۲۰ مرداد ۱۴۰۴ اخبار
  1. اتریوم می‌تواند ظرف یکسال بیت کوین را کنار بزند!
  2. اخبار ۲۰ مرداد ۱۴۰۴ | خرید یک میلیارد دلاری اتریوم
  3. رشد ۳ ماهه ریدیوم (RAY) و هدف ۴ دلاری؛ جهش ادامه دارد یا فشار فروش در راه است؟
  4. افزایش قیمت BTC تا ۱۲۲ هزار دلار و جهش ETH پس از فرمان ترامپ برای ورود کریپتو به 401k
تلگرام ثبت‌نام در رمزینکس

شاردینگ چیست و کدام ارزها از Sharding استفاده می‌کنند؟

 
۱۶ مرداد ۱۴۰۴
  14 دقیقه

فرض کنید در یک کتابخانه بزرگ با میلیون‌ها کتاب عضو شده‌اید. اگر تنها یک کتابدار بخواهد تمام درخواست‌های اعضا را مدیریت کند، صف‌های بی پایانی تشکیل می‌شود و هر کسی باید روزها منتظر بماند. اما اگر کتابخانه را به بخش‌های کوچک‌تر تقسیم کرده و برای هر بخش، کتابدار مخصوصی بگذارید، سرعت ارائه خدمات به‌شدت افزایش می‌یابد. شاردینگ (Sharding) در بلاکچین هم دقیقا همین کار را می‌کند. شاردینگ شبکه بلاکچین را به بخش‌های کوچک‌تر و قابل‌مدیریت‌تر تقسیم می‌کند تا بتواند تراکنش‌های بیشتری را هم‌زمان پردازش کند. این کار به بلاکچین‌ها کمک می‌کند تا سریع‌تر و کارآمدتر شوند و بتوانند تعداد زیادی کاربر را پشتیبانی کنند. در ادامه، مفهوم شاردینگ، اهمیت آن، نحوه کارکردش، مزایا و معایبش را بررسی می‌کنیم و نگاهی به ارزهای دیجیتالی می‌اندازیم که از شاردینگ استفاده می‌کنند و تفاوت آن را با سایر راهکارهای مقیاس‌پذیری توضیح می‌دهیم.

چهار بلاک مجازی و نوشته شاردینگ چیست؟

شاردینگ چیست؟ تعریفی ساده و دقیق برای همه

شاردینگ، یک راهکار برای بهبود مقیاس‌پذیری شبکه است که بلاکچین را به چندین بخش کوچک‌تر و موازی به نام شارد (Shard) تقسیم می‌کند. هر شارد مثل یک بلاکچین مستقل، تراکنش‌ها را پردازش و داده‌ها را ذخیره می‌کند. در نتیجه، به‌جای اینکه همه نودها (node) مجبور به پردازش تمام تراکنش‌ها باشند، هر نود فقط مسئول پردازش تراکنش‌های شارد خود می‌شود. این فرایند باعث افزایش سرعت و کاهش کارمزدها می‌شود.

شاردینگ در ابتدا از سیستم‌های مدیریت پایگاه داده سنتی سرچشمه گرفت. در یک پایگاه داده متمرکز، شاردینگ به معنی ذخیره‌سازی بخش‌های کوچک‌تر داده در سرورهای مختلف است که باعث بهبود زمان پاسخ‌دهی و افزایش توان عملیاتی خواندن و نوشتن اطلاعات می‌شود.

کلمه شاردینگ در یک فضای مجازی
شاردینگ در ابتدا از سیستم‌های مدیریت پایگاه داده سنتی سرچشمه گرفت.

چرا شاردینگ در بلاکچین اهمیت دارد؟

با رشد بلاکچین، تعداد کاربران و تراکنش‌ها افزایش یافت و شبکه‌های قدیمی‌تر با مشکلاتی مثل سرعت پایین و کارمزدهای بالا مواجه شده‌اند. شاردینگ با تقسیم بار پردازشی بین نود ( node ) در ارز دیجیتال، این مشکل را حل می‌کند و به شبکه‌ها اجازه می‌دهد تا هزاران تراکنش را در ثانیه پردازش کنند. این راهکار تلاشی است برای ایجاد تعادل بهینه بین سه مولفه اصلی یعنی سرعت، امنیت و تمرکززدایی که به آن «سه‌گانه مقیاس‌پذیری» می‌گویند. شاردینگ فقط در بلاکچین استفاده نمی‌شود بلکه در دیتابیس‌هایی مانند MySQL یا MongoDB هم برای افزایش کارایی کاربرد دارد. تفاوت شاردینگ با پارتیشن‌بندی (Partitioning) در پایگاه‌داده این است که پارتیشن‌بندی فقط به تقسیم داده‌ها می‌پردازد اما شاردینگ شامل تقسیم فیزیکی داده‌ها روی سرورهای مختلف می‌شود.

