار کننده برای چالش های مقیاس پذیری و کارایی در دنیای مالی غیر متمرکز و دارایی های دیجیتال است.
شاردینگ چیست؟
شاردینگ مفهومی در فناوری بلاک چین است که به فرایند تجزیه کل شبکه بلاک چین به قطعات کوچکتر و قابل کنترل تر به نام شارد اشاره دارد. هر شارد شامل زیر مجموعه مستقل خود از داده ها و تراکنش های شبکه است.
هدف اصلی شاردینگ بهبود مقیاس پذیری و عملکرد یک شبکه بلاک چین است. با تقسیم شبکه به شاردهای کوچکتر، ظرفیت پردازش کلی شبکه را می توان بطور قابل توجهی افزایش داد، که امکان پردازش همزمان تراکنش های بیشتری را فراهم می کند. این امر به ویژه برای شبکه های محبوب بلاک چین مانند اتریوم که به دلیل افزایش تعداد کاربران و معاملات با مسائل مقیاس پذیری دست و پنجه نرم می کنند، بسیار مهم است.
کاربرد شاردینگ در بلاک چین چیست؟
همان طور که گفته شد شاردینگ در فناوری بلاک چین برای بهبود مقیاس پذیری و عملکرد شبکه استفاده می شود. با شکستن کل شبکه بلاک چین به قطعات کوچکتر و قابل کنترل تر به نام شارد shard، ظرفیت پردازش کلی شبکه می تواند به طور قابل توجهی افزایش یابد.
استفاده از شاردینگ در بلاک چین همچنین با کاهش بار محاسباتی روی گره های منفرد به بهبود کارایی کمک میکند. هر شارد به طور مستقل عمل می کند و فقط معاملات مربوط به زیر مجموعه خاص خود از داده ها را پردازش می کند، به این معنی که هر گره در شبکه نیاز به پردازش هر تراکنش ندارد. این امر باعث بهبود کارایی و زمان پردازش سریع تر تراکنش می شود.
نحوه عملکرد شاردینگ
شاردینگ با شکستن کل شبکه بلاک چین به قسمت های کوچک تر و قابل کنترل تر به نام شارد کار می کند. هر شارد وظیفه پردازش یک زیر مجموعه خاص از داده ها و تراکنش ها را به جای کل پردازش شبکه در هر تراکنش بر عهده دارد.
هنگامی که یک معامله جدید آغاز می شود، بر اساس معیارهای خاصی مانند حساب درگیر یا نوع معامله، داده ها به یک شارد خاص اختصاص می یابد. سپس شارد تراکنش را به صورت مستقل بدون اینکه نیاز باشد هر گره را در شبکه درگیر کند، پردازش می کند. این کار باعث کاهش بار محاسباتی بر روی گره های منفرد می شود و کارایی را با اجازه دادن به آن ها برای تمرکز بر پردازش فقط تراکنش های مربوط به شارد اختصاص داده شده خود بهبود میبخشد.
برای اطمینان از امنیت و یکپارچگی معاملات در سراسر شاردهای مختلف، شاردینگ از تکنیک های مختلفی مانند ارتباطات میان شاردی (cross-shard communication) و پروتکل های اجماع استفاده می کند. ارتباطات میان شاردی امکان برقراری ارتباط و به اشتراک گذاری داده ها بین بخش های مختلف را فراهم می کند.
همچنین امکان انجام معاملات شامل چندین بخش را فراهم می کند تا بطور ایمن هماهنگ اجرا شوند. پروتکل های اجماع اطمینان حاصل می کنند که تمام گره های درون یک شارد بر اعتبار معاملات توافق دارند و یکپارچگی کلی شبکه را حفظ می کنند.
بیشتر بخوانید:بلاک چین چیست؟ و چه کاربردی دارد؟
مزایای استفاده از شاردینگ (Sharding ) چیست؟
۱٫ مقیاس پذیری در شاردینگ:
یکی از مزایای اصلی شاردینگ توانایی آن در بهبود مقیاس پذیری شبکه های بلاک چین است. با تجزیه شبکه به شاردهای کوچک تر، که هر کدام مسئول پردازش یک زیر مجموعه خاص از تراکنش ها هستند، شاردینگ اجازه می دهد تا تراکنش های بیشتری به طور همزمان پردازش شوند.
