شاردینگ چیست؟

شاردینگ چیست؟، با گسترش ارزهای دیجیتال، فناوری بلاکچین توانسته است علاقه بسیاری از مردم در صنایع مختلف را جلب کند. بسیاری از مردم به سمت شبکه‌های بلاکچین روی آورده اند و در نتیجه ترافیک روی شبکه‌ها را افزایش می‌دهند. در چنین مواردی، به اشتراک گذاری بلاکچین به عنوان پاسخی به مشکلات مقیاس پذیری و تراکم در شبکه‌های بلاکچین تکامل یافته است.

در مراحل اولیه، بلاکچین مترادف با ارزهای دیجیتال در نظر گرفته شد. با این حال، به یک اکوسیستم بزرگتر تبدیل شده است که دارای قدرت تمرکززدایی در کنار معرفی خدمات دفتر کل و قراردادهای هوشمند در کاربردهای مختلف است. از آنجایی که دامنه کاربردهای شبکه‌های بلاکچین همچنان در حال افزایش است، تقاضا برای مقیاس پذیری اجتناب ناپذیر است. فقدان مقیاس‌پذیری یکی از موانع اصلی پذیرش گسترده‌تر فناوری بلاکچین در بسیاری از بخش‌ها است. شاردینگ می‌تواند به بلاکچین‌ها کمک کند تا مقیاس‌پذیری و کارایی خود را بهبود بخشند، که در مقایسه با راه‌حل‌های متمرکز فعلی، آنها را رقابتی‌تر می‌کند. شاردینگ در چنین مواردی چگونه کمک می‌کند؟ مقاله زیر به شما کمک می‌کند تا با شاردینگ به طور کامل آشنا شوید و پاسخ سوال خود را دریافت نمایید.

شاردینگ چیست؟

بلاکچین‌های عمومی و بدون مجوز، دفترهای توزیع شده ای هستند که می‌توانند هر نوع داده ای را به روشی غیرمتمرکز و ایمن ذخیره کنند. فقدان یک مرجع مرکزی در شبکه به این معنی است که تمام داده‌ها باید توسط هر نود در سیستم پردازش شود و هر قطعه اطلاعات جدید تنها زمانی به دفتر کل اضافه می‌شود که نودها در مورد آن به توافق برسند. به این ترتیب، شبکه اطمینان حاصل می‌کند که داده‌های ذخیره شده صحیح هستند و نمی‌توانند توسط یک یا چند نود مخرب خراب شوند.

ماهیت غیرمتمرکز آن به فناوری بلاکچین کیفیت جذابی می‌بخشد. انعطاف پذیری در برابر تغییرات داده‌های مخرب، همچنین یکی از موانع اصلی را در راه پذیرش گسترده تر فناوری بلاکچین ایجاد می‌کند.

هنگامی که نودهای بیشتری به سیستم اضافه می‌شود و حجم داده‌ها در دفتر کل افزایش می‌یابد، تأخیر یا کندی شبکه به طور قابل توجهی افزایش می‌یابد. به یک سیستم پرداخت غیرمتمرکز فکر کنید. هر بار که یک تراکنش جدید نیاز به پردازش دارد، اطلاعات باید در تمام نودهای شبکه به‌روزرسانی شود و زمان می‌برد. شبکه‌های متمرکز در اینجا مزیت قابل توجهی دارند.

شاردینگ یکی از راه حل‌های مشکل مقیاس پذیری بلاکچین است. این به معنای قسمت بندی پایگاه داده به اصطلاح “شارد” است، که در آن هر شارد تنها مسئول پردازش بخشی از داده‌های ذخیره شده در شبکه است. به این ترتیب می‌توان زمان پردازش را به میزان قابل توجهی کاهش داد. در یک عبارت کوتاه می‌توان گفت که شاردینگ به معنای تقسیم یک پردازش بزرگ به پردازش‌های کوچکتر می‌باشد.

