خیلیها میدانند که اتریوم با مدت زمان و هزینه انجام یک تراکنش مشکل دارد. به عنوان مثال، اگر میخواهید یک NFT در اتریوم بخرید، هزینهای که باید بپردازید میتواند تا 100 دلار افزایش یابد. مشکلات مقیاسپذیری در بلاکچین یک مشکل رایج است، حتی اگر در برنامههای آزمایشی بیشتر و بیشتری برای مواردی مانند تراکنشهای مالی بینالمللی و مدیریت زنجیرههای تامین استفاده میشود. به همین دلیل است که جامعه توسعه دهندگان در حال کار بر روی طرحی برای بهبود مقیاس پذیری و ظرفیت بلاکچین به نام Sharding هستند. شاردینگ راهی برای تقسیم یک پایگاه داده مورد استفاده توسط سازمانهای بلاکچین است تا بتواند تراکنشهای بیشتری را همزمان انجام دهد. شاردینگ با تجزیه کل شبکه بلاکچین به شبکه های کوچکتر به نام “شارد” کار میکند. هر خرده منحصر به فرد و مستقل است زیرا دادههای خاص خود را دارد.
فهرست
شاردینگ چیست؟
شاردینگ تکنیکی است که به توزیع کار پردازش تراکنشها و ذخیره دادهها در شبکهای از رایانهها کمک میکند. به جای اینکه هر کامپیوتری سعی کند تمام تراکنشها را مدیریت کند، به قطعات کوچکتری به نام خرده تقسیم میشوند.
هر قطعه شامل مجموعهای از دادههای خاص خود است، اما برخی از اطلاعات ممکن است همچنان بین رایانهها به اشتراک گذاشته شود تا سیستم امن و غیرمتمرکز بماند. به این ترتیب، هر کامپیوتری میتواند همه تراکنشها را ببیند، اما مجبور نیست همه چیز را پردازش و ذخیره کند.
در زمینه پروژههای بلاکچین، اشتراک گذاری شامل تجزیه جداول دادههای بزرگ به قطعات کوچکتر و قابل مدیریتتر به نام خرده است. هر خرده دادههای منحصر به فرد خود را دارد که آن را از بقیه متمایز میکند. اشتراک گذاری میتواند به کاهش تاخیرها و جلوگیری از حجم بالای داده ها کمک کند.
یک مثال خوب برای درک اشتراک گذاری، شبکه اتریوم است. توجه به این نکته مهم است که اتریوم فقط ایجاد یک ارز جدید نبود. همچنین بر توسعه روشی برای مدیریت کارآمد تعداد زیادی از تراکنشها تمرکز کرد.
چرا شاردینگ مهم است؟
خرد کردن به چند دلیل مهم است:
مقیاس پذیری
یکی از دلایل اصلی اجرای اشتراک گذاری، بهبود مقیاس پذیری سیستمهای بلاکچین است. با تقسیم شبکه به خردههای کوچکتر که هر کدام وظیفه پردازش زیرمجموعهای از تراکنشها یا دادهها را بر عهده دارند، اشتراکگذاری امکان پردازش موازی را فراهم میکند و ظرفیت کلی شبکه را افزایش میدهد. این بدان معنی است که تراکنشهای بیشتری را میتوان به طور همزمان پردازش کرد که منجر به توان عملیاتی بالاتر و بهبود عملکرد میشود.
افزایش سرعت تراکنش
شاردینگ به کاهش زمان پردازش تراکنشها کمک میکند. با سیستمهای بلاکچین سنتی، هر گره در شبکه نیاز به پردازش و تایید هر تراکنش دارد، که میتواند با رشد شبکه باعث تنگناها و تاخیر شود. شاردینگ به شاردهای مختلف اجازه میدهد تا تراکنشها را به طور مستقل پردازش کنند و تأیید سریعتر تراکنش را امکان پذیر میکند و تأخیر را کاهش میدهد.
هزینه های پایین تر
شاردینگ میتواند به کاهش هزینههای تراکنش مرتبط با سیستمهای بلاکچین کمک کند. با افزایش ظرفیت و کارایی شبکه، اشتراک گذاری تعداد بیشتری از تراکنشها را قادر میسازد در یک بازه زمانی معین پردازش شوند. این به طور بالقوه میتواند منجر به هزینههای کمتر برای کاربران شود و برنامههای مبتنی بر بلاکچین را در دسترستر و مقرون به صرفهتر کند.