این بدان معنی است که با رشد شبکه، می تواند حجم بیشتری از معاملات را بدون تجربه کاهش یا تنگناهای قابل توجهی انجام دهد.
۲٫ بهبود عملکرد:
Sharding همچنین منجر به بهبود عملکرد شبکه بلاک چین می شود. با پردازش مستقل معاملات در هر شارد، زمان پردازش کلی برای معاملات کاهش می یابد. این منجر به زمان تأیید سریع تر برای معاملات و یک شبکه کلی کارآمدتر می شود.
۳٫ کاهش بار محاسباتی:
شاردینگ باعث کاهش بار محاسباتی بر روی گره های منفرد درون شبکه می شود. به جای اینکه هر گره نیاز به پردازش هر معامله داشته باشد، گره ها به بخش های خاصی اختصاص داده می شوند و فقط نیاز به پردازش معاملات مربوط به shard خود دارند.
این نه تنها کارایی را بهبود می بخشد، بلکه اجازه می دهد تا گره های بیشتری در شبکه شرکت کنند بدون اینکه عملکرد را به خطر بیاندازد.
۴٫ امنیت پیشرفته در شاردینگ:
Sharding از تکنیک های مختلفی مانند ارتباطات متقابل و پروتکل های اجماع استفاده می کند تا امنیت و یکپارچگی معاملات را در میان بخش های مختلف تضمین کند. این تضمین می کند که معاملات مربوط به چندین شارد به طور ایمن انجام می شوند.
۵٫ انعطاف پذیری و سازگاری:
همچنین اجازه می دهد تا شبکه بلاک چین با تغییر حجم معاملات و نیازهای پردازش داده سازگار شود. با رشد شبکه ، می توان برای جابجایی بار کاری افزایش یافته، شاردهای جدیدی اضافه کرد، که امکان مقیاس پذیری را بدون قربانی کردن عملکرد فراهم می کند.
۶٫ مقرون به صرفه بودن شاردینگ:
با بهبود مقیاس پذیری و عملکرد، sharding در نهایت منجر به ایجاد یک شبکه بلاک چین مقرون به صرفه تر می شود. با پردازش همزمان تراکنش های بیشتر و کاهش بار محاسباتی بر روی گره های فردی، هزینه کلی پردازش تراکنش ها کاهش می یابد و فناوری بلاک چین برای طیف گسترده ای از برنامه ها قابل دسترس تر و عملی تر می شود.به طور کلی، مزایای شاردینگ آن را به یک راه حل امیدوار کننده و به احتمال زیاد به یک ابزار مهم برای بهبود عملکرد کلی و مقیاس پذیری شبکه های بلاک چین در آینده تبدیل خواهد کرد.
معایب استفاده از شاردینگ (Sharding) چیست؟
۱٫ پیچیدگی شاردینگ:
پیاده سازی شاردینگ در یک شبکه بلاک چین می تواند پیچیده و چالش برانگیز باشد. این امر مستلزم تغییرات قابل توجهی در معماری شبکه و پروتکلهای اجماع و همچنین توسعه مکانیسم های جدید برای ارتباطات و هماهنگی بین شارد است. این پیچیدگی می تواند پیاده سازی و نگهداری آن را به ویژه برای شبکه های بلاک چین موجود دشوار کند.
۲٫ در دسترس بودن و سازگاری داده ها:
Sharding چالش های مربوط به دسترسی به داده ها و سازگاری در میان بخش های مختلف را معرفی می کند. اطمینان از اینکه تمام شاردها به همان اطلاعات به روز دسترسی دارند و معاملات مربوط به چندین شارد به طور موثر هماهنگ می شوند، می تواند یک کار پیچیده باشد. هماهنگی ناکافی می تواند منجر به ناسازگاری در بلاک چین شود و یکپارچگی و امنیت آن را به خطر بیندازد.