تفاوت شاردینگ و پارتیشن بندی
شاردینگ فقط در بلاکچین استفاده نمی‌شود بلکه در دیتابیس‌هایی مانند MySQL یا MongoDB هم برای افزایش کارایی کاربرد دارد.

مثال ساده از نحوه عملکرد شاردینگ

فرض کنید در یک شبکه بلاکچین، تراکنش‌هایی با نام‌های A تا Z وجود دارد. با شاردینگ، شبکه به چند بخش تقسیم می‌شود. مثلا:

  • شارد ۱: تراکنش‌هایی با نام‌های A تا M را پردازش می‌کند.
  • شارد ۲: تراکنش‌هایی با نام‌های N تا Z را پردازش می‌کند.

حالا به‌جای اینکه تمام نودها منتظر پردازش همه تراکنش‌ها باشند، هر گروه از نودها مسئول شارد خود می‌شوند و کارها به‌صورت موازی پیش می‌رود. این فرایند باعث کاهش کارمزد گس هم می‌شود چرا که حجم تراکنش‌ها در هر شارد کمتر شده و رقابت برای فضای بلوک کم می‌شود.

بلاکهای مختلف با حروف الفبای انگلیسی که نحوه کار شادرینگ را نمایش میدهند.
یکی از مزایای مهم شاردینگ، کاهش کارمزد گس شبکه است.

انواع شاردینگ در بلاکچین

شاردینگ از نظر ساختار به دو دسته اصلی تقسیم می‌شود:

شاردینگ افقی و عمودی

در معماری بلاکچین، شاردینگ افقی (Horizontal Sharding) رایج‌ترین و کارآمدترین نوع تقسیم‌بندی داده‌ها محسوب می‌شود. در این روش، داده‌ها یا تراکنش‌ها به‌صورت ردیفی (Row-based) به چند شارد مستقل تقسیم می‌شوند. هر شارد، زیرمجموعه‌ای از داده‌های کامل را در خود نگه می‌دارد و می‌تواند به‌صورت مستقل پردازش شود. برای مثال، ممکن است یک شارد مسئول رسیدگی به تراکنش‌های آدرس‌های A تا M باشد و شاردی دیگر آدرس‌های N تا Z را مدیریت کند. این تقسیم‌بندی باعث می‌شود حجم کار بین نودها توزیع شود و توان عملیاتی شبکه بالا برود. شاردینگ افقی به‌ویژه در پروژه‌هایی مانند اتریوم ۲ یا Zilliqa، پایه‌ای‌ترین راهکار مقیاس‌پذیری به شمار می‌آید.

در مقابل، شاردینگ عمودی (Vertical Sharding) که بیشتر در پایگاه‌های داده سنتی رایج است، بر اساس تقسیم ستون‌های اطلاعاتی عمل می‌کند. مثلا در یک جدول تراکنش، اطلاعات مربوط به فرستنده، گیرنده، مقدار و امضا ممکن است روی سرورهای جداگانه قرار گیرد. اگرچه این روش در برخی معماری‌های دیتابیسی مزیت‌هایی دارد اما در بلاکچین به‌ندرت استفاده می‌شود چراکه نیاز به هماهنگی بین چند بخش از داده برای اعتبارسنجی هر تراکنش دارد. در نتیجه، شاردینگ عمودی به دلیل پیچیدگی در هم‌زمان‌سازی و افزایش خطر حملات، در معماری بلاکچین مناسب نیست و عملا جایگاهی در پیاده‌سازی‌های معتبر ندارد.

شاردینگ شبکه‌ای

شاردینگ شبکه‌ای (Network Sharding) به تقسیم نودهای اعتبارسنج به گروه‌های کوچک‌تر گفته می‌شود، به‌طوری که هر گروه یا کمیته فقط مسئول رسیدگی به شارد خاصی از داده‌ها است. در این حالت، هر شارد مجموعه‌ای از نودهای مستقل دارد که فقط همان بخش از داده را پردازش می‌کنند و نیازی به مشارکت در کل اجماع شبکه ندارند. این طراحی باعث می‌شود مقیاس‌پذیری به شکل قابل توجهی افزایش پیدا کند در حالی که مصرف منابع کاهش می‌یابد. یکی از مزیت‌های مهم شاردینگ شبکه‌ای، ایمنی بالاتر آن در برابر حملات است، به‌ویژه اگر نودها به‌صورت تصادفی بین شاردها توزیع شوند زیرا حمله به یک شارد خاص مستلزم کنترل گروه نودهای مربوط به آن است.