بهبود استفاده از منابع
شاردینگ امکان استفاده بهتر از منابع محاسباتی در شبکه بلاکچین را فراهم میکند. به جای اینکه هر گره مجبور باشد کل بلاکچین را ذخیره و پردازش کند، اشتراک گذاری گرهها را قادر میسازد تا روی یک قطعه خاص تمرکز کنند و نیازهای ذخیره سازی و محاسباتی را برای هر گره جداگانه کاهش میدهد. این میتواند شبکههای بلاک چین را سبکتر و کارآمدتر کند و طیف وسیعتری از دستگاهها را قادر به مشارکت در شبکه کند.
انعطاف پذیری و سازگاری
شاردینگ انعطاف پذیری را در مدیریت و تکامل سیستم های بلاکچین فراهم میکند. همانطور که شبکه رشد میکند، میتوان خردههای جدیدی را برای تطبیق بار افزایشی اضافه کرد. شاردینگ همچنین امکان ارتقا و تغییرات آسانتر سیستم را بدون ایجاد اختلال در کل شبکه فراهم میکند. این انعطاف پذیری و سازگاری برای پایداری و تکامل بلندمدت فناوری بلاک چین بسیار مهم است.
شاردینگ افقی
اشتراک گذاری افقی یک تکنیک مقیاس بندی است که در سیستمهای بلاکچین استفاده میشود که امکان پردازش موازی تراکنشها را با تقسیم شبکه به چند پارتیشن کوچکتر یا “شارد” فراهم میکند. هر خرده وظیفه پردازش زیرمجموعهای از کل تراکنشهای شبکه را بر عهده دارد که میتواند توان و سرعت کل سیستم را تا حد زیادی افزایش دهد.
در یک بلاکچین افقی، هر خرده مجموعهای از وضعیت و تاریخچه تراکنشهای خود را حفظ میکند و مسئولیت پردازش تراکنشهای مربوط به زیرمجموعهای از حسابها یا داراییها را بر عهده دارد. تراکنشهایی که شامل حسابها یا داراییهایی میشوند که به خردههای مختلف تعلق دارند، باید توسط یک مکانیسم ارتباطی متقاطع هماهنگ و پردازش شوند.
فواید
این امکان مقیاس پذیری بیشتری را فراهم میکند، زیرا هر خرده میتواند زیرمجموعه کوچکتری از تراکنشها را پردازش کند و بنابراین تراکنشهای بیشتری را در هر ثانیه انجام میدهد.
هزینه اجرای یک گره در شبکه را کاهش دهید، زیرا گره ها فقط باید تراکنشهای مربوط به خرده خاص خود را ذخیره و تأیید کنند.
اشتراک گذاری افقی همچنین میتواند امنیت شبکه را بهبود بخشد، زیرا حمله موفقیت آمیز به یک قطعه، امنیت کل شبکه را به خطر نمیاندازد.
چالش ها
با این حال، برخی از چالشها با اجرای اشتراک گذاری افقی در یک سیستم بلاکچین همراه است. برای مثال، ارتباطات متقاطع میتواند پیچیده باشد و به مکانیسمهای هماهنگی اضافی نیاز داشته باشد تا اطمینان حاصل شود که تراکنشها به درستی پردازش میشوند. علاوه بر این، به اشتراک گذاری میتواند پیچیدگی پروتکل اجماع را افزایش دهد و ممکن است به تغییرات قابل توجهی در معماری بلاکچین موجود نیاز داشته باشد.
شاردینگ عمودی
اشتراک گذاری عمودی تکنیک دیگری است که میتواند برای مقیاس بندی سیستمهای بلاک چین استفاده شود. برخلاف اشتراک گذاری افقی که شبکه را به پارتیشنهای کوچکتر تقسیم میکند، اشتراک گذاری عمودی زنجیره بلوکی را به بخشهای کوچکتر یا «بخشها» تقسیم میکند که هر کدام شامل زیرمجموعهای از دادههای بلاکچین است.