۳٫ خطرات امنیتی:
در حالی که شاردینگ قصد دارد امنیت را افزایش دهد، خطرات امنیتی جدیدی را نیز معرفی می کند. به عنوان مثال، یک عامل مخرب که کنترل بخش قابل توجهی از یک شارد را به دست می آورد، می تواند کل شبکه را به خطر بیندازد. علاوه بر این، ارتباطات میان شارد، زمینه های حمله جدیدتر را فراهم می کند که باید با دقت مدیریت شوند تا از نقض امنیتی جلوگیری شود.
۴٫ محدودیت های عملکرد قرارداد هوشمند:
Sharding می تواند محدودیت هایی را بر عملکرد قراردادهای هوشمند تحمیل کند، زیرا ممکن است توسط شارد خاصی که در آن اجرا می شود محدود شود. این می تواند بر توانایی اجرای قراردادهای هوشمند پیچیده که شامل چندین شارد است، تاثیر بگذارد و محدوده برنامه هایی را که می تواند توسط شبکه بلاک چین پشتیبانی شود، محدود کند.
۵٫ چالش های پیاده سازی اولیه:
پیاده سازی اولیه شاردینگ در یک شبکه بلاک چین می تواند زمان بر باشد. ممکن است نیاز به تغییرات قابل توجهی در زیرساخت های اساسی و الگوریتم های اجماع، و همچنین آزمایش کامل برای اطمینان از اینکه شبکه درست عمل می کند داشته باشد.
در نتیجه، در حالی که شاردینگ مزایای قابل توجهی برای بهبود مقیاس پذیری و عملکرد شبکه های بلاک چین blockchain ارائه می دهد، همچنین چندین چالش و معایب را معرفی می کند که باید در طول اجرای آن به دقت مورد توجه قرار گیرد.
کدام ارزهای دیجیتال از شاردینگ (Sharding ) استفاده می‌کنند؟
در حالی که شاردینگ هنوز یک مفهوم نسبتا جدید است و به طور گسترده ای در تمام شبکه های بلاک چین مورد استفاده قرار نگرفته است، چندین ارز رمزنگاری شده وجود دارد که یا پیاده سازی کرده اند یا در حال بررسی استفاده از شاردینگ در شبکه های خود هستند.
یک نمونه برجسته از رمزارزی که از شاردینگ استفاده میکند، اتریوم است. اتریوم، یکی از پلتفرم های پیشرو بلاک چین، به عنوان بخشی از ارتقاء اتریوم ۲٫۰ خود، به طور فعال روی اجرای sharding کار کرده است. هدف بهبود مقیاس پذیری و عملکرد شبکه با معرفی شاردینگ، همراه با پیشرفت های دیگر مانند سوئیچ به مکانیزم اجماع اثبات سهام است.
یکی دیگر از رمزارزهایی که شاردینگ را پیاده سازی کرده است، زیلیکا است. Zilliqa یک پلتفرم بلاک چین با توان بالا است که از شاردینگ برای دستیابی به مقیاس پذیری و پردازش تراکنش های بیشتر در ثانیه استفاده می کند. با تقسیم شبکه به شاردها Zilliqa قصد دارد تا توان خود را بهبود بخشد و تعداد بیشتری از کاربران و برنامه های کاربردی را پشتیبانی کند.
علاوه بر اتریوم و Zilliqa، پروژه های بلاک چین و ارزهای دیجیتال دیگری نیز وجود دارند که در حال بررسی استفاده از شاردینگ به عنوان یک راه حل مقیاس پذیری هستند. برای مثال پروژه هایی مانند Elrond، Harmony و QuarkChain است که همه sharding را در طرح های شبکه خود برای حل چالش های مقیاس پذیری قرار داده اند.
در نتیجه، در حالی که چندین ارز دیجیتال شده بطور فعال در حال بررسی استفاده از شاردینگ برای بهبود مقیاس پذیری و عملکرد هستند، این تکنولوژی هنوز در مراحل اولیه پذیرش است. همانطور که توسعه و پیاده سازی sharding همچنان پیشرفت می کند، جالب خواهد بود که ببینیم چگونه آینده شبکه های بلاک چین را شکل می دهد و چالش های مرتبط با مقیاس پذیری را حل می کند.