شاردینگ داده‌ای

در کنار آن، شاردینگ داده‌ای (Data Sharding) هم کاربرد گسترده‌ای دارد که خود شامل دو نوع اصلی است: شاردینگ تراکنش (Transaction Sharding) و شاردینگ وضعیت (State Sharding). در شاردینگ تراکنش، هر شارد مسئول پردازش گروه خاصی از تراکنش‌هاست اما وضعیت کلی شبکه در تمام شاردها یکسان باقی می‌ماند. در مقابل، در شاردینگ وضعیت، هر شارد فقط بخشی از state یا وضعیت کلی بلاکچین را نگهداری می‌کند و نودهای داخل هر شارد تنها همان بخش را ذخیره و بررسی می‌کنند. این نوع تقسیم‌بندی به کاهش شدید بار ذخیره‌سازی و پردازش کمک می‌کند اما نیازمند مکانیزم‌های دقیق برای هماهنگی بین ‌شاردی (inter-shard communication) است تا تراکنش‌هایی که بین دو شارد اتفاق می‌افتند، بدون خطا و با امنیت کامل اجرا شوند.

آیا می‌توان از ترکیب این دو شاردینگ استفاده کرد؟

در معماری‌های پیشرفته بلاکچین مانند اتریوم ۲ (Ethereum 2.0) یا Near Protocol، معمولا از ترکیب هر دو نوع شاردینگ شبکه‌ای و داده‌ای استفاده می‌شود تا بتوان به بیشترین بهره‌وری در مقیاس‌پذیری و امنیت دست یافت. در این مدل‌ها، نودها نه‌تنها به طور تصادفی بین شاردها تقسیم می‌شوند بلکه هر شارد هم بخشی از وضعیت یا تراکنش‌ها را مدیریت می‌کند. این رویکرد ترکیبی، هسته بسیاری از طراحی‌های آینده‌نگر در دنیای بلاکچین را تشکیل می‌دهد.

تصویر گرافیکی یک نفر در حال مشاهده انواع شادرینگ
در معماری بلاکچین، شاردینگ افقی (Horizontal Sharding) رایج‌ترین و کارآمدترین نوع تقسیم‌بندی داده‌ها محسوب می‌شود.

کدام یک از انواع شاردینگ‌ها برای آینده بلاک‌چین بهتر است؟

شاردینگ افقی همراه با شاردینگ داده‌ای بیشترین توجه را در بین پروژه‌های جدی بلاک‌چینی به خود جلب کرده‌اند. این ترکیب به بلاک‌چین اجازه می‌دهد پردازش تراکنش‌ها را به‌صورت موازی انجام دهد و در عین حال وضعیت شبکه را بین شاردها تقسیم کند بدون آنکه امنیت یا تمرکززدایی قربانی شود. پروژه‌هایی مثل NEAR با معماری Nightshade نمونه موفقی از این مدل به شمار می‌آیند.

در مقابل، روش‌هایی مثل شاردینگ عمودی یا صرفا شبکه‌ای به خاطر پیچیدگی‌های فنی یا محدودیت در مقیاس‌پذیری، کاربرد کمتری یافته‌اند. در نتیجه، آینده بلاک‌چین به‌احتمال زیاد بر پایه مدل‌هایی بنا خواهد شد که از شاردینگ افقی و state sharding تطبیقی استفاده می‌کنند به‌ویژه اگر با مکانیزم‌هایی مانند چرخش اعتبارسنج‌ها و تعامل موثر بین شاردها همراه شوند

بلاک های مختلف و نورانی در یک فضای مجازی
آینده بلاک‌چین به‌احتمال زیاد بر پایه مدل‌هایی از شاردینگ افقی و شاردینگ وضعیت بنا خواهد شد.

مزایای استفاده از شاردینگ در بلاکچین

شاردینگ مستقیما به حل مشکلات عملکردی بلاکچین‌های سنتی مربوط می‌شود و مزایای قابل توجهی به دنبال دارد.

بهبود مقیاس‌پذیری شبکه

شاردینگ با تقسیم داده‌ها به بخش‌های کوچک‌تر، این امکان را فراهم می‌کند که چندین شارد به طور هم‌زمان تراکنش‌ها را پردازش کنند. این پردازش موازی باعث افزایش ظرفیت شبکه و توان عملیاتی (TPS) می‌شود. نتیجه این است که بلاکچین می‌تواند از تعداد کاربر و تراکنش بیشتری پشتیبانی کند بدون آنکه دچار اختلال شود. این بهبود در مقیاس‌پذیری، گامی کلیدی برای تبدیل بلاکچین از یک فناوری محدود به یک زیرساخت گسترده و عمومی است.