تاریخچه شاردینگ

شاردینگ یک مفهوم جدید نمی‌باشد و این مفهوم از اواخر دهه 90 میلادی در مدیریت پایگاه‌های داده ی متمرکز استفاده می‌شد. زمانی که توسعه دهندگان یکی از بازی‌های آنلاین و چند نفره به نام Ultima Online تصمیم گرفتند برای مدیریت ترافیک ورودی بازیکنان را در سرورهای مختلف پخش کنند، اصطلاح شاردینگ رایج شد.

تقسیم بندی پایگاه داده مشتریان بر اساس مناطق جغرافیایی یک مثال رایج از شاردینگ یک پایگاه داده بزرگ در دنیای کسب و کار می‌باشد. مشتریانی که در مکان‌های جغرافیایی یکسانی قرار دارند، با هم گروه بندی شده و در سرورهای منحصر به فرد مستقر می‌شوند.

شاردینگ و دنیای ارزهای دیجیتال

تا اینجای مقاله با مفهوم شاردینگ آشنا شدید و همچنین با توجه به مطالب ارائه شده درک نمودید که شاردینگ تا چه اندازه در دنیای بلاکچین و ارزهای دیجیتال کاربرد دارد. شاردینگ در حوزه بلاکچین و ارز دیجیتال به معنای تقسیم بندی یک مجموعه داده به چند قسمت و ذخیره آن در چندین پایگاه داده می‌باشد.

شبکه‌های بلاکچینی را می‌توان به عنوان یک پایگاه داده معرفی نمود که هر نود به عنوان یک سرور مجزا در شبکه عمل می‌کند. با اجرای شاردینگ در بلاکچین، شبکه به اجزای کوچکتری به نام شارد تبدیل می‌شود. قراردادهای هوشمند و موجودی حساب‌ها در هر شارد ذخیره خواهد شد. اگر بخواهیم شاردینگ را در حوزه ی بلاکچین معرفی کنیم، می‌توان گفت شاردینگ به معنای تقسیم بندی یک مجموعه داده به چند قسمت است که در چندین پایگاه داده ذخیره می‌شود.

عملکرد شاردینگ چگونه است؟

شاردینگ با تقسیم نودهای شبکه به گروه‌ها و تقسیم اطلاعات ذخیره شده در شبکه بین این گروه‌ها انجام می‌شود. هر شارد داده‌ها را با ویژگی‌های خاصی ذخیره می‌کند تا بتوان آنها را از یکدیگر متمایز کرد.

یکی از راه‌های انجام شاردینگ این است که پایگاه داده را به صورت افقی تقسیم کنید، یعنی آن را به ردیف‌ها تقسیم کنید. به این ترتیب، ردیف‌ها شامل شاردهایی هستند که می‌توانند انواع خاصی از اطلاعات را ذخیره کنند. به عنوان مثال، شاردها را می‌توان بر اساس انواع دارایی‌های دیجیتال یا قراردادهای هوشمندی که میزبانی می‌کنند، جدا کرد.

راه دیگر برای انجام شاردینگ، سازماندهی نودهای شبکه است تا یک شبکه رله مرکزی وجود داشته باشد که از طریق آن همه «شبکه‌های جانبی» یا شاردهای دیگر بتوانند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. به این ترتیب شاردها می‌توانند هر نوع اطلاعاتی را که عملکرد آنها نیاز دارد ذخیره و پردازش کنند در حالی که این اطلاعات می‌تواند در صورت نیاز از طریق یک رله relay در دسترس سایر شاردها باشد.

مهم است که شاردها بتوانند به روشی با یکدیگر ارتباط برقرار کنند، به طوری که هر کاربر شبکه بتواند به تمام اطلاعات ذخیره شده در بلاکچین دسترسی داشته باشد.

