شاردینگ چیست؟

شاردینگ چیست؟

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

ماهیت غیرمتمرکز آن به فناوری بلاکچین کیفیت جذابی می بخشد. انعطاف پذیری در برابر تغییرات داده های مخرب، همچنین یکی از موانع اصلی را در راه پذیرش گسترده تر فناوری بلاکچین ایجاد می کند.

هنگامی که نودهای بیشتری به سیستم اضافه می شود و حجم داده ها در دفتر کل افزایش می یابد، تأخیر یا کندی شبکه به طور قابل توجهی افزایش می یابد. 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. شبکه های متمرکز در اینجا مزیت قابل توجهی دارند.

شاردینگ یکی از راه حل های 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 داده های ذخیره شده در شبکه است. به این ترتیب می توان زمان پردازش را به میزان قابل توجهی کاهش داد. در یک عبارت کوتاه می توان گفت که شاردینگ به معنای تقسیم یک پردازش بزرگ به پردازش های کوچکتر می باشد.

تاریخچه شاردینگ

شاردینگ یک مفهوم جدید نمی باشد و این مفهوم از اواخر دهه ۹۰ میلادی در مدیریت پایگاه‌های داده ی متمرکز استفاده می شد. زمانی که توسعه دهندگان یکی از بازی های 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 می باشد. مشتریانی که در مکان های جغرافیایی یکسانی قرار دارند، با هم گروه بندی شده و در سرورهای منحصر به فرد مستقر می شوند.

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 می باشد.

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

عملکرد شاردینگ چگونه است؟

عملکرد شاردینگ چگونه است؟

شاردینگ با تقسیم نودهای شبکه به گروه ها و تقسیم اطلاعات ذخیره شده در شبکه بین این گروه ها انجام می شود. هر شارد داده ها را با ویژگی های خاصی ذخیره می کند تا بتوان آنها را از یکدیگر متمایز کرد.

یکی از راه های انجام شاردینگ این است که پایگاه داده را به صورت افقی تقسیم کنید، یعنی آن را به ردیف ها تقسیم کنید. به این ترتیب، ردیف ها شامل شاردهایی هستند که می توانند انواع خاصی از اطلاعات را ذخیره کنند. به عنوان مثال، شاردها را می توان بر اساس انواع دارایی های دیجیتال یا قراردادهای هوشمندی که میزبانی می کنند، جدا کرد.

راه دیگر برای انجام شاردینگ، سازماندهی نودهای شبکه است تا یک شبکه رله مرکزی وجود داشته باشد که از طریق آن همه «شبکه های جانبی» یا شاردهای دیگر بتوانند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. به این ترتیب شاردها می توانند هر نوع اطلاعاتی را که عملکرد آنها نیاز دارد ذخیره و پردازش کنند در حالی که این اطلاعات می تواند 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 می شود، مقیاس پذیری بهبود یافته است. شاردینگ به یک بلاکچین اجازه می دهد تا نودهای بیشتری را به هم متصل کند و اطلاعات بیشتری را بدون کاهش بیش از حد تراکنش ها ذخیره کند. این می تواند پذیرش فناوری بلاکچین را در بسیاری از بخش ها، نه کمترین میزان در امور مالی، تسریع بخشد. تراکنش های سریع تر می تواند به شرکت های فین تک مبتنی بر بلاکچین کمک کند تا با برنامه های 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 می توانند در شبکه شرکت کنند.

بررسی معایب شاردینگ

یکی از قابل توجه ترین معایب شاردینگ مربوط به امنیت شبکه است. از آنجایی که هر شارد بلاکچین به تنهایی یک واحد در نظر گرفته می شود، همچنین می تواند 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 چالش های شاردینگ

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

تصرف شارد Shard Takeover

تصرف شارد یا Shard Takeover شبیه به حمله ۵۱ درصد در بلاکچین می باشد و این موضوع زمانی اتفاق می افتد که کنترل یک شارد به دست فرد یا نهادی قرار گرفته و تراکنش ها را به صورت مخرب بر شارد اعمال نماید.

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

ارتباطات میان شاردی cross-shard Communication

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

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

بررسی محدودیت های شاردینگ

همانند دیگر راهکارهای مقیاس پذیری، شاردینگ نیز دارای محدودیت هایی می باشد. در پروتکل زیلیکا که از شاردینگ استفاده می نماید، سه گانه مقیاس پذیری به صورت کامل حل نخواهد شد. زیرا نودهای زیلیکا مجبور به ذخیره کل شبکه بلاکچین می باشند.

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

مهم ترین مساله ای که در ارتباط با پروتکل های شارد شده برای مقیاس پذیری وجود دارد این است که نیازمند افزایش تعداد نودها می باشند و این موضوع به این معناست که موفقیت آنها وابسته به افزایش پذیرش و استقبال است. این گزینه از دیدگاه برخی یکی از قابلیت های شاردینگ است. در واقع از نگاه آنها افزایش پذیرش یک پروتکل باعث افزایش تعداد نودها می شود. این فرض نادرست است زیرا تعداد نودها ربطی به تعداد کاربران یا تراکنش ها ندارد.

