Khoa học Phổ thông | Sharding là gì?

Tiêu đề gốc: "Khoa học phổ thông | Sharding là gì?" 》
Nguồn gốc: EthHub Bản dịch: Unitimes_David

Tóm tắt

Có một nghịch lý ba ngôi trong hệ thống blockchain có thể được hình dung dưới dạng một hình tam giác (được gọi là tam giác DCS), truyền tải " Phân cấp, Tính nhất quán và Khả năng mở rộngKhông thể đạt được ba điều này cùng một lúc. Người thiết kế phải đánh đổi (bạn có thể chọn bất kỳ hai trong số đó nhưng không phải tất cả)." (Ghi chú của tác giả, tam giác DCS thường được sử dụng ở Trung Quốc Được gọi là blockchainTam giác bất khả thi). Xem hình bên dưới:

Sharding là một nỗ lực nhằm giải quyết thách thức này. Sharding là chia một chuỗi khối (cơ sở dữ liệu) cồng kềnh thành các chuỗi khối nhẹ hơn và nhanh hơn. Làm thế nào để làm điều đó? Để giải quyết vấn đề về khả năng mở rộng, chúng tôi chia dữ liệu trạng thái và dữ liệu lịch sử được lưu trữ trên chuỗi chính thành các phân đoạn. Mỗi phân đoạn tự quản lý, có lịch sử giao dịch riêng và tác động của các giao dịch trên một phân đoạn nhất định được giới hạn ở phân đoạn đó.

Một ví dụ về tuyên bố trên là: bản thân một dApp (ứng dụng phi tập trung) có một phân đoạn hoàn chỉnh, vì vậy tất cả các giao dịch liên quan đến nó sẽ chỉ có trên mảnh này. Một số dApp liên quan đến một miền cụ thể sẽ nằm trên cùng một phân đoạn.

Các giai đoạn sau của ETH2.0 xem xét khả năng giao tiếp giữa các phân đoạn.

Sharding cũng giới thiệu các loại nút khác nhau, chẳng hạn như "nút nhẹ", "nút siêu đầy đủ", v.v., tùy thuộc vào tải xuống và lượng dữ liệu cần được xác minh.

Khả năng mở rộng Trilemma

Bộ ba bất khả thi về khả năng mở rộng tuyên bố rằng các hệ thống blockchain chỉ có thể đáp ứng tối đa hai trong ba thuộc tính sau:

  Phân cấp (được định nghĩa là khả năng của một hệ thống Nó có thể chạy chỉ với tài nguyên O(c) (tức là một máy tính xách tay thông thường hoặc một VPS nhỏ)

  Khả năng mở rộng (được định nghĩa là khả năng xử lý khối lượng giao dịch lớn)

  Bảo mật (được định nghĩa là khả năng của mạng duy trì bảo mật khi đối mặt với kẻ tấn công với tối đa O(n) tài nguyên Bảo mật)

Thách thức chính đối với khả năng mở rộng là tìm cách triển khai cả ba thuộc tính ở cuối chuỗi khối Phương pháp - sharding là một nỗ lực để giải quyết vấn đề này.

Sharding là gì?

Hiện tại, trong tất cả các giao thức blockchain, mỗi nút lưu trữ toàn bộ trạng thái (bao gồm số dư tài khoản, mã hợp đồng và lưu trữ, v.v.) và xử lý tất cả các giao dịch. Thiết kế này cung cấp mức độ bảo mật cao nhưng hạn chế rất nhiều khả năng mở rộng: mạng blockchain không thể xử lý nhiều giao dịch hơn một nút duy nhất. Phần lớn vì lý do này, Bitcoin bị giới hạn ở khoảng 3-7 giao dịch mỗi giây, Ethereum ở khoảng 7-15 giao dịch, v.v.

Tuy nhiên, điều này đặt ra câu hỏi liệu một cơ chế mới có thể được tạo ra khi chỉ có một số lượng nhỏ nút xác minh từng giao dịch A hay không? Chỉ cần có đủ nút để xác minh từng giao dịch thì hệ thống vẫn sẽ có tính bảo mật cao nhưng sẽ chỉ chiếm một phần nhỏ trong tổng bộ trình xác thực, cho phép hệ thống xử lý song song một số lượng lớn giao dịch. vượt qua các giao dịch Xử lý trải rộng trên các nhóm nút nhỏ để tăng đáng kể thông lượng tổng thể của chuỗi khối?

Ý tưởng cơ bản đằng sau việc phân mảnh là gì?

Chúng tôi chia dữ liệu trạng thái và dữ liệu lịch sử của Ethereum thành các phân vùng mà chúng tôi gọi là "phân đoạn". Ví dụ: sơ đồ phân chia trên Ethereum có thể đặt tất