بررسی مزایای شاردینگ

مزیت اصلی شاردینگ که در بلاکچین اعمال می‌شود، مقیاس پذیری بهبود یافته است. شاردینگ به یک بلاکچین اجازه می‌دهد تا نودهای بیشتری را به هم متصل کند و اطلاعات بیشتری را بدون کاهش بیش از حد تراکنش‌ها ذخیره کند. این می‌تواند پذیرش فناوری بلاکچین را در بسیاری از بخش‌ها، نه کمترین میزان در امور مالی، تسریع بخشد. تراکنش‌های سریع تر می‌تواند به شرکت‌های فین تک مبتنی بر بلاکچین کمک کند تا با برنامه‌های پرداخت متمرکز رقابت کنند.

مزایای دیگر شاردینگ شامل دسترسی بهتر برای کاربران و مشارکت بیشتر در شبکه است. در اتریوم، انتظار می‌رود که شاردینگ  نیازهای سخت‌افزاری برای اجرای یک کلاینت را کاهش دهد، به طوری که انجام آن در رایانه شخصی یا تلفن امکان‌پذیر می‌شود. به این ترتیب افراد بیشتری می‌توانند در شبکه شرکت کنند.

بررسی معایب شاردینگ

یکی از قابل توجه‌ترین معایب شاردینگ مربوط به امنیت شبکه است. از آنجایی که هر شارد بلاکچین به تنهایی یک واحد در نظر گرفته می‌شود، همچنین می‌تواند به صورت جداگانه مورد حمله قرار گیرد. و از آنجایی که یک قطعه کوچکتر از کل شبکه است، تلاش مورد نیاز برای حمله به یک تکه بسیار کمتر از حمله به کل شبکه است.

یکی دیگر از نقاط ضعف شاردینگ این واقعیت است که یک نقطه شکست دارد. این بدان معناست که خراب شدن یک شارد، چه به دلیل خطاهای شبکه، سخت افزار یا سیستم، منجر به شکست کل جدول شاردها می‌شود. توسعه دهندگان اتریوم باید قبل از اجرای راه حل شاردینگ خود به این مشکل رسیدگی کنند.

معرفی چالش‌های شاردینگ

در ارتباط با شاردینگ دو چالش اصلی وجود دارد که در ادامه به معرفی هر یک خواهیم پرداخت.

1. تصرف شارد Shard Takeover

تصرف شارد یا Shard Takeover شبیه به حمله 51 درصد در بلاکچین می‌باشد و این موضوع زمانی اتفاق می‌افتد که کنترل یک شارد به دست فرد یا نهادی قرار گرفته و تراکنش‌ها را به صورت مخرب بر شارد اعمال نماید.

تصرف یک شارد بسیار آسان تر از حمله به کل شبکه می‌باشد و یا می‌توان گفت که تصرف یک شارد همانند تصرف یک زنجیره در اکوسیستم چند زنجیره ای است. همچنین می‌توان بیان نمود که با تقسیم شبکه به اجزای کوچکتر، هکرها می‌توانند راحت تر کنترل بر یک شارد را در دست بگیرند.

2. ارتباطات میان شاردی cross-shard Communication

ارتباطات میان شاردی یکی دیگر از چالش‌های شاردینگ است و این موضوع مربوط به زمانی می‌باشد که یک تراکنش نیازمند تغییر در وضعیت یک تابع از شاردی به شارد دیگر است.

تراکنش‌های میان شاردی مستلزم آن می‌باشد که استخراج کننده تراکنش بتواند تغییرات وضعیت را در چندین شارد ارائه نماید. این موضوع به پیچیده تر شدن شاردینگ کمک می‌نماید.

بررسی محدودیت‌های شاردینگ

همانند دیگر راهکارهای مقیاس پذیری، شاردینگ نیز دارای محدودیت‌هایی می‌باشد. در پروتکل زیلیکا که از شاردینگ استفاده می‌نماید، سه گانه مقیاس پذیری به صورت کامل حل نخواهد شد. زیرا نودهای زیلیکا مجبور به ذخیره کل شبکه بلاکچین می‌باشند.