در یک بلاکچین عمودی، هر بخش مسئول پردازش نوع خاصی از تراکنش یا داده است، مانند تراکنشهای مربوط به یک دارایی خاص یا قرارداد هوشمند. این امکان پردازش کارآمدتر تراکنشها را فراهم میکند و میتواند توان عملیاتی کلی سیستم را افزایش دهد.
مزایا
یکی از مزیتهای تقسیم بندی عمودی این است که پیاده سازی آن نسبت به تقسیم بندی افقی آسانتر است، زیرا نیازی به ارتباطات یا هماهنگی بین بخشهای زیادی ندارد. علاوه بر این، اشتراک گذاری عمودی میتواند امکان تخصصی شدن و سفارشی سازی بیشتر بلاکچین را فراهم کند، زیرا هر بخش را میتوان برای یک مورد استفاده یا برنامه خاص بهینه کرد.
معایب
با این حال، شاردینگ عمودی نیز محدودیتهایی دارد. به عنوان مثال، ممکن است برای رسیدگی به حجم زیادی از تراکنشهای متنوع مؤثر نباشد، زیرا هر بخش محدود به پردازش نوع خاصی از تراکنش یا داده است. علاوه بر این، حفظ ثبات بین بخشها میتواند چالش برانگیز باشد، زیرا هر بخش به طور مستقل عمل میکند و ممکن است به تاریخچه کامل بلاکچین دسترسی نداشته باشد.
به طور کلی، هم اشتراک گذاری افقی و هم عمودی میتواند تکنیکهای موثری برای مقیاس بندی سیستمهای بلاکچین باشد و انتخاب رویکردی که برای استفاده از آن استفاده شود به الزامات و ویژگیهای خاص سیستم در حال توسعه بستگی دارد.
انواع بلاکچین شاردینگ
نوع 1. اشتراک گذاری شبکه
اشتراک گذاری شبکه تکنیکی است که برای بهبود مقیاس پذیری شبکههای بلاکچین استفاده میشود. این شامل تقسیم یک شبکه بلاکچین به گروههای کوچکتر از گرهها به نام خردهها است که میتوانند تراکنشها را به طور مستقل پردازش کنند. این به شبکه اجازه میدهد تا تعداد بیشتری از تراکنشها را به طور همزمان انجام دهد، زیرا هر خرده تنها وظیفه پردازش زیرمجموعهای از تراکنشها را بر عهده دارد.
هر خرده بر روی زیرمجموعه جداگانهای از دادههای بلاکچین عمل میکند، که نیازهای محاسباتی هر گره را کاهش میدهد و شبکه را قادر میسازد تا تراکنشها را سریعتر پردازش کند. شاردینگ همچنین میتواند به کاهش هزینه اجرای یک گره در شبکه کمک کند، زیرا به توان محاسباتی و ذخیره سازی کمتری نیاز دارد.
با این حال، اشتراک گذاری شبکه نیز چالشهای جدیدی را به وجود میآورد. یکی از چالشها حفظ ثبات بین خردههای مختلف است که برای اطمینان از یکپارچگی بلاک چین ضروری است. برای مقابله با این چالش، پروتکلهای اشتراکگذاری معمولاً از مکانیسمهایی مانند ارتباطات متقاطع و مسیریابی تراکنشها استفاده میکنند تا اطمینان حاصل شود که همه خردهها دید ثابتی از بلاکچین دارند.
چالش دیگر این است که اطمینان حاصل شود که قطعات ایمن هستند و نمیتوانند توسط عوامل مخرب به خطر بیفتند. این امر مستلزم طراحی دقیق پروتکل اشتراک گذاری و اجرای مکانیسمهای امنیتی قوی، مانند اثبات رمزنگاری و مشوقهایی برای رفتار صادقانه است.
به طور کلی، اشتراک گذاری شبکه یک تکنیک مهم برای بهبود مقیاس پذیری شبکه های بلاکچین است و این پتانسیل را دارد که توسعه برنامههای کاربردی جدیدی را که به توان عملیاتی تراکنش بالایی نیاز دارند، فعال کند.
