Definição de fragmentação
Sharding é um processo de divisão da rede Ethereum em várias partes chamadas shards. Cada fragmento tem seu próprio conjunto de contratos inteligentes e funciona como um estado independente. É uma das soluções de dimensionamento mais complexas para a rede Ethereum. Sharding é uma atualização do Ethereum 2.0 planejada para acontecer ainda este ano.
Benefícios da Implementação de Sharding no Ethereum
O sharding ajudará a resolver um dos grandes pontos problemáticos da rede Ethereum, ou seja, altas taxas de gás. As taxas de gás são taxas necessárias para concluir uma transação na rede Ethereum. O sharding reduz as taxas de gás ao reduzir a competição por recursos na rede Ethereum. Maior velocidade de transação é outro benefício do sharding.
Atualmente, a rede Ethereum pode processar cerca de 15 transações por segundo (TPS). A rede Ethereum visa aumentar sua taxa de transferência para 100.000 TPS por meio de sharding. Esse número pode variar até que o sharding seja totalmente implementado na rede blockchain.
Como funciona a fragmentação?
Visão geral da fragmentação de banco de dados
O conceito de sharding se origina dos sistemas de gerenciamento de banco de dados. SHARD costumava ser uma abreviação de um produto da década de 1980 conhecido como System for Highly Available Replicated Data. Shard também significa uma pequena parte de algo grande, que é o que ele faz em uma rede blockchain. Ele quebra uma rede blockchain em pedaços menores ou fragmentos. Cada fragmento de blockchain contém seus dados transacionais exclusivos e processa transações simultaneamente na rede blockchain.
A quebra de redes blockchain em vários fragmentos permite o processamento paralelo de transações, o que melhora a latência e aumenta a escalabilidade da rede. A carga computacional em uma rede blockchain é reduzida por meio do sharding. Mais transações podem ser processadas em um determinado momento por meio de sharding.
Fragmentação em Ethereum
Os nós mantêm uma rede blockchain em execução, armazenando e processando dados transacionais. Todos os nós usados para processar todas as transações na rede Ethereum usando seu mecanismo de consenso anterior, proof-of-work . Esse processo levou a problemas de escalabilidade na rede Ethereum à medida que mais transações eram adicionadas à rede.
Na fragmentação, os nós são divididos em pequenos grupos chamados de cadeias de fragmentação. Subconjuntos de transações na rede Ethereum serão processados por meio de cadeias de fragmentos. Essas cadeias se comunicam entre si para chegar a um consenso e validar blocos de blockchain.
O sistema de fragmentação Ethereum proposto terá 64 bancos de dados vinculados e as transações podem ser processadas simultaneamente em cada fragmento. Cada shard terá um comitê formado por 128 validadores. Esses comitês serão responsáveis por validar cada blockchain a cada doze segundos.
Comparação com outras soluções de dimensionamento
A rede Ethereum usa soluções de dimensionamento off-chain e on-chain. As soluções de dimensionamento off-chain significam qualquer estratégia que envolva a execução externa de uma rede blockchain subjacente como a Ethereum. Os usuários se referem a essas soluções como L2 ou camada dois.
As soluções de dimensionamento on-chain, como sharding, envolvem ajustes diretos feitos em uma rede blockchain para melhorar sua taxa de transferência. Soluções off-chain, como rollups, ajudarão a dimensionar a rede Ethereum no curto prazo, enquanto o sharding é uma solução de dimensionamento de longo prazo.
Um rollup é uma solução de dimensionamento que processa transações de rede em sua camada de execução, mas envia os dados da transação para a rede blockchain subjacente, como Ethereum. Rollups herdam os recursos de segurança da rede Ethereum. Rollups Optimistic e ZK são os dois principais tipos de soluções roll-up.
Cadeias laterais são blockchains independentes e são populares entre os usuários do Ethereum. Essas cadeias laterais são compatíveis com a rede Ethereum, pois usam a Ethereum Virtual Machine (EVM). Cadeias laterais também podem atuar como camadas de execução externas para L1 Ethereum, mesmo que não obtenham os recursos de segurança da Ethereum, como rollups. Vitalik Buterin afirmou que rollups e sharding podem ser usados juntos para multiplicar os ganhos de escala da rede Ethereum.
A fragmentação reduzirá as taxas de gás?
As taxas de gás são unidades de medida usadas para calcular taxas para processar transações em uma rede blockchain. As taxas de gás são baseadas na demanda por um bloco de espaço. Essas taxas tornam-se muito altas durante os períodos de congestionamento da rede. A mudança do Ethereum para o mecanismo de consenso proof-of-stake é o primeiro passo para o sharding.
Como a fragmentação pode reduzir as taxas de gás?
Sharding é um processo no qual a rede Ethereum se divide em cadeias de fragmentos que compartilham a carga da rede. Teoricamente, o sharding deve reduzir o congestionamento da rede e aumentar o rendimento das transações. O objetivo é aumentar o throughput de transações da rede Ethereum para 100.000 transações por segundo. De acordo com as estimativas, o Sharding deve reduzir significativamente as taxas de gás na rede Ethereum. Essas inovações da camada dois permitirão que os usuários usem a camada de segurança básica enquanto experimentam taxas de gás baixas.
Além de ser uma solução de camada dois , o sharding foi proposto como uma solução vital para atrair mais usuários para a rede Ethereum. A fragmentação funcionaria de forma coerente com os rollups da camada dois para dividir a carga de grandes volumes de dados de transação. Como resultado, esse processo pode aumentar a velocidade da transação e reduzir o congestionamento da rede. O plano proposto é usar cadeias de fragmentos para alocar dados extras e não lidar com transações. Espera-se que o sharding com rollups aumente significativamente a escalabilidade da rede Ethereum.
Escalando Blockchain usando Ethereum Sharding
Escalando desafios em blockchain
Atualmente, todos os nós devem chegar a um consenso sobre as transações blockchain para processá-las, e apenas um pequeno número de transações pode ser processado usando esse método. Cada nó armazena todo o processo e histórico de cada transação blockchain. Esse recurso é o que torna uma rede blockchain descentralizada.
Usuários mal-intencionados acham difícil hackear uma rede blockchain manipulando transações, pois uma cópia do histórico completo da rede é armazenada em cada nó. Esse recurso garante a segurança e a descentralização do blockchain, mas afeta a escalabilidade de uma rede.
A fragmentação permitiu que os nós renunciassem ao download de seu histórico de transações. Esse processo aumenta a eficiência das redes blockchain e ajuda a dimensionar o blockchain ao oferecer suporte a mais usuários.
Conclusão
A segurança da rede é um dos grandes problemas ao lidar com atualizações para uma rede blockchain. Um possível problema com o compartilhamento é a possibilidade de ataques entre fragmentos. No entanto, o protocolo da Ethereum foi projetado para resolver esse problema de segurança. A rede Ethereum está continuamente desenvolvendo soluções para possíveis problemas com sharding. O principal objetivo é criar uma rede blockchain descentralizada, escalável e segura.
O sharding tem o potencial de transformar indústrias por meio da adoção em massa. Os desenvolvedores também estão descobrindo novos casos de uso para essa tecnologia. A tecnologia de sharding pode criar novas oportunidades por meio de redes de valor compartilhado em DeFi e cadeias de suprimentos globais. Também pode aumentar significativamente a eficiência da rede Ethereum.
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