همچنین لازم به ذکر است که تصویر واضحی از پروتکل‌هایی که از روش شاردینگ وضعیت استفاده می‌نمایند همانند نیِر مشخص نیست. شاردینگ وضعیت نیِر توسط الگوریتم نایت شید Nightshade مدیریت می‌شود و عمر آن کمتر از دو سال است. به همین دلیل اکنون زمان کمی گذشته است که بخواهیم در ارتباط با آسیب پذیری‌های نیر صحبت کنیم.

مهم‌ترین مساله ای که در ارتباط با پروتکل‌های شارد شده برای مقیاس پذیری وجود دارد این است که نیازمند افزایش تعداد نودها می‌باشند و این موضوع به این معناست که موفقیت آنها وابسته به افزایش پذیرش و استقبال است. این گزینه از دیدگاه برخی یکی از قابلیت‌های شاردینگ است. در واقع از نگاه آنها افزایش پذیرش یک پروتکل باعث افزایش تعداد نودها می‌شود. این فرض نادرست است زیرا تعداد نودها ربطی به تعداد کاربران یا تراکنش‌ها ندارد.

انواع بلاکچین شاردینگ

• شاردینگ شبکه

شاردینگ شبکه یکی از انواع بلاکچین‌های شارد شده است که ارتباط بهتری بین نودها ایجاد می‌کند. این بدان معناست که شارد‌ها در حالی که به درستی با یکدیگر همگام‌سازی می‌شوند، تراکنش‌ها را پردازش می‌کنند. کل دفتر کل با نودها ذخیره می‌شود، که عملکرد دفتر را بهبود می‌بخشد.

• شاردینگ تراکنش

در میان انواع مختلف بلاکچین، شاردینگ تراکنش به این معنی است که دفتر کل در تمام نودها ذخیره می‌شود، اما آنچه در شاردها توزیع می‌شود، ساختار آدرس‌ها است. این به بهبود سرعت تراکنش در همان شارد کمک می‌کند.

دلایل اهمیت شاردینگ

شبکه‌های بلاکچین تنها قادر به پردازش تعداد محدودی از تراکنش‌ها در آن واحد هستند، زیرا همه نود‌ها باید قبل از پردازش یک تراکنش، در مورد مشروعیت آن اتفاق نظر داشته باشند.

هر نود در بلاکچین معمولاً کل تاریخچه بلاکچین را حفظ می‌کند و هر تراکنش را پردازش می‌کند. به همین دلیل است که شبکه‌های بلاکچین مانند اتریوم و بیت کوین ممکن است به عنوان «غیرمتمرکز» توصیف شوند.

1. متراکم سازی داده‌ها

از آنجایی که هر نود کامل دارای کپی از تاریخچه کامل شبکه است، برای بازیگران متخاصم به مراتب دشوارتر است که کنترل شبکه را در دست بگیرند و به طور بالقوه تراکنش‌ها را لغو یا تغییر دهند. با این حال، حفظ تمرکززدایی و امنیت بلاکچین به قیمت مقیاس‌پذیری این فناوری تمام می‌شود.

بلاکچین‌های شاردشده، نودها را قادر می‌سازد تا از دانلود کل تاریخچه بلاکچین یا اعتبارسنجی هر تراکنشی که از شبکه عبور می‌کند اجتناب کنند. این کار عملکرد شبکه را بهبود می‌بخشد و این امکان را برای بلاکچین فراهم می‌کند تا بتواند تعداد بیشتری از کاربران را مدیریت کند.

2. مقیاس پذیری

مهمترین مزیت استفاده از شاردینگ در بلاکچین، افزایش مقیاس پذیری آن است. یک بلاکچین می‌تواند نود‌های اضافی را به هم متصل کند و اطلاعات بیشتری را از طریق استفاده از شاردینگ ذخیره کند، همه اینها بدون کاهش قابل توجه زمان تراکنش‌ها می‌باشد.