نوع 2: اشتراک گذاری حالت
اشتراک گذاری حالت یک نوع خاص از اشتراک گذاری است که معمولاً در سیستمهای بلاکچین برای بهبود مقیاس پذیری استفاده میشود. در یک سیستم بلاکچین، هر گره در شبکه باید یک کپی کامل از بلاکچین را حفظ کند، که با افزایش اندازه بلاکچین، میتواند سخت شود. اشتراک گذاری حالت این مشکل را با تقسیم بلاکچین به زیرمجموعههای کوچکتر یا خردهها و توزیع پردازش هر خرده در زیر مجموعهای از گرههای شبکه حل میکند.
هر خرده شامل زیرمجموعهای از وضعیت بلاکچین است که شامل ماندههای جاری همه حسابها و وضعیت فعلی همه قراردادهای هوشمند است. با تقسیم کردن وضعیت به این روش، هر گره فقط باید یک کپی از خرده(های) که مسئولیت آن را بر عهده دارد، به جای کل بلاک چین حفظ کند. این امر نیازمندیهای محاسباتی و ذخیره سازی را برای هر گره کاهش میدهد و به بلاکچین اجازه میدهد تا برای پشتیبانی از تعداد بیشتری از تراکنشها و کاربران مقیاس شود.
حالت شاردینگ یک تکنیک پیچیده است که نیاز به طراحی دقیق دارد تا اطمینان حاصل شود که خردهها با یکدیگر سازگار میمانند و سیستم در برابر حملات ایمن و مقاوم باقی میماند. با این حال، این یک رویکرد امیدوارکننده برای بهبود مقیاسپذیری سیستمهای بلاکچین است و بسیاری از پروژههای بلاکچین به طور فعال در حال تحقیق و اجرای راهحلهای اشتراکگذاری حالت هستند.
نوع 3: اشتراک گذاری معاملات
اشتراک گذاری تراکنش تکنیکی است که در سیستمهای پایگاه داده توزیع شده برای بهبود مقیاس پذیری و عملکرد استفاده میشود. این شامل تقسیم یک پایگاه داده بزرگ به پارتیشنهای کوچکتر و قابل مدیریتتر به نام خرده است. هر خرده شامل زیرمجموعهای از دادهها است و میتوان آن را مستقل از سایر خردهها مدیریت کرد.
در زمینه تراکنشها، اشتراک گذاری تراکنش شامل پارتیشن بندی تراکنشها در چند خرده است. این اجازه میدهد تا چندین تراکنش به طور همزمان پردازش شوند و توان عملیاتی کلی سیستم را بهبود بخشد.
یک رویکرد برای اشتراک گذاری تراکنش استفاده از کلید اشتراک گذاری برای تعیین اینکه یک تراکنش خاص متعلق به کدام قطعه است. کلید اشتراک گذاری معمولاً مقداری است که با دادههای ذخیره شده در پایگاه داده، مانند شناسه مشتری یا SKU محصول، مرتبط است. تراکنشهایی که شامل دادههای مرتبط با یک کلید اشتراکگذاری خاص است، برای پردازش به قطعه مربوطه هدایت میشوند.
برای اطمینان از سازگاری دادهها، هماهنگ کردن تراکنشها در چندین خرده مهم است. این را میتوان با استفاده از تکنیکهایی مانند تعهد دو فازی یا کنترل همزمانی چند نسخه به دست آورد.
اشتراک گذاری تراکنشها به ویژه در برنامههایی مفید است که به توان عملیاتی تراکنش بالایی نیاز دارند، مانند وب سایتهای تجارت الکترونیک، سیستمهای مالی و شبکههای اجتماعی. توزیع تراکنشها در چند خرده به این سیستمها اجازه میدهد تا به صورت افقی مقیاس شوند و تعداد زیادی از کاربران همزمان را مدیریت کنند.
نوع 4: شاردینگ هیبریدی
اشتراک گذاری ترکیبی یک تکنیک اشتراک گذاری پایگاه داده است که مزایای هر دو روش اشتراک گذاری مبتنی بر محدوده و مبتنی بر هش را ترکیب میکند. در اشتراک گذاری مبتنی بر محدوده، دادهها بر اساس محدودهای از مقادیر تقسیم بندی میشوند، در حالی که در تقسیم بندی مبتنی بر هش، دادهها بر اساس یک تابع درهم تقسیم میشوند.
