مکانیزم شاردینگ چیست؟ مزایا، معایب و کاربرد Sharding در بلاکچین

در حوزه فناوری بلاکچین، «شاردینگ» شامل تقسیم بار کاری شبکه بلاکچین به بلاکچین‌های کوچکتر، تک تک یا خرده‌هایی است که بخش‌های داده خاص را مدیریت می‌کنند. هدف این استراتژی پارتیشن‌بندی، افزایش مقیاس‌پذیری شبکه‌های بلاکچین با تقسیم آن به واحد‌های کوچک‌تر است که هر کدام دارای قرارداد‌های هوشمند و مانده حساب‌های مجزا هستند.

با این راه‌اندازی، می‌توان گره‌ها را برای تأیید و پردازش تراکنش به تک تک تکه‌ها اختصاص داد، نه اینکه بار اعتبارسنجی هر تراکنش در سراسر شبکه را به دوش بکشند. شاردینگ به عنوان یک تکنیک قدرتمند عمل می‌کند که به طور قابل توجهی توان عملیاتی تراکنش را تقویت کرده و با موانع مقیاس‌پذیری رایج در بسیاری از بلاکچین‌های موجود مقابله می‌کند.

با این حال، چالش‌های جدیدی را به خصوص در مورد امنیت و پیچیدگی برای توسعه‌دهندگان معرفی می‌کند. اطمینان از امنیت هر قطعه و حفظ یکپارچگی فرآیند‌های اعتبارسنجی تراکنش، جنبه‌های حیاتی اجرای آن است. علاوه بر این، توسعه‌دهندگان باید کانال‌های ارتباطی مؤثری را برای کاربران و برنامه‌های کاربردی ایجاد کنند تا از عملکرد‌های روان و اقدامات امنیتی قوی اطمینان حاصل کنند.

در اصل، Sharding در حوزه بلاکچین با تقسیم بار‌های کاری به اجزای قابل مدیریت‌تر، راه حلی برای مسائل مقیاس‌پذیری ارائه داده و در نتیجه عملکرد و کارایی شبکه‌های بلاکچین را افزایش می‌دهد.

کاربرد Sharding در بلاکچین

شاردینگ به عنوان تکنیکی در فناوری بلاکچین عمل می‌کند که مقیاس‌پذیری و سرعت تراکنش را با تقسیم کردن شبکه به بخش‌های کوچکتر به نام «شارد» افزایش می‌دهد. Sharding با الهام از پارتیشن‌بندی پایگاه داده سنتی، یک پایگاه داده بزرگ را به واحد‌های قابل مدیریت‌تر تجزیه می‌کند.

در زمینه بلاکچین، شاردینگ مستلزم تقسیم یک بلاکچین به بلاکچین‌های کوچکتر است تا حجم بیشتری از تراکنش‌ها را در خود جای دهد، هر خرده حاوی داده‌های منحصر به فرد خود است که آن را در مقایسه با سایر خرده‌ها متمایز و مستقل می‌کند.

• هدف شاردینگ

هدف اصلی Sharding، مقابله با چالش‌های مقیاس‌پذیری است که شبکه‌های بلاکچین با آن مواجه می‌شوند. همانطور که شبکه‌های بلاکچین گسترش می‌یابند و تراکنش‌های بیشتری را پردازش می‌کنند، تأخیر در پردازش تراکنش می‌تواند مانع از کارایی شود.

هدف شاردینگ کاهش تأخیر با تکه تکه کردن یک شبکه بلاکچین به خرده‌های مجزا است که هر کدام داده‌های خود را جدا از خرده‌های دیگر میزبانی می‌کنند. این تقسیم‌بندی، گره‌ها را قادر می‌سازد تا برای تأیید و پردازش تراکنش به خرده‌های خاصی تخصیص داده شوند و بار هر گره‌ای که تراکنش‌های شبکه را مدیریت می‌کند، کاهش می‌دهد. از طریق این رویکرد، Sharding می‌تواند به طور قابل‌توجهی توان عملیاتی تراکنش را افزایش داده و موانع مقیاس‌پذیری را که بسیاری از بلاک‌چین‌های موجود را درگیر کرده‌اند، کاهش دهد.

