Sharding شاردینگ چیست و چرا مفید است؟
Sharding تکنیکی است که برای تقسیم پایگاه اطلاعات استفاده می شود که در شرکت های بلاکچین، به جهت ایجاد قابلیت مقیاس پذیری از آن استفاده می گردد و با عث می شود که بتوانند تراکنش های بالاتری را در هر ثانیه پردازش نمایند. این روش می تواند شبکه بلاکچین را به بخش های کوچکتری تقسینم نماید. بنابراین هر خرد از داده های منحصر به فردی شکل گرفته است که در قیاس با دیگر خردها، از تمایز کاملی برخوردار بوده و مستقل خواهد بود.
خرد کردن می تواند به کاهش تأخیر یا کندی شبکه کمک کند زیرا شبکه بلاک چین را به خرده های جداگانه تقسیم می کند. با این حال، برخی از نگرانی های امنیتی پیرامون خرد شدن قطعات وجود دارد. می توان گفت که این یک تکنیک پارتیشن بندی پایگاه داده است که توسط شبکه های بلاکچین و توسط Ethereum آزمایش می شود.
هرچه تعداد کاربران شبکه های بلاکچین بیشتر باشد، سرعت شبکه کندتر شده و این امر منجر به تأخیر قابل توجهی می شود. Sharding می تواند با تقسیم یک شبکه بلاک چین به خرده های جداگانه، تأخیر شبکه را بهبود بخشد. این در حالی است که هرکدام داده های اختصاصی خود را دارا می باشند. نگرانی های امنیتی پیرامون خرد کردن، شامل هک یا تصاحب خردکن است، جایی که یک قطعه به دیگری حمله می کند و در نتیجه اطلاعات از دست می رود.
درک Sharding
شبکه های بلاکچین و ارزهای رمزپایه، به دلیل کاربرد گسترده این فناوری که شامل مدیریت زنجیره تأمین و معاملات مالی است، محبوبیت بیشتری پیدا می کنند. با افزایش محبوبیت بلاکچین، حجم کار و معاملات که توسط شبکه انجام می شود نیز افزایش می یابد. اگر در نظر بگیریم که بلاکچین به عنوان یک پایگاه داده اشتراکی است، هرچه اطلاعات بیشتری به آن اضافه می شود، شبکه باید راه های جدیدی پیدا کند تا بتواند همه آن داده ها را به صورت کارآمد و سریع پردازش کند، و این جایی است که شاردینگ به آن کمک می کند.
از همین روست که دفتر توزیع شده فناوری بلاکچین، آن را جذاب می کند. زیرا اجازه می دهد تراکنش ها به طور توافقی در چندین سایت به اشتراک گذاشته شود. با ثبت معاملات، نسخه ها در عرض چند ثانیه با ایجاد شاهد عمومی به شبکه مشترک ارسال می شوند.
اگر بخشی از شبکه قربانی تقلب یا حمله شود، شرکت کنندگان شبکه مشترک می توانند آنچه توسط کلاهبرداران تغییر کرده است را شناسایی کنند. زیرا همه آنها یک نسخه از معاملات دفتر را حفظ می کنند. در نتیجه، فناوری بلاکچین و سیستم دفتر توزیع شده آن می تواند به کاهش تقلب کمک کند و آسیب های ناشی از حملات سایبری مانند هک را محدود کند.
مقیاس پذیری
با این حال در بررسی Sharding ، یکی از مهم ترین چالش های فناوری بلاکچین این است که با اضافه شدن رایانه های اضافی به شبکه و پردازش بیشتر معاملات، شبکه می تواند دچار مشکل شود. بدین ترتیب روند را کند می کند که تاخیر نامیده می شود. تأخیر موانعی برای بلاکچین است که برای استفاده گسترده استفاده می شود، به ویژه هنگامی که با سیستم های پرداخت الکترونیکی فعلی مقایسه می شود که به سرعت و کارآیی کار می کنند. به عبارت دیگر، مقیاس پذیری برای بلاکچین یک چالش است، زیرا شبکه ها ممکن است قادر به کنترل مقادیر بیشتر داده ها و جریان معاملات نباشند، زیرا صنایع بیشتری این فناوری را به کار می گیرند.