آیا جایگزینی برای شاردینگ (Sharding) وجود دارد؟
بله، جایگزین هایی برای sharding به عنوان یک راه حل مقیاس پذیری در شبکه های بلاک چین وجود دارد. برخی از این گزینه ها عبارتند از:
۱٫ راه حل های لایه ۲:
راه حل های لایه ۲ پروتکل ها یا فن آوری هایی هستند که در بالای شبکه های بلاک چین موجود و برای بهبود مقیاس پذیری و عملکرد ساخته شده اند. این راه حل ها شامل تکنیک هایی مانند state channels، زنجیره های جانبی و محاسبات خارج از زنجیره (Off-chain) است. با حرکت برخی از پردازش های تراکنش خارج از زنجیره، راه حل های لایه ۲ با هدف کاهش بار در شبکه اصلی بلاک چین، در نتیجه افزایش مقیاس پذیری آن است.
۲٫ مقیاس بندی خارج از زنجیره (Off-chain):
مقیاس بندی خارج از زنجیره به فرآیند انتقال معاملات یا محاسبات خاص از شبکه اصلی بلاک چین اشاره دارد. می توان از طریق تکنیک هایی مانند کانال های پرداخت، که در آن معاملات خارج از زنجیره انجام می شود و تنها در صورت لزوم در بلاک چین اصلی حل می شود.؛ اشاره کرد. مقیاس بندی خارج از زنجیره می تواند به کاهش تراکم در بلاک چین اصلی و بهبود مقیاس پذیری کلی کمک کند.
۳٫ Optimistic rollups:
Rollups خوش بینانه یک نوع راه حل مقیاس لایه ۲ است که اجازه می دهد تا معاملات بیشتری خارج از زنجیره پردازش (Off-chain) باشند.این معاملات دسته بندی شده و در بلاکچین اصلی تایید می شوند. این رویکرد می تواند به طور قابل توجهی افزایش بهره وری داشته باشد در حالی که هنوز امنیت و عدم تمرکز حفظ می شود.
۴٫ Plasma:
پلاسما یکی دیگر از راه حل های مقیاس گذاری لایه ۲ است که شامل ایجاد بلاک چین های کودک (child” blockchains”) است که به بلاک چین اصلی متصل هستند. این زنجیره های کودک می توانند معاملات را به طور مستقل پردازش کنند و سپس به صورت دوره ای، خلاصه ای از معاملات خود را برای تایید به بلاک چین اصلی ارسال کنند. Plasma می تواند به بهبود مقیاس پذیری با تخلیه برخی از پردازش های تراکنش از بلاک چین اصلی کمک کند.
۵٫ Parallel chains:
به جای تقسیم شبکه به قسمت های کوچکتر مانند شاردینگ، زنجیره های موازی که شامل اجرای عملیات چندین بلاک چین مستقل به صورت موازی هستند. هر زنجیره ای می تواند مجموعه ای از معاملات خود را پردازش کند که می تواند به بهبود عملکرد کلی و مقیاس پذیری کمک کند.
توجه به این نکته مهم است که هر یک از این گزینه ها با مجموعه ای از مزایا و چالش های خاص خود همراه است. انتخاب راه حل مقیاس پذیری به الزامات و محدودیت های خاص یک شبکه بلاک چین معین بستگی دارد. علاوه بر این، برخی از شبکه ها ممکن است راه حل های مقیاس پذیری چندگانه را برای دستیابی به سطح مطلوب عملکرد و مقیاس پذیری انتخاب کنند.
جمع بندی
شاردینگ یک راه حل مقیاس پذیری برای شبکه های blockchain است که شامل تقسیم شبکه به قسمت های کوچک تر و قابل کنترل تر به نام “شارد” است. هر شارد مسئول پردازش یک زیر مجموعه از معاملات است که می تواند به بهبود توان کلی و عملکرد شبکه کمک کند. با توزیع بار کاری در چندین شارد، sharding قصد دارد به محدودیت های مقیاس پذیری شبکه های سنتی بلاک چین بپردازد.
با این حال، راه حل های مقیاس پذیری جایگزین نیز وجود دارد هر یک از این گزینه ها با مجموعه ای از مزایا و چالش های خود همراه است و انتخاب راه حل مقیاس پذیری به الزامات و محدودیت های خاص یک شبکه بلاک چین بستگی دارد.