کاهش کارمزدها و افزایش سرعت

وقتی شبکه ظرفیت بیشتری داشته باشد، رقابت برای فضای بلوک کمتر می‌شود و در نتیجه کارمزدهای گس کاهش پیدا می‌کند. چون شاردینگ امکان پردازش هم‌زمان تراکنش‌ها را فراهم می‌کند، تراکم در شبکه کم می‌شود. این موضوع هم هزینه‌ها را پایین می‌آورد و هم زمان تایید تراکنش‌ها را به طور قابل توجهی کاهش می‌دهد. برای برنامه‌های کاربردی مثل بازی‌های بلاکچینی یا پروتکل‌های دیفای که به پردازش سریع نیاز دارند، این مزیت، پذیرش کاربران را افزایش می‌دهد.

تقسیم بار پردازشی بین نودها

در سیستم‌های سنتی، هر نود باید تمام تاریخچه بلاکچین را ذخیره و تمام تراکنش‌ها را بررسی کند اما در مدل شاردینگ، هر نود فقط بخشی از داده‌ها را مدیریت می‌کند. این تقسیم کار، فشار پردازشی و نیاز به منابع سخت‌افزاری را کاهش می‌دهد. در نتیجه، کاربران بیشتری می‌توانند بدون نیاز به تجهیزات پیشرفته، نود اجرا کنند. این ویژگی مشارکت را بالا می‌برد و به تمرکززدایی واقعی شبکه هم کمک می‌کند چون کنترل شبکه در دست تعداد بیشتری از کاربران قرار می‌گیرد.

لوگویی از اتریوم و المان هایی از شاردینگ
در مدل شاردینگ، هر نود فقط بخشی از داده‌ها را مدیریت و ذخیره می‌کند.

معایب و چالش‌های شاردینگ

شاردینگ یک راهکار بی‌نقص نیست و با وجود مزایای فراوان، چالش‌های فنی و امنیتی قابل توجهی هم دارد که اجرای آن را پیچیده می‌کند.

افزایش پیچیدگی ساختار بلاکچین

شاردینگ نیاز به طراحی و مدیریت چندین بخش جداگانه از شبکه دارد که به‌مراتب پیچیده‌تر از یک بلاکچین یکپارچه است. این پیچیدگی باعث می‌شود توسعه، نگهداری و پشتیبان‌گیری از سیستم دشوارتر شود. برای اجرای شاردینگ، پروژه‌ها نیاز به تیم‌های فنی با تخصص بالا و منابع بیشتر دارند که می‌تواند هزینه‌های زیرساختی را بالا ببرد و مانعی برای پروژه‌های کوچک یا تازه‌کار باشد.

نگرانی‌های امنیتی در تقسیم داده‌ها

از آن‌جایی که هر شارد تنها توسط بخشی از اعتبارسنج‌ها محافظت می‌شود، در برابر حملاتی مانند تصرف شارد (Shard Takeover Attacks) آسیب‌پذیرتر است. در این نوع حمله، مهاجم ممکن است با کنترل یک شارد، داده‌های نادرست یا مخرب وارد آن کند. این خطر می‌تواند امنیت کل شبکه را تهدید کند. به‌همین خاطر شبکه‌هایی مثل اتریوم از شاردینگ سنتی فاصله گرفته‌اند و به مدل‌هایی مانند دنک‌شاردینگ روی آورده‌اند.
برای کاهش این تهدیدها، بلاکچین‌ها معمولا از روش‌هایی مثل انتخاب تصادفی اعتبارسنج‌ها و چرخش دوره‌ای آن‌ها بین شاردها استفاده می‌کنند. با این حال، تضمین امنیت در شاردینگ همچنان یک چالش است. همچنین، شاردینگ به خودی خود راهکاری برای حفظ حریم خصوصی کاربران ارائه نمی‌دهد و اجرای راه‌حل‌های حفظ حریم خصوصی در این ساختار معمولا پیچیده‌تر است.

همگام‌سازی بین شاردها

اطمینان از هماهنگی دقیق بین شاردها به‌ویژه هنگام تراکنش‌های بین‌ شاردی، یکی از بزرگ‌ترین چالش‌های شاردینگ است. اگر داده‌ها در شاردهای مختلف ناهماهنگ ثبت شوند، ممکن است وضعیت کلی شبکه دچار خطا شود.
تراکنش‌هایی که بین چند شارد انجام می‌شوند نیاز به مکانیزم‌های پیچیده‌ای دارند تا از مسائلی مثل دو بار خرج‌کردن (Double-Spending) جلوگیری کنند. این موضوع توسعه برنامه‌های غیرمتمرکز را پیچیده‌تر می‌کند چون برنامه‌نویسان باید منطق برنامه را طوری طراحی کنند که با محیط شارد شده سازگار باشد. این فرایند معمولا نیازمند استفاده از برنامه‌نویسی ناهمگام و پیاده‌سازی روش‌هایی برای جبران شکست تراکنش‌ها است. با اینکه کاربر نهایی متوجه این پیچیدگی‌ها نمی‌شود اما بار اصلی آن روی توسعه‌دهندگان و زیرساخت قرار دارد.