این پتانسیل تسریع اجرای فناوری بلاکچین در صنایع مختلف را دارد که مهم‌ترین آنها صنعت مالی نیست. اگر تراکنش‌ها سریع‌تر انجام شوند، کسب‌وکارهای فین‌تک که از فناوری بلاکچین استفاده می‌کنند، ممکن است رقابت با سیستم‌های پرداخت متمرکز را آسان‌تر کنند.

3. دسترسی بهتر

افزایش مشارکت شبکه و بهبود دسترسی به کاربران دو مزیت اضافی است که ممکن است از شاردینگ حاصل شود. پیش‌بینی می‌شود که شاردینگ اتریوم میزان سخت‌افزار مورد نیاز برای اجرای یک کلاینت را کاهش دهد و انجام این کار را در دستگاه‌های مصرف‌کننده مانند رایانه شخصی یا حتی تلفن همراه امکان‌پذیر کند. در نتیجه افراد بیشتری فرصت شرکت در شبکه را خواهند داشت.

معرفی رمز ارزهایی که از شاردینگ استفاده می‌کنند

وقتی صحبت از انجام تراکنش با استفاده از بلاکچین به میان می‌آید، هر کاربر می‌خواهد تراکنش‌هایش سریع‌تر و به بهترین شکل انجام شود. اما به دلیل ازدحام ترافیک بالا، پهنای باند و تأخیر شبکه می‌تواند ضربه‌ای جدی وارد کند. اینجاست که انواع مختلف شاردینگ بلاکچین به کاربران کمک می‌کند. مقیاس پذیری شبکه بلاکچین با کمک شاردینگ بهبود می‌یابد. در ادامه به معرفی ارزهای دیجیتالی خواهیم پرداخت که از شاردینگ استفاده می‌نمایند.

• شاردینگ نیِر Near

نیِر Near بلاکچینی می‌باشد که به توسعه دهندگان اجازه می‌دهد برنامه‌های غیرمتمرکز را بسازند و یا اجرا کنند. نیِر یک بلاکچین اثبات سهام می‌باشد که شارد شده و مناسب برای توسعه دهندگان می‌باشد. شاردینگ در بلاکچین نیِر به نودها اجازه می‌دهد تا آنقدر کوچک بمانند که در آینده قابلیت اجرا بر روی گوشی‌های هوشمند را داشته باشند.

در بلاکچین نیِر هر شارد مسئول یک قطعه است و با اضافه شدن نودهای جدید، پروتکل نیِر تعداد شاردها را افزایش می‌دهد. بدین وسیله، توان عملیاتی بلاکچین افزایش می‌یابد، بعلاوه تعداد تقسیمات داده‌ها نیز بیشتر می‌شود.

• شاردینگ زیلیکا Zilliqa

زیلیکا در دسته اولین بلاکچین‌هایی قرار دارد که شاردینگ را پیاده سازی نموده است. بلاکچین زیلیکا در شبکه آزمایشی خود با استفاده از فناوری شاردینگ توانست 2400 تراکنش در ثانیه را انجام دهد.

در بلاکچین زیلیکا هر چه نود بیشتری به منظور اعتبارسنجی وضعیت بلاکچین به شبکه اضافه شود، تعداد شاردها نیز بسته به همان تعداد نودها افزایش خواهد یافت. با این کار ظرفیت اجرای تراکنش‌ها در بلاکچین افزایش می‌یابد.

• شاردینگ اتریوم 2.0

همانطور که می‌دانید اتریوم از نظر ارزش بازار دومین بلاکچین بزرگ جهان می‌باشد و پیاده سازی شاردینگ بر روی آن گزینه ای برجسته برای دیگر توسعه دهندگان بلاکچین می‌باشد. اتریوم به وسیله زنجیره بیکن Beacon Chain به دنبال اجرای شاردینگ در شبکه اتریوم 2 می‌باشد.