• Sharding چگونه کار می‌کند؟

شاردینگ را می‌توان با پارتیشن‌بندی افقی پایگاه داده به ردیف‌ها اجرا کرد. این ردیف‌ها که به عنوان خرده‌ها شناخته می‌شوند، بر اساس ویژگی‌های مختلفی تعریف می‌شوند. به عنوان مثال، یک قطعه می‌تواند برای ذخیره وضعیت و تاریخچه تراکنش یک نوع آدرس خاص تعیین شود. از طرف دیگر، خرده‌ها را می‌توان بر اساس انواع دارایی‌های دیجیتالی که در اختیار دارند، تقسیم‌بندی کرد. تراکنش‌های مربوط به این دارایی‌های دیجیتال ممکن است چندین خرده را شامل شود.

• چالش‌های امنیتی Sharding

شاردینگ نگرانی‌های امنیتی جدیدی را معرفی می‌کند. ایمن‌سازی هر قطعه و حفظ یکپارچگی فرآیند‌های تأیید و ثبت تراکنش بسیار مهم است و توسعه‌دهندگان با چالش اضافی هماهنگ‌سازی کانال‌های ارتباطی تخصصی برای کاربران و برنامه‌های کاربردی در بخش‌های مختلف مواجه هستند، که تکنیک‌هایی مانند ارتباطات متقاطع و مکانیسم‌های اجماع مناسب برای حفظ امنیت به کار گرفته می‌شوند.

• پیاده‌سازی Sharding در پروژه‌ها

بسیاری از پروژه‌های بلاکچین یا به کار گرفته شده‌اند یا در حال برنامه‌ریزی برای به کارگیری شاردینگ برای مبارزه با موانع مقیاس‌پذیری هستند. از جمله این پروژه‌ها می‌توان به هارمونی (harmony)، کاردانو (Cardano)، اتریوم (Ethereum)، زیلیکا (Zilliqa) و QuarkChain اشاره کرد. اتریوم، به ویژه، قصد دارد شبکه خود را به منظور افزایش توان عملیاتی و تسهیل انتقال آرام به مکانیزم اجماع مبتنی بر اثبات سهام، تقسیم کند.

• چالش‌ها و محدودیت‌های شاردینگ

اگرچه در ابتدا به نظر می‌رسد که شاردینگ راه‌حلی برای مشکلات مقیاس‌پذیری بلاکچین است، اما بدون موانع نیست. اشکالات اصلی به Sharding یک بلاکچین حول پیچیدگی و امنیت می‌چرخد. هکر‌ها می‌توانند از یک تکه در یک بلاکچین پارتیشن‌بندی شده به دلیل کاهش قدرت هش مورد نیاز برای کنترل تک تک تکه‌ها سوء استفاده کنند. هنگامی که یک بخش در معرض خطر قرار می‌گیرد، تراکنش‌های مخرب به طور بالقوه می‌توانند به کل شبکه سرایت کرده و کل سیستم را مختل کنند.

علاوه بر این، از آنجایی که خوشه‌های گره مجزا بر بخش‌های مختلف بلاکچین نظارت می‌کنند، هر خرده مانند یک شبکه بلاکچین جداگانه عمل می‌کند. مکانیسم‌های ارتباطی Intershard برای فعال کردن ارتباط بین کاربران و برنامه‌ها در زیر دامنه‌های مختلف ضروری است.

اجرای ناکافی می‌تواند منجر به هزینه مضاعف شود که به طور قابل توجهی امنیت شبکه را به خطر می‌اندازد. همچنین، یکی دیگر از چالش‌های مرتبط با شاردینگ، پیچیدگی آن است، معرفی شاردینگ به شبکه‌های بلاکچین موجود، یک کار بزرگ است که شامل تقسیمات شبکه و تخصیص مجدد گره می‌شود.