لوگوی اتریوم و نحوه شاردینگ در آن
شاردینگ نیاز به طراحی و مدیریت چندین بخش جداگانه از شبکه دارد که خیلی پیچیده‌تر از یک بلاکچین یکپارچه است.

دنک‌شاردینگ و پروتودنک‌شاردینگ چیست؟

دنک‌شاردینگ (Danksharding) برنامه بلندمدت اتریوم برای افزایش چشمگیر مقیاس‌پذیری این شبکه است. اتریوم در گذشته قصد داشت شاردینگ را برای اجرای تراکنش‌ها پیاده‌سازی کند اما حالا رویکردش را تغییر داده و از شاردینگ برای ذخیره‌سازی داده‌های رول‌آپ‌ها (راهکارهای لایه ۲) استفاده می‌کند.

پروتودنک‌شاردینگ (Proto-Danksharding) یا EIP-4844، یک به‌روزرسانی مهم در به‌روزرسانی Dencun است که به‌عنوان پیش‌نیاز دنک‌شاردینگ، فضای جدیدی به نام Blob را برای ذخیره موقت داده‌های رول‌آپ‌ها فراهم می‌کند. این کار به کاهش هزینه گس در رول‌آپ‌ها کمک می‌کند و به کاربران امکان استفاده از تراکنش‌های ارزان‌تر را می‌دهد.

تصویری از لوگوی اتریوم و دنک شاردینگ
دنک‌شاردینگ (Danksharding) برنامه بلندمدت اتریوم برای افزایش چشمگیر مقیاس‌پذیری این شبکه است.

کدام شبکه‌های بلاکچینی از شاردینگ استفاده می‌کنند؟

در حال حاضر، تنها تعداد محدودی از بلاکچین‌ها واقعا از شاردینگ در لایه یک استفاده می‌کنند. نیر شاردینگ با معماری Nightshade بخشی از فرایند شاردینگ را اجرا کرده است. در حال حاضر فقط داده‌های شبکه بین شاردها تقسیم شده‌اند اما پردازش تراکنش‌ها هنوز به‌طور کامل شارد نشده است. NEAR Protocol در مسیر تکمیل شاردینگ کامل و اجرای مستقل هر شارد قرار دارد. NEAR Protocol با پیاده‌سازی کامل شاردینگ وضعیت از طریق Nightshade یکی از پیشروترین پروژه‌ها در این زمینه خواهد بود. Zilliqa نیز به‌عنوان اولین بلاکچین عمومی دارای شاردینگ، توانسته مقیاس‌پذیری را با موازی‌سازی پردازش‌ها افزایش دهد. اتریوم هنوز شاردینگ کامل را پیاده‌سازی نکرده و فعلا فقط گام‌هایی مانند Proto-Danksharding را برداشته است. پروژه‌هایی مانند Polkadot و کاردانو نیز از مدل‌های خاص خود مانند پاراچین یا سایدچین‌ها بهره می‌برند که بیشتر به تعامل‌پذیری و تقسیم کار مربوط‌ می‌شوند تا شاردینگ کلاسیک.

لوگو و نوشته نیر پروتوکل
فقط تعداد محدودی از بلاکچین‌ها از شاردینگ در لایه یک استفاده می‌کنند.

شاردینگ در اتریوم چه نقشی دارد؟

اتریوم در حال حاضر از شاردینگ سنتی برای پردازش مستقیم تراکنش‌ها استفاده نمی‌کند. در عوض، شاردینگ در اتریوم (در قالب دنک‌شاردینگ) نقش یک لایه دسترسی‌پذیری داده را ایفا می‌کند. این ویژگی به رول‌آپ‌ها اجازه می‌دهد تا داده‌های فشرده‌شده تراکنش‌های خود را به‌صورت ارزان و موقت روی زنجیره اصلی اتریوم ذخیره کنند. این رویکرد به اتریوم کمک می‌کند تا مقیاس‌پذیری خود را به طور غیرمستقیم و از طریق فعال کردن لایه‌های ۲ افزایش دهد، بدون اینکه امنیت و تمرکززدایی لایه اصلی را به خطر بیندازد. ارزهای دیجیتال لایه ۲ نقش مهمی در افزایش مقیاس‌پذیری و کاهش کارمزدهای شبکه‌های بلاک‌چین اصلی ایفا می‌کنند.

ویتالیک بوترین، خالق اتریوم درباره شاردینگ چنین نظری دارد:

هدف کلیدی شاردینگ این است که مهم‌ترین ویژگی‌های امنیتی بلاکچین‌های سنتی (غیرشاردشده) را تا حد امکان بازآفرینی کند بدون اینکه لازم باشد هر نود (node) شخصا تک‌تک تراکنش‌ها را اعتبارسنجی کند.