• شاردینگ الروند Elrond

اعتبارسنج‌های جدید در بلاکچین الروند در صف انتظار قرار خواهند گرفت و زمانی که نوبت به دوره زمانی بعدی می‌رسد، به یکی از شاردها اختصاص می‌یابند. تعدادی از اعتبارسنج‌های الروند در هر بازه زمانی به صورت اتفاقی انتخاب می‌شوند و دوباره به شاردهای مختلف ارائه می‌شوند. به عبارت دیگر می‌توان گفت در هر بازه زمانی هر اعتبارسنج به یک شارد متفاوت اختصاص می‌یابد.

با این کار اعتبارسنج‌ها می‌توانند با وضعیت شارد اختصاص یافته، همگام شوند. این روش شاردینگ شبکه و وضعیت را به منظور ارتقای ظرفیت انجام تراکنش‌ها و تشویق به تمرکززدایی، ترکیب می‌نماید.

شاردینگ اتریوم را چگونه مقیاس پذیر خواهد کرد؟

به گفته ویتالیک بوترین، یکی از بنیانگذاران اتریوم، شاردینگ به طور بالقوه می‌تواند بلاکچین اتریوم را 100 برابر کند. این بدان معناست که توان عملیاتی فعلی تراکنش که به حدود 15 تراکنش در ثانیه می‌رسد، می‌تواند به 1500 تراکنش در ثانیه افزایش یابد. این باعث می‌شود سریعتر از پروتکل‌های پرداخت جهانی خاص، به عنوان مثال پی پال کار کند.

در عمل، شاردینگ می‌تواند تا حد زیادی به مقیاس پذیری اتریوم کمک کند. اگر اجرای آن موفقیت آمیز باشد، اتریوم با سریع‌ترین پروتکل‌های پرداخت در جهان برابری می‌کند، به عنوان مثال ویزا و مستر کارت. این می‌تواند راه را برای پذیرش گسترده آن در دنیای معاملات پولی هموار کند.

سخن پایانی

بلاکچین‌ها به دلیل ماهیت غیرمتمرکز خود می‌توانند تنها تراکنش‌های محدودی را در شبکه پردازش کنند. شاردینگ یک راه حل قطعی برای مقیاس پذیری است. به برنامه‌های Defi سرعت بیشتری می‌بخشد و فرصت‌های جدیدی ایجاد می‌کند و راه‌هایی را برای بلاکچین‌ها باز می‌کند.

اکنون که همه شاردینگ را درک کرده اید، باید بدانید که چگونه می‌تواند به مقیاس پذیری فناوری بلاکچین کمک کند. شاردینگ در حال حاضر روز به روز در میان توسعه دهندگان بزرگ می‌شود. بهبود فناوری بلاکچین نیازمند تراکنش‌های سریع‌تر و ذخیره‌سازی کارآمد داده است که هر دوی این موارد را می‌توان با انواع مختلف بلاکچین مدیریت کرد.

ممنون از اینکه تا پایان مقاله “شاردینگ چیست؟” همراه ما بودید.

بیشتر بخوانید

• دامیننس تتر Tether Dominance چیست؟
• بررسی سال 1401 بازار ارزهای دیجیتال و چشم انداز سال 1402
• کسب درآمد میلیونی با ارزهای دیجیتال
• چت جی پی تی ChatGpT چیست؟
• فناوری میان زنجیره ای Cross Chain چیست؟
• گراف جهت دار غیرمدور DAG چیست؟
• حسابرسی قرارداد هوشمند چیست؟
• ZK Rollup چیست؟
• سرویس نام اتریوم Ethereum Name Service چیست؟
• راه حل‌های لایه 2 بلاکچین چیست؟