در‌انتها، شاردینگ تکنیکی است که در فناوری بلاکچین برای افزایش مقیاس‌پذیری و سرعت پردازش تراکنش با تقسیم‌بندی شبکه به پارتیشن‌های کوچک‌تر به نام «شارد» استفاده می‌شود. در حالی که این پتانسیل را دارد که سرعت تراکنش را تا حد زیادی افزایش دهد، اما طیفی از چالش‌ها و اقدامات احتیاطی را نیز ارائه می‌دهد که باید به دقت مورد توجه قرار گیرند.

مزایا و معایب شاردینگ چیست؟

شاردینگ در فناوری بلاکچین دارای مزایا و معایب مختلفی است که بر مقیاس‌پذیری و اثربخشی شبکه‌های بلاکچین تأثیر می‌گذارد. از مزایای Sharding می‌توان به مقیاس‌پذیری آن اشاره کرد، پردازش تراکنش‌ها را به صورت موازی فعال می‌کند و توان عملیاتی و مقیاس‌پذیری را افزایش می‌دهد.

همچنین، پردازش تراکنش‌ها را با تقسیم کردن داده‌ها به خرده‌های کوچک‌تر و به راحتی قابل مدیریت سرعت می‌بخشد.

به‌علاوه، مصرف انرژی را در پردازش تراکنش کاهش می‌دهد که منجر به صرفه‌جویی در هزینه می‌شود. شاردینگ انعطاف‌پذیری شبکه را افزایش می‌دهد، اگر یک قطعه پایین بیاید، سایر قسمت‌ها فعال می‌مانند و مدیریت پایگاه داده‌های بلاکچین را با تقسیم کارآمد مسئولیت‌ها بین خرده‌ها ساده می‌کند.

• معایب Sharding

شاردینگ به پایگاه داده‌ها و برنامه‌ها پیچیدگی اضافه کرده و چالش‌هایی را در نگهداری و توسعه ایجاد می‌کند. همچنین، ممکن است امنیت بلاکچین را به خطر بیاندازد، به ویژه با خطر “حملات ۱٪” منجر به تراکنش‌های جعلی. به‌علاوه، ضعیف‌ترین گره در هر خرده می‌تواند به عنوان یک گلوگاه تحت تقاضای بالا عمل کرده و مقیاس‌پذیری و کارایی را محدود کند.

به طور خلاصه، در حالی که sharding مزایای قابل توجهی در بهبود مقیاس‌پذیری و کارایی بلاکچین دارد، چالش‌هایی را در مورد امنیت، پیچیدگی و دوام طولانی مدت به همراه دارد. پیاده‌سازی دقیق و توسعه مستمر برای بهره‌گیری از مزایای شاردینگ و رفع معایب آن در شبکه‌های بلاکچین ضروری است.

تأثیر شاردینگ بر کارمزد تراکنش‌ها در بلاکچین

در حوزه فناوری بلاکچین، به ویژه در اتریوم، Sharding با کاهش رقابت برای منابع درون شبکه، بر کارمزد تراکنش‌ها تأثیر می‌گذارد و در نتیجه هزینه‌های GAS را کاهش می‌دهد. از طریق تقسیم بلاکچین به پارتیشن‌ها یا خرده‌های کوچکتر، شاردینگ پردازش تراکنش‌های موازی را تسهیل می‌کند، در نتیجه تأخیر را بهبود می‌بخشد، مقیاس‌پذیری را تقویت می‌کند و کارایی شبکه را افزایش می‌دهد.

این تقسیم‌بندی بار محاسباتی روی شبکه را کاهش داده و به حجم بالاتری از تراکنش‌ها اجازه می‌دهد تا به طور مؤثر در یک بازه زمانی مشخص پردازش شوند. در نتیجه، این پتانسیل را دارد که به طور قابل توجهی کارمزد تراکنش‌ها را کاهش دهد و تراکنش‌ها را برای کاربران مقرون به صرفه‌تر کند.

🔗منابع:

• https://crypto.com 
• https://academy.binance.com