نقش به‌روزرسانی Dencun و Proto-Danksharding

به‌روزرسانی Dencun (Cancun-Deneb) که در مارس ۲۰۲۴ پیاده‌سازی شد، پروتودنک‌شاردینگ را به بلاکچین اتریوم آورد. این به‌روزرسانی با معرفی حباب‌های داده (Blobs) و طرح تعهد چندجمله‌ای KZG، هزینه‌های تراکنش رول‌آپ‌ها را به طور قابل توجهی کاهش داد. این به‌روزرسانی یک گام مهم در مسیر دنک‌شاردینگ کامل و افزایش ظرفیت اتریوم برای پشتیبانی از حجم بالای داده‌های لایه ۲ است.

یک سکه با لوگوی اتریوم و نوشتع dencun
با آپدیت Dencun، دنک‌شاردینگ به شبکه اتریوم آمد.

آینده مقیاس‌پذیری در اتریوم با شاردینگ

هدف نهایی اتریوم با دنک‌شاردینگ، دستیابی به توان عملیاتی بسیار بالا (تا ۱۰۰ هزار تراکنش در ثانیه) است. این هدف با ترکیب دنک‌شاردینگ و راه‌حل‌های لایه ۲ مانند رول‌آپ‌های Optimistic و ZK-Rollups محقق می‌شود. اتریوم به سمت یک اکوسیستم رول‌آپ محور حرکت می‌کند که در آن لایه یک امنیت و دسترسی‌پذیری داده را فراهم می‌کند و لایه‌های ۲ مسئول اجرای تراکنش‌ها و مقیاس‌پذیری هستند. این رویکرد به اتریوم اجازه می‌دهد تا هم‌زمان با افزایش سرعت و کاهش هزینه، تمرکززدایی و امنیت خود را حفظ کند. اتریوم با رویکرد رول‌آپ محور خود، نشان داد که مقیاس‌پذیری می‌تواند از طریق یک معماری ماژولار و لایه‌ای به دست آید نه لزوما با یک راه‌حل جامع در لایه اول.

بررسی NEAR، Zilliqa، Polkadot و اتریوم

لوگو و نوشته زیلیکا
زیلیکا اولین بلاکچین بود که شاردینگ را پیاده‌سازی کرد.

چند پروژه مهم بلاکچینی، هرکدام با رویکرد خاص خود، از شاردینگ برای افزایش سرعت و مقیاس‌پذیری استفاده کرده‌اند. در این بخش، برخی از معروف‌ترین آن‌ها را با شیوه ساده بررسی می‌کنیم:

Zilliqa

زیلیکا اولین بلاکچین با رمز ارز اختصاصی خود بود که شاردینگ را پیاده‌سازی کرد و توان عملیاتی خود را به‌شدت افزایش داد.

NEAR Protocol

نیر پروتکل از شاردینگ پویا به نام Nightshade استفاده می‌کند که به‌صورت خودکار با رشد شبکه، شاردها را تنظیم می‌کند. برای خرید نیر پروتکل و آشنایی بیشتر با این پروژه جذاب می‌توانید از رمزینکس استفاده کنید.

پولکادات (Polkadot)

پولکادت از یک نوع شاردینگ به نام پاراچین (Parachain) استفاده می‌کند. هر پاراچین یک بلاکچین مستقل است که از امنیت زنجیره اصلی (Relay Chain) استفاده می‌کند. برای خرید پولکادات هم می‌توانید به صرافی رمزینکس اعتماد کنید.

اتریوم

از شاردینگ برای ذخیره‌سازی داده‌های رول‌آپ‌ها استفاده می‌کند و در حال پیاده‌سازی آن است. رمزینکس یکی از آسان‌ترین و مطمئن‌ترین راه‌ها برای خرید اتریوم را در اختیار شما می‌گذارد.

کاردانو (Cardano) یا سولانا (Solana)

این پروژه‌ها از شاردینگ به معنای مرسوم استفاده نمی‌کنند. کاردانو قصد دارد در آینده از ساید چین‌ها (زنجیره‌های جانبی) برای افزایش مقیاس‌پذیری استفاده کند و سولانا از مکانیزم‌های خاص خودش مثل Proof-of-History استفاده می‌کند.

مقایسه پیاده‌سازی شاردینگ در پروژه‌های مختلف

تنوع رویکردهای مقیاس‌پذیری در بلاکچین‌ها قابل‌توجه است. هر پروژه با توجه به اهداف و فلسفه خود، راهکاری را برای مقابله با چالش مقیاس‌پذیری انتخاب کرده است. در جدول زیر می‌توانید تنوع رویکردهای مقیاس‌پذیری را درک کنید و متوجه شوید که چگونه هر بلاکچین با چالش مقیاس‌پذیری برخورد کرده است.