یکی از راه حل هایی که برای ایجاد مقیاس پذیری بدون تأخیر در نظر گرفته شده، فرآیند شاردینگ است. Sharding به منظور تقسیم حجم کار شبکه در پارتیشن ها طراحی شده است که ممکن است به کاهش تأخیر و پردازش معاملات بیشتر توسط بلاکچین کمک کند. می توان گفت که سه ویژگی که شبکه های بلاکچین به دنبال استفاده از آن هستند، عدم تمرکز، مقیاس پذیری و امنیت می باشد.
چگونه Sharding انجام می شود؟
قبل از بررسی نحوه انجام شاردینگ در یک شبکه بلاکچین، بررسی نحوه ذخیره و پردازش داده ها در حال حاضر مهم است.
گره های Blockchain
در حال حاضر در بلاکچین، هر گره در یک شبکه، باید تمام حجم معاملات درون شبکه را پردازش یا کنترل کند. گره های موجود در بلاکچین مستقل هستند و وظیفه نگهداری و ذخیره سازی تمام داده ها را در یک شبکه غیرمتمرکز بر عهده دارند. به عبارت دیگر، هر گره باید اطلاعات مهم مانند موجودی حساب و تاریخچه معاملات را ذخیره کند. شبکه های Blockchain ایجاد شده اند به طوری که هر گره باید تمام عملیات، داده ها و معاملات موجود در شبکه را پردازش کنند.
در حالی که با ذخیره هر معامله در همه گره ها، امنیت بلاکچین را تضمین می کند، این مدل پردازش معاملات را بطور قابل توجهی کند می نماید. سرعت پایین برای پردازش معاملات خوب نیست که در آن بلاکچین مسئول میلیون ها معامله شود.
Sharding می تواند به شما کمک کند. زیرا حجم کار تراکنشی را از یک شبکه بلاکچین، تقسیم یا گسترش می دهد. بنابراین هر گره نیازی به کنترل یا پردازش تمام کار بلاکچین ندارد. به نوعی، شاردینگ ، حجم کار را به پارتیشن یا خرده تقسیم می کند.
پارتیشن بندی افقی
تقسیم بندی از طریق تقسیم افقی پایگاه داده و از طریق تقسیم به ردیف انجام می شود. خرده ها، به نام ردیف ها و براساس ویژگی ها مفهوم سازی می شوند. به عنوان مثال، یک خرد ممکن است مسئول ذخیره وضعیت و معامله برای نوع خاصی از آدرس باشد. همچنین، ممکن است تقسیم خرده ها بر اساس نوع دارایی دیجیتال ذخیره شده در آنها باشد. بنابراین معاملات مربوط به آن دارایی دیجیتال ممکن است از طریق ترکیبی از خرده ها امکان پذیر شود.
به عنوان مثال، معامله املاک و مستغلات اجاره ای را در نظر بگیرید که در آن چندین خرده نقش داشته باشد. این خردها مربوط به نهادهای مختلفی هستند که در معامله شرکت دارند، از نام مشتری گرفته تا کلیدهای دیجیتالی که در یک قفل هوشمند پیکربندی شده اند و با پرداخت اجاره در اختیار مستاجر قرار می گیرند.
اشتراک شاردینگ
آنچه که باید به آن اشاره کنیم این است که در مقوله شاردینگ هر قطعه هنوز هم می تواند در میان Sharding دیگری به اشتراک گذاشته شود که یک جنبه اصلی را برای فناوری بلاکچین حفظ می کند و دفتر مرکزی غیرمتمرکز به شمار می آید. به عبارت دیگر، دفتر هنوز برای هر کاربر قابل دسترسی است که به آنها اجازه می دهد همه معاملات دفتر را مشاهده کنند.