شاردینگ هیبریدی برای رفع برخی از محدودیتهای این دو روش طراحی شده است. در یک رویکرد اشتراک گذاری مبتنی بر محدوده، انحراف دادهها میتواند منجر به توزیع نابرابر دادهها در بین خردهها شود که میتواند باعث مشکلات عملکرد شود. از سوی دیگر، در رویکرد اشتراک گذاری مبتنی بر هش، الگوهای دسترسی به دادهها میتواند به نقاط مهمی منجر شود، جایی که تعداد کمی از خردهها حجم نامتناسبی از ترافیک را دریافت میکنند.
در تقسیمبندی ترکیبی، دادهها با استفاده از تکنیکهای مبتنی بر محدوده و مبتنی بر هش تقسیمبندی میشوند. روش مبتنی بر محدوده برای تقسیم دادهها به پارتیشنهای نسبتاً مساوی بر اساس محدوده از پیش تعیین شده مقادیر استفاده میشود. در هر پارتیشن، یک تابع هش برای تقسیم بیشتر دادهها به خردههای کوچکتر استفاده میشود.
این رویکرد چندین مزیت را به همراه دارد. با استفاده از اشتراک گذاری مبتنی بر محدوده، دادهها به طور یکنواخت در بین خردهها توزیع میشوند که میتواند عملکرد را بهبود بخشد. علاوه بر این، با استفاده از اشتراک گذاری مبتنی بر هش در هر پارتیشن، هات اسپاتها به حداقل میرسد زیرا دادهها بیشتر در چند خرده توزیع میشوند.
اشتراک گذاری ترکیبی به ویژه در پایگاههای داده توزیع شده در مقیاس بزرگ مفید است، جایی که مقدار دادهها بسیار زیاد است و به استراتژیهای پارتیشن بندی پیچیده برای اطمینان از بازیابی و پردازش کارآمد دادهها نیاز دارد. همچنین در برنامههایی که الگوهای دسترسی به دادهها ناهموار هستند و هات اسپاتها یک اتفاق رایج هستند، مفید است.
آیا اشتراک گذاری امن است؟
از نظر امنیت، اشتراک گذاری میتواند مزایایی را ارائه دهد. با توزیع دادهها در چندین سرور، به اشتراک گذاری میتواند کار را برای مهاجم برای به خطر انداختن کل پایگاه داده دشوارتر کند. اگر مهاجم به یک قطعه دسترسی پیدا کند، تنها به بخشی از دادهها دسترسی خواهد داشت تا کل پایگاه داده.
شاردینگ همچنین میتواند به کاهش تأثیر انواع خاصی از حملات، مانند حملات انکار سرویس توزیع شده (DDoS) کمک کند. با توزیع پایگاه داده در چندین سرور، تأثیر حمله بر هر سرور منفرد کاهش مییابد.
با این حال، شاردینگ برخی از چالشهای امنیتی را نیز به همراه دارد. به عنوان مثال، میتواند اطمینان از سازگاری و یکپارچگی دادهها در کل پایگاه داده را دشوارتر کند. اگر دادهها روی یک خرده اصلاح شوند، ممکن است فوراً روی دیگر خردهها منعکس نشوند.
یکی دیگر از مسائل امنیتی احتمالی در مورد اشتراک گذاری این است که میتواند مدیریت کنترلهای دسترسی و مجوزها را دشوارتر کند. با چند خرده، اطمینان از دسترسی کاربران مناسب به دادههای مناسب میتواند چالش برانگیزتر باشد.
به طور کلی، در حالی که اشتراک گذاری میتواند برخی از مزایای امنیتی را ارائه دهد، مهم است که هنگام اجرای این تکنیک، پیامدهای امنیتی بالقوه را به دقت در نظر بگیرید. پیکربندی مناسب، کنترلهای دسترسی و نظارت برای اطمینان از امنیت و یکپارچگی پایگاه داده حیاتی هستند.