بلاکچینرویکرد اصلی مقیاس‌پذیری/شاردینگوضعیت پیاده‌سازینکات جالب (شامل TPS تقریبی یا هدف)
اتریومدنک‌شاردینگ (شاردینگ داده‌ای برای لایه ۲)پروتودنک‌شاردینگ (EIP-4844) در Dencun پیاده‌سازی شدهدف ۱۰۰,۰۰۰ TPS با لایه ۲
NEAR Protocolشاردینگ بومی (Nightshade)پیاده‌سازی شدهمقیاس‌پذیری بالا، تعامل‌پذیری با اتریوم از طریق Rainbow Bridge
Zilliqaشاردینگ بومیپیاده‌سازی شده (اولین بلاکچین عمومی با شاردینگ در ۲۰۱۹)هزاران TPS، برای محاسبات فشرده.
Polkadotپاراچین‌ها (به‌عنوان شارد)پیاده‌سازی شدهشاردینگ اجرایی و داده‌ای، امنیت مشترک
Cardanoسایدچین‌ها (به‌عنوان مکانیزم شاردینگ)برنامه‌ریزی شدهمعماری لایه‌ای، رویکرد تدریجی به مقیاس‌پذیری
Solanaبدون شاردینگپیاده‌سازی شده.مکانیزم‌های اختصاصی
هر پروژه با توجه به اهداف و فلسفه خود، راهکاری را برای مقابله با چالش مقیاس‌پذیری انتخاب کرده است. 

تفاوت شاردینگ با راهکارهای لایه ۲ و رول‌آپ‌ها

آینده مقیاس‌پذیری بلاکچین به‌احتمال زیاد ترکیبی از این راهکارها خواهد بود و شاردینگ به‌عنوان یکی از مهم‌ترین روش‌ها در کنار رول‌آپ‌ها نقش‌آفرینی خواهد کرد.

  • شاردینگ تنها راه‌حل مقیاس‌پذیری نیست و بلاکچین‌ها برای افزایش ظرفیت خود به سراغ گزینه‌های دیگری هم رفته‌اند. کانال‌های وضعیت (State Channels) مانند Lightning Network در بیت‌کوین، امکان انجام تراکنش‌های خارج از زنجیره اصلی را فراهم می‌کنند که سرعت بالا، هزینه پایین و حفظ حریم خصوصی را به همراه دارند. با این حال، استفاده آن‌ها محدود به تعامل بین تعداد مشخصی از کاربران و نیازمند آنلاین بودن طرفین است.
  • در مقابل، رول‌آپ‌ها (Rollups) تراکنش‌ها را خارج از زنجیره اجرا کرده و سپس نتایج را به‌صورت دسته‌ای روی بلاکچین اصلی منتشر می‌کنند. این روش که در اتریوم بسیار مورد توجه قرار گرفته، هم‌زمان از مقیاس‌پذیری بالا و امنیت لایه یک بهره می‌برد. همچنین بلاکچین‌های ماژولار با تقسیم وظایف مانند اجرا، اجماع یا ذخیره‌سازی بین سیستم‌های تخصصی، گام دیگری در مسیر مقیاس‌پذیری برداشته‌اند. پروژه‌هایی مانند Celestia با چنین رویکردی، نوید آینده‌ای انعطاف‌پذیرتر و مؤثرتر برای زیرساخت‌های بلاکچین را می‌دهند.
نوشته zkroullups در یک زمینه آبی
رول‌آپ‌ها (Rollups) تراکنش‌ها را خارج از زنجیره اجرا کرده و سپس نتایج را به‌صورت دسته‌ای روی بلاکچین اصلی منتشر می‌کنند.

نتیجه‌گیری

شاردینگ یک راهکار قدرتمند و حیاتی برای حل چالش مقیاس‌پذیری در بلاکچین‌ها است. این فناوری با تقسیم شبکه به بخش‌های کوچک‌تر، امکان پردازش موازی تراکنش‌ها را فراهم می‌کند که منجر به افزایش چشمگیر سرعت، کاهش کارمزدها و بهبود کلی عملکرد شبکه می‌شود. شاردینگ همچنین با کاهش بار پردازشی روی نودها، به حفظ و افزایش تمرکززدایی کمک می‌کند و راه را برای پذیرش گسترده بلاکچین هموار می‌سازد.

با این حال، شاردینگ بدون چالش نیست. پیچیدگی پیاده‌سازی، نگرانی‌های امنیتی مانند حملات تصرف شارد و دشواری همگام‌سازی بین شاردها، موانع مهمی هستند که توسعه‌دهندگان باید به آن‌ها رسیدگی کنند. اتریوم، با درک این چالش‌ها، رویکرد خود را از شاردینگ سنتی به دنک‌شاردینگ تغییر داده است که بر دسترسی‌پذیری داده برای راهکارهای لایه ۲ تمرکز دارد. این نشان می‌دهد که مقیاس‌پذیری در آینده ممکن است بیشتر از طریق همکاری لایه‌های مختلف و معماری‌های ماژولار به دست آید.