Sharding و امنیت
یکی از موضوعات اصلی در موضوع شاردینگ، امنیت است. اگرچه هر قسمت جداگانه است و فقط داده های خاص خود را پردازش می کند، اما نگرانی امنیتی در مورد خرابی قطعات وجود دارد، جایی که هر یک از قسمت ها، می تواند قسمت دیگری را تصاحب کند، در نتیجه اطلاعات یا داده ها از بین می رود.
اگر هر خردی را به عنوان شبکه بلاکچین اختصاصی خود با کاربران و داده های معتبر خود در نظر بگیریم، یک هکر یا یک حمله سایبری می تواند یک شاردینگ را تصاحب کند. سپس مهاجم می تواند معاملات نادرست یا یک برنامه مخرب را معرفی کند.
Ethereum ، یکی از برجسته ترین شرکت های زنجیره بلوک، در خط مقدم بررسی Sharding بوده و به عنوان یک راه حل احتمالی برای تأخیر و مقیاس پذیری است. Ethereum با اختصاص تصادفی گره ها به شاخه های خاص و تعیین مجدد آنها، با پتانسیل حمله مبارزه می کند.
فواصل این نمونه گیری تصادفی برای هکرها دشوار است که بدانند چه موقع و کجا عمل کنند. همچنین، توجه به این نکته مهم است که شاردینگ در رمز ارزها هنوز در مرحله آزمایش اولیه است که برای شبکه های بلاکچین استفاده می شود. در نتیجه، همه مسائل و چالش های بالقوه هنوز مورد بررسی قرار نگرفته اند.
دلایل اعتماد پروتکل های بلاکچین به شاردینگ
Sharding می تواند کلیدی برای امکان مقیاس گذاری بلاکچین ها باشد که ضمن حفظ حریم خصوصی و ویژگی های امنیتی که فناوری دفتر توزیع شده را بسیار قابل توجه می کند، اما موانعی وجود دارد که باید رفع شود. همانطور که بلاک چین در تعداد فزاینده ای از برنامه های متفاوت برای همه کارها از معاملات مالی بین مرزی گرفته تا مدیریت زنجیره تامین در حال اجرا است، اما یک مسئله پایدار که عدم مقیاس پذیری است، باقی مانده است.
مقیاس پذیری قبلاً به عنوان مسئله ارزهای رمزنگاری شده مانند بیت کوین و Ethereum’s Ether شناخته شده است. اگر یک دفتر توزیع شده بخواهد به تصویب شرکت های فن آوری مالی برسد و صدها برابر سریعتر با شبکه های پرداخت رقابت کند، باید راهی برای افزایش مقیاس پذیری و توان عملیاتی و رفع مشکلات تأخیر پیدا کند.
Sharding یکی از چندین روش رایج است که توسط توسعه دهندگان برای افزایش توان معاملات مورد بررسی قرار می گیرد. به زبان ساده ، شاردینگ روشی است برای تقسیم کردن حجم کار محاسباتی و ذخیره سازی در شبکه peer-to-peer (P2P) به طوری که هر گره، مسئولیت پردازش کل تراکنش شبکه را ندارد. در عوض، هر گره فقط اطلاعات مربوط به پارتیشن یا شاردینگ را حفظ می کند.
تاثیر شاردینگ در معمای اجماع
یکی از پایدارترین مشکلات در مورد بلاکچین های عمومی حول پروتکل های اجماع است. نحوه توافق از کاربران در مورد معتبر بودن معاملات پیشنهادی و اضافه شدن آنها به یک دفتر توزیع شده در این جا مطرح است. پروتکل های اجماع مانند محبوب ترین مکانیسم اثبات کار (PoW) می توانند بسیار محاسبه شوند.
