Содержание статьи:
Сегментирование или шардинг — это когда объемная база данных делится на небольшие фрагменты, каждый из которых может автономно работать и передавать нужный результат в общий реестр. Чтобы было понятней — рассмотрим ситуацию, когда группа из ста преподавателей должны принять экзамен у тысячи студентов:
Коллективная система оценивания
Оценивание по методу шардинга
Все 1000 студентов должны посетить каждого из 100 преподавателей
За преподавателем закрепляется 10 студентов
v
Каждый преподаватель по своему оценивает каждого студента. В итоге у одного студента получается 100 разных оценок, которые нужно привести к среднему баллу. Для этого складываем все оценки и делим их на сто
Если студент получает удовлетворительную оценку у закрепленного преподавателя, то он сдает экзамен и больше ничего не должен
v
Средний балл по каждому студенту заносится в общий табель 1000 студентов
Когда экзамен заканчивается, у каждого преподавателя будет на руках по 10 оценок. Эти данные переносятся в общий табель, где будут храниться оценки всех 1000 студентов
v
Проводить экзамен долго и энергозатратно, но практически полностью исключен риск того, что кто-то из студентов получить не объективную оценку собственных знаний
Экзамен проводится быстро и эффективно, но всегда есть риск того, что оценка будет выставлена не совсем справедливо: преподаватель может ошибиться, взять взятку или предвзято отнестись к какому-то студенту
Далее мы поговорим о том, что такое сегментирование или шардинг в блочнейне. Вы узнаете, как работает сегментирование и с какими недостатками оно связано. Информация пригодится тем, кто вкладывает в криптовалюту и помимо котировок изучает технологии. Понимание технологий снижает риск невыгодных инвестиций.
Что такое шардинг в блокчейне
Сегментирование — это разделение базы данных блокчейна на самостоятельные узлы, каждый из которых будет выполнять общую задачу сети и проверять ограниченное количество поступающих транзакций. Это позволит решить проблему масштабируемости и повысит производительность блокчейна любой криптовалюты.
Впервые шардинг данных использовался разработчиками криптовалюты Zilliqa. Внедрение новой технологии позволило резко увеличить количество обрабатываемых транзакций за одну секунду: пока остальные блокчейны проводили 7-15 операций, нагрузка на блокчейн Zilliqa достигала порядка 2500 транзакций.
Возьмем проект Zilliqa и посмотрим, как работает шардинг в блокчейне:
- Блокчейн делится на определенное количество групп, каждая из которых состоит из 600 узлов. Одна группа с 600 узлами — это один шард.
- За одним шардом закрепляется фиксированное количество всех транзакций, которая способна проводить сеть Zilliqa. На начальном этапе было всего два шарда, каждый из которых получал 50% нагрузки. К 2019 году количество шардов увеличилось до шести и нагрузка на одну группу узлов упала до 17%.
- В будущем сеть Zilliqa будет разрастаться и дополняться новыми шардами. Это продолжит снижать нагрузку на каждый отдельный узел и позволит блокчейну дальше масштабироваться и наращивать производительность.
На примере криптовалюты Zilliqa мы рассмотрели общую схему работы технологии шардинга. В других проектах будет реализована аналогичная схема, но уже с новыми протоколами, которые поделят блокчейн на разное количество шард.
Недостатки сегментирования в блокчейне
Шардинг баз данных разбивает блокчейн на множество самостоятельных составляющих, каждый из которых уязвим перед целенаправленной хакерской атакой. То есть в любой момент часть пользователей может остаться без денег.
Помимо снижения безопасности шардинг сопровождается множеством технических сложностей, на решение которых может уйти не один год работы. Вот лишь небольшая часть задач, которые придется решить разработчикам криптовалюты:
- Отсутствие взаимодействия между узлами блокчейна. Если сегментировать всю криптовалютную сеть только на две части, то понадобится несколько тысяч дополнительных протоколов, которые позволят разделенным узлам обмениваться информацией и получать данные о проведенных транзакциях.
- Подключение отдельной системы контроля. Поскольку внедрение шардинга подразумевает разбивку блокчейна на множество подкатегорий, то не исключены точечные системные сбои. Для их устранения нужен отдельный механизм, способный перепроверять обработанные транзакции и убеждаться в их достоверности. Не будет системы контроля — будут зависания операций.
- Внедрение механизма консенсуса PoS. Шардинг не получится построить на блокчейне с алгоритмом консенсуса PoW. Поэтому для повышения масштабируемости многим криптовалютным проектам нужно сначала переработать внутреннюю архитектуру, а только после внедрять шардинг.
Многие криптовалютные разработчики видят в сегментировании блокчейна временную технологию, которая в будущем будет заменена на более эффективные механизмы, где с ростом масштабируемости не будет страдать безопасность.
Важно знать
- Шардинг — это процесс разделения крупной базы данных на мелкие части, каждая из которых умеет самостоятельно работать на общий результат.
- Шардинг в блокчейне — это разделение сети на фиксированное количество узлов, отвечающих за проверку ограниченного числа транзакций.
- Разбивка блокчейна на сегменты увеличивает пропускную способность всей криптовалютной сети и закрывает проблему низкой масштабируемости.
- Внедрение шардинга может повлиять на увеличение хакерских атак, поскольку один сегмент блокчейна захватить проще, чем всю сеть.
- Шардинг — это переходная технология, которую можно заменить более безопасными решениями. Например, увеличенным размером блоков или внедрением вспомогательных альткойнов рядом с основной криптовалютой. Описанное сложно реализовать, поэтому сейчас распространяется шардинг.