آیا شما هم با چالش‌های سرعت و کارمزد در بلاکچین‌ها مواجه شده‌اید؟ نظرات و تجربیات خود را در بخش کامنت‌ها با ما به اشتراک بگذارید.

سوالات متداول

آیا شاردینگ در بلاکچین‌های عمومی و خصوصی به یک شکل اجرا می‌شود؟

خیر، اصول شاردینگ در هر دو نوع بلاکچین قابل پیاده‌سازی است اما در بلاکچین‌های عمومی، هدف حفظ تمرکززدایی است (با اختصاص تصادفی اعتبارسنج‌ها به شاردها)، در حالی که در بلاکچین‌های خصوصی پیاده‌سازی آن به دلیل کنترل مرکزی، ساده‌تر است.

چه زمانی اولین‌بار از شاردینگ در بلاکچین استفاده شد؟

اولین بار در سال ۲۰۱۹، توسط پروژه زیلیکا (Zilliqa) به‌صورت عملی پیاده‌سازی شد، اگرچه بحث درباره آن از سال ۲۰۱۳ در میان توسعه‌دهندگان اتریوم مطرح بود.

آیا کاربران عادی نیازی به دانستن مکانیزم شاردینگ دارند؟

خیر، کاربر نهایی لازم نیست درباره اینکه تراکنش او در کدام شارد ثبت شده آگاهی داشته باشد زیرا هدف شاردینگ، بهبود تجربه کاربری از طریق افزایش سرعت و کاهش هزینه است.

اعتبارسنج‌ها (Validators) چه نقشی در فرایند شاردینگ دارند؟

اعتبارسنج‌ها تراکنش‌های مربوط به شارد خود را تأیید می‌کنند و وظیفه دارند صحت داده‌ها را در آن شارد بررسی کنند.

آیا پیاده‌سازی شاردینگ نیاز به تغییرات اساسی در معماری بلاکچین دارد؟

بله، شاردینگ یک تغییر عمیق در ساختار بلاکچین است و نیازمند طراحی مجدد مکانیزم‌های اجماع و هماهنگی بین شاردهاست.

آیا شاردینگ به معنای ذخیره‌سازی داده‌ها در سرورهای مختلف است؟

بله، شاردینگ به طور موثر داده‌ها را در بخش‌های مختلفی ذخیره می‌کند که هر کدام توسط مجموعه‌ای از نودها مدیریت می‌شوند.

چه ریسک‌هایی در فرایند هماهنگی بین شاردها وجود دارد؟

ریسک اصلی مربوط به پیچیدگی تراکنش‌های میان ‌شاردی و اطمینان از صحت اطلاعات در زمان انتقال داده‌ها بین شاردها است.

آیا شاردینگ می‌تواند منجر به تضاد در اطلاعات بین شاردها شود؟

بله، اگر هماهنگی بین شاردها به‌درستی انجام نشود، ممکن است تضاد در اطلاعات رخ دهد. برای جلوگیری از این مشکل، راهکارهایی مانند اثبات کلاهبرداری (Fraud Proofs) استفاده می‌شود.

چگونه شبکه از اعتبار اطلاعات در شاردهای مختلف اطمینان حاصل می‌کند؟

شبکه از یک لایه هماهنگ‌کننده مرکزی (مانند زنجیره بیکن در اتریوم) استفاده می‌کند که مسئول تأیید و همگام‌سازی اطلاعات بین شاردها است.

در آینده، آیا شاردینگ جایگزین نهایی برای مقیاس‌پذیری بلاکچین خواهد بود یا تنها یکی از راهکارهاست؟

شاردینگ تنها یکی از راهکارهای مقیاس‌پذیری است و در آینده به‌احتمال زیاد در کنار راهکارهای لایه ۲، رول‌آپ‌ها و بلاکچین‌های ماژولار، برای دستیابی به حداکثر کارایی استفاده خواهد شد.

به این post امتیاز دهید
درباره پویا
من ادبیات خواندم ولی علاقمند به حوزه‌های تکنولوژیک هستم و جذابترین حوزه برای من، هوش مصنوعی و ارزهای دیجیتال است. چند سال است درباره این دو حوزه میخوانم و اخبار و اتفاقاتش رو دنبال میکنم و سعی میکنم چیزهای جدیدی را که یاد میگیرم، به زبانی ساده منتقل کنم.
درباره پویا بیشتر بخوانید
دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

نظرات کاربران

اولین نفری باشید که نظر می دهید

?>