نمونه هایی از شاردینگ
هر کاربر هنگام استفاده از عملیات بلاکچین، مایل به پردازش سریع و کارآمد تراکنش است. با این حال، ازدحام ترافیک سنگین میتواند بر تأخیر شبکه و پهنای باند تأثیر منفی بگذارد. اینجاست که اشتراک گذاری وارد عمل میشود و مقیاس پذیری شبکه بلاکچین را بهبود میبخشد.
در اینجا چند نمونه از اشتراک گذاری در ارزهای دیجیتال آورده شده است:
اتریوم 2.0
اتریوم، دومین ارز دیجیتال بزرگ جهان، در حال حاضر در حال اجرای شاردینگ در ارتقای اتریوم 2.0 است. شبکه جدید به قطعات کوچکتری تقسیم میشود که هر کدام قادر به پردازش تراکنشها به صورت موازی، افزایش توان عملیاتی کل تراکنش و کاهش تراکم شبکه هستند.
زیلیقا
Zilliqa یک پلتفرم بلاکچین است که از اشتراک گذاری برای افزایش توان عملیاتی شبکه استفاده میکند. رویکرد اشتراک گذاری Zilliqa شبکه را به قطعات کوچکتر تقسیم میکند که هر کدام قادر به پردازش تراکنشها به صورت موازی هستند. این به Zilliqa اجازه میدهد تا تعداد زیادی تراکنش در ثانیه را انجام دهد و آن را به یکی از سریعترین پلتفرمهای بلاکچین تبدیل میکند.
کوارک چین
QuarkChain یک پلتفرم بلاکچین است که از شاردینگ برای افزایش مقیاس پذیری استفاده میکند. رویکرد اشتراک گذاری QuarkChain شبکه را به چندین زیر زنجیره تقسیم میکند که هر کدام میتوانند به طور مستقل تراکنشها را پردازش کنند. این به QuarkChain اجازه میدهد تا حجم بالایی از تراکنشها را انجام دهد و به مقیاس پذیری بالایی دست یابد.
هارمونی
هارمونی یک پلتفرم بلاکچین است که از اشتراک گذاری برای بهبود توان عملیاتی تراکنش و کاهش تاخیر شبکه استفاده میکند. رویکرد اشتراکگذاری هارمونی، شبکه را به خردههای کوچکتری تقسیم میکند، که هر کدام میتوانند تراکنشها را بهطور مستقل پردازش کنند و توان عملیاتی کل تراکنش را افزایش داده و ازدحام شبکه را کاهش دهند.
الروند
الروند یک پلتفرم بلاکچین است که از اشتراک گذاری برای افزایش توان تراکنش و کاهش تأخیر شبکه استفاده میکند. رویکرد اشتراکگذاری الروند، شبکه را به خردههای کوچکتری تقسیم میکند که هر کدام میتوانند به طور مستقل تراکنشها را پردازش کنند. این به الروند اجازه میدهد تا حجم بالایی از تراکنشها را انجام دهد و به مقیاس پذیری بالایی دست یابد.
جمع بندی
در نتیجه، شاردینگ یک تکنیک مهم برای بهبود مقیاس پذیری، سرعت، کارایی هزینه، استفاده از منابع و سازگاری سیستمهای بلاکچین است. این شامل تقسیم شبکه به پارتیشنها یا خردههای کوچکتر است که هر کدام مسئول پردازش زیرمجموعهای از تراکنشها یا دادهها هستند. اشتراک گذاری افقی امکان پردازش موازی و افزایش توان را فراهم میکند، در حالی که اشتراک گذاری عمودی امکان پردازش و تخصصی شدن کارآمدتر را فراهم میکند. شاردینگ مزایایی مانند مقیاس پذیری بیشتر، پردازش سریعتر تراکنشها، هزینههای کمتر، بهبود استفاده از منابع و انعطاف پذیری در مدیریت و ارتقاء سیستم را ارائه میدهد. با این حال، چالشهایی مانند حفظ ثبات، تضمین امنیت و پرداختن به پیچیدگی ارتباطات متقاطع را نیز به همراه دارد. به طور کلی، اشتراک گذاری یک راه حل حیاتی برای رسیدگی به محدودیتهای مقیاس پذیری فناوری بلاکچین است.
0 Comments