انواع بلاکچین شاردینگ

شاردینگ شبکه

شاردینگ شبکه یکی از انواع بلاکچین های شارد شده است که ارتباط بهتری بین نودها ایجاد می کند. این بدان معناست که شارد‌ها در حالی که به درستی با یکدیگر همگام‌سازی می‌شوند، تراکنش‌ها را پردازش می‌کنند. کل دفتر کل با نودها ذخیره می شود، که عملکرد دفتر را بهبود می بخشد.

شاردینگ تراکنش

در میان انواع مختلف بلاکچین، شاردینگ تراکنش به این معنی است که دفتر کل در تمام نودها ذخیره می شود، اما آنچه در شاردها توزیع می شود، ساختار آدرس ها است. این به بهبود سرعت تراکنش در همان شارد کمک می کند.

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 می کند و هر تراکنش را پردازش می کند. به همین دلیل است که شبکه های بلاکچین مانند اتریوم و بیت کوین ممکن است به عنوان «غیرمتمرکز» توصیف شوند.

متراکم سازی داده ها

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 تراکنش ها 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 می بخشد و این امکان را برای بلاکچین فراهم می کند تا بتواند تعداد بیشتری از کاربران را مدیریت کند.

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 می باشد.

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.

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 می کنند

معرفی رمز ارزهایی که از شاردینگ Sharding استفاده می کنند

معرفی رمز ارزهایی که از شاردینگ استفاده می کنند

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 می کند. مقیاس پذیری شبکه بلاکچین با کمک شاردینگ بهبود می یابد. در ادامه به معرفی ارزهای دیجیتالی خواهیم پرداخت که از شاردینگ استفاده می نمایند.

شاردینگ نیِر Near

نیِر Near بلاکچینی می باشد که به توسعه دهندگان اجازه می دهد برنامه های غیرمتمرکز را بسازند و یا اجرا کنند. نیِر یک بلاکچین اثبات سهام می باشد که شارد شده و مناسب برای توسعه دهندگان می باشد. شاردینگ در بلاکچین نیِر به نودها اجازه می دهد تا آنقدر کوچک بمانند که در آینده قابلیت اجرا بر روی گوشی های 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 می دهد. بدین وسیله، توان عملیاتی بلاکچین افزایش می یابد، بعلاوه تعداد تقسیمات داده ها نیز بیشتر می شود.

شاردینگ زیلیکا Zilliqa

زیلیکا در دسته اولین بلاکچین هایی قرار دارد که شاردینگ را پیاده سازی نموده است. بلاکچین زیلیکا در شبکه آزمایشی خود با استفاده از فناوری شاردینگ توانست ۲۴۰۰ 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 تراکنش ها در بلاکچین افزایش می یابد.

شاردینگ اتریوم ۲.۰

همانطور که می دانید اتریوم از نظر ارزش بازار دومین بلاکچین بزرگ جهان می باشد و پیاده سازی شاردینگ بر روی آن گزینه ای برجسته برای دیگر توسعه دهندگان بلاکچین می باشد. اتریوم به وسیله زنجیره بیکن Beacon Chain به دنبال اجرای شاردینگ در شبکه اتریوم ۲ می باشد.

شاردینگ الروند Elrond

اعتبارسنج های جدید در بلاکچین الروند در صف انتظار قرار خواهند گرفت و زمانی که نوبت به دوره زمانی بعدی می رسد، به یکی از شاردها اختصاص می یابند. تعدادی از اعتبارسنج های الروند در هر بازه زمانی به صورت اتفاقی انتخاب می شوند و دوباره به شاردهای مختلف ارائه می شوند. به عبارت دیگر می توان گفت در هر بازه زمانی هر اعتبارسنج به یک شارد متفاوت اختصاص می یابد.

با این کار اعتبارسنج ها می توانند با وضعیت شارد اختصاص یافته، همگام شوند. این روش شاردینگ شبکه و وضعیت را به منظور ارتقای ظرفیت انجام تراکنش ها و تشویق به تمرکززدایی، ترکیب می نماید.

شاردینگ اتریوم را چگونه مقیاس پذیر خواهد کرد؟

به گفته ویتالیک بوترین، یکی از بنیانگذاران اتریوم، شاردینگ به طور بالقوه می تواند بلاکچین اتریوم را ۱۰۰ برابر کند. این بدان معناست که توان عملیاتی فعلی تراکنش که به حدود ۱۵ تراکنش در ثانیه می رسد، می تواند به ۱۵۰۰ تراکنش در ثانیه افزایش یابد. این باعث می شود سریعتر از پروتکل های 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 سریع ترین پروتکل های پرداخت در جهان برابری می کند، به عنوان مثال ویزا و مستر کارت. این می تواند راه را برای پذیرش گسترده آن در دنیای معاملات پولی هموار کند.

سخن پایانی

بلاکچین ها به دلیل ماهیت غیرمتمرکز خود می توانند تنها تراکنش های محدودی را در شبکه پردازش کنند. شاردینگ یک راه حل قطعی برای مقیاس پذیری است. به برنامه های Defi سرعت بیشتری می بخشد و فرصت های جدیدی ایجاد می کند و راه هایی را برای بلاکچین ها باز می کند.

اکنون که همه شاردینگ را درک کرده اید، باید بدانید که چگونه می تواند به مقیاس پذیری فناوری بلاکچین کمک کند. شاردینگ در حال حاضر روز به روز در میان توسعه دهندگان بزرگ می شود. 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

شاردینگ چیست؟