در یک بلاکچین مبتنی بر PoW ، هر رایانه یا گره تأیید اعتبار، تمام داده های موجود در زنجیره را ثبت می کند و بخشی از روند توافق است. در بلاک چین های بزرگ مانند بیت کوین، اکثر گره های شرکت کننده باید تراکنش های جدید را تأیید کنند و اگر قرار است به دفتر اضافه شوند، آن اطلاعات را ثبت می نمایند که انجام هر معامله را کند و دشوار می کند.
به همین دلیل، بیت کوین که مبتنی بر PoW است، فقط می تواند 3.3 تا 7 تراکنش در ثانیه را پردازش کند و انجام یک تراکنش 10 دقیقه طول می کشد. Ethereum ، یکی دیگر از دفترهای محبوب بلاکچین و ارز رمزنگاری شده، فقط قادر است از 12 تا 30 تراکنش در ثانیه پردازش کند. Ethereum یکی از برترین سیستم عامل های بلاک چین و پایه و اساس تعداد بیشماری از برنامه ها می باشد که در حال بررسی Sharding است.
چرا Ethereum به شاردینگ نیاز دارد؟
خرد کردن می تواند اجرای این گره های کامل را آسان کند. با توجه به اکتشاف بلوک Etherscan ، گره های کامل Ethereum در حال حاضر حداقل پنج ترابایت فضا را اشغال می کنند که تقریباً 10 برابر متوسط کامپیوتر است و گره ها فقط با گذشت زمان و پیوستن کاربران بیشتر به سیستم عامل بزرگتر و دشوارتر تبدیل می شوند.
Sharding یک روش رایج در علوم کامپیوتر برای مقیاس گذاری برنامه ها است، بنابراین آنها می توانند داده های بیشتری را پشتیبانی کنند. اگر این روش بتواند به درستی در Ethereum پیاده سازی شود، هر کاربر می تواند فقط بخشی از تاریخچه تغییرات در پایگاه داده را ذخیره کند، یعنی نحوه کار بلاکچین به طور معمول صورت گیرد.
سوالات متداول
خرد کردن سخت تر از آن است که به نظر می رسد. به عنوان مثال هنگامی که یک گره Ethereum را تقسیم یا شاردینگ کنیم و به شش قطعه تقسیم شود، قطعه یک باید بتواند اطلاعات صحیح از پنج گره دیگر را بداند. در غیر این صورت می توان فریب داد که تغییری ایجاد شده است. به نظر می رسد این یک مشکل سخت است و توسعه دهندگان هنوز به دنبال راه حل هستند.
Sharding از زمان ظهور Ethereum در سال 2013 یک ایده بوده است. هنوز مشخص نیست که موثر است یا خیر. همچنین مشخص نیست چه زمانی به Ethereum اضافه می شود. این یک قسمت برنامه ریزی شده از Ethereum 2.0 است، یک سری از نسخه های به روز شده در بلاکچین Ethereum که رسماً از 2020 شروع به کار کرد. به دلیل خطرات و پیچیدگی های احتمالی، Sharding در مراحل بعدی ارتقاء قرار می گیرد.
تقسیم شامل تجزیه داده های موجود به دو یا چند قطعه کوچکتر است که اصطلاحاً شاردینگ نامیده می شود. خرده های منطقی سپس در گره های پایگاه داده جداگانه توزیع می شوند.
Sharding فرآیند تقسیم یک پایگاه داده به صورت افقی برای گسترش بار است. این یک مفهوم رایج در علوم کامپیوتر است. در زمینه Ethereum ، Sharding با ایجاد زنجیره های جدید ، معروف به shards ، از ازدحام شبکه می کاهد و تراکنش ها را در ثانیه افزایش می دهد.
Sharding یک روش تقسیم پایگاه داده است که توسط شرکت های بلاکچین با هدف مقیاس پذیری مورد استفاده قرار می گیرد و آنها را قادر می سازد تراکنش های بیشتری را در ثانیه پردازش کنند.