Решит ли шардинг проблему масштабируемости в блокчейн?

Концепция шардинга как решение проблемы масштабирования криптовалют. Внедрение шардинга в сети Эфириум.

Концепция шардинга
Термин «шардинг» пришел к нам из систем баз данных. Это метод масштабирования, концепция которого заключается в сегментировании баз данных, делении данных на части и размещении на разных узлах.

Сейчас блокчейн-сети столкнулись с серьезными ограничениями именно из-за масштабируемости. Проблема состоит в том, что чем больше объем данных, тем сложнее осуществлять поиск в системе и масштабировать ее. Также у разработчиков в блокчейн возникают трудности при создании децентрализованных приложений DApps, которые сейчас активно разрабатываются на многих платформах. Главная трудность – ограниченность пропускной способности сетей.

Суть шардинга состоит в том, чтобы разбить сеть на небольшие сегменты – шарды. Каждый шард должен содержать независимую структуру и историю транзакций. Если применять шардинг в публичном блокчейне, транзакционная нагрузка в сети будет разделяться на разные сегменты, которые состоят из различных узлов сети. Каждый узел обрабатывает только часть входящих транзакций, работая параллельно с другими узлами. Когда сеть разделяется на сегменты, это позволяет одновременно обрабатывать и проверять большее число транзакций. В результате, чем больше сеть, тем больше транзакций можно обработать.

Благодаря такому подходу появляется возможность увеличить пропускную способность. Достичь этого возможно, изменив сам способ проверки блоков сетью. Именно благодаря горизонтальному масштабированию, которое предоставляет шардинг, пропускная способность сети может увеличиваться вместе с увеличением майнинга.

На сегодняшний день самые популярные блокчейн-сети Эфириум и Биткоин способны обработать в среднем от 7 до 15 транзакций в секунду. Для сравнения, такие централизованные платежные системы, как VISA, способны обрабатывать около 8 тысяч транзакций в секунду.

Когда блокчейн внедряют путем шардинга, то есть сегментируя, появляется возможность обрабатывать ежесекундно не 5-10 транзакций, а тысячи. А такое увеличение скорости обработки заставит потребителей финансовых услуг задуматься о целесообразности использования криптовалюты как способа оплаты. Число пользователей увеличится, а популярность и польза технологии блокчейн возрастет, ее развитие ускорится, вместе с тем увеличится число децентрализованных приложений.

Также сегментирование снизит транзакционные сборы и упростит проверку одной транзакции, сэкономив не только деньги пользователей, но и вычислительные мощности.

На данный момент проблема масштабирования в криптовалютных сетях останавливает прогресс использования и внедрения блокчейна. Ведь в противовес такому серьезному преимуществу, как децентрализация, становится медлительность обработки транзакций в режиме реального времени при постоянно увеличивающейся загрузке сети. Чем больше транзакций происходит в сетях блокчейн, тем больше времени уходит на обработку каждой из них.

Причина такой медлительности – в ограничениях сети. Ведь каждый узел должен проверить каждую транзакцию и согласовываться с другими узлами. Такой подход делает транзакции более безопасными, но замедляет их.

Не стоит забывать и о принципах децентрализации. В большинстве блокчейн-сетей узлы управляются всеми участниками сети. Так и обеспечивается децентрализация, безопасность, политическая нейтральность и отказоустойчивость. Но это работает против масштабируемости. Чтобы проверить все данные публичных цепей, нужно очень много вычислительных мощностей, что создает узкие места и замедляет как создание новых приложений, так и скорость транзакций.

Шардинг и масштабирование Эфириума
Немногим ранее, в начале 2018 года, Бутерин поделился информацией, что первая фаза работы над шардингом для Эфириумом была завершена. А в конце февраля Бутерин продолжил намеки о применении шардинга для решения проблемы масштабирования Эфириума.

Цель применения шардинга в сети Эфирирум – разделить его блокчейн на подгруппы или шарды. В сети должен появится главный шард, который будет отвечать за ее работоспособность, и вспомогательные, позволяющие разработчикам экспериментировать с блокчейном, но не влиять при этом на стабильность сети.

Разработчики Эфириума уже не раз поднимали тему применения шардинга для масштабирования блокчейн. По их мнению, особо важную роль шардинг может сыграть при переходе Эфириума с технологии proof-of-work к proof-of-stake для верификации транзакций в сети.

В ноябре 2017 года Бутерин даже назвал шардинг «критическим компонентом» на пути к достижению цели сети Эфириум – уровня Visa по объемам обработки транзакций в ближайшие 3-5 лет.

По словам Бутерина, разработка будет вестись при помощи одноранговых клиентов, которым не требуется подгружать историю платформы целиком.

Из действующих проектов, которые уже применяют шардинг, можно назвать Zilliqa, команда разработчиков этого проекта сильно продвинулись в этом вопросе. Как отметил эксперт Strato Макс Караваев, Advance.Fund обратил внимание на этот проект и включил ее в свой инвестиционный портфель именно из-за перспективности технологических решений.

«На текущий момент внутренняя тестовая сеть состоит из 2400 узлов, которые обрабатывают почти 1400 транзакций в секунду. А когда в сети Zilliqa будет 10000 узлов, она сможет обеспечить такую же пропускную способность, как VISA или MasterCard, но с меньшими комиссиями», – рассказал Макс.

По его мнению, шардинг действительно может оказаться тем решением, которое позволит масштабировать блокчейн-технологии без ущерба для безопасности и децентрализации.

https://stratotrade.com/ru/blog/reshit-li-sharding-problemu-masshtabiruemosti-v-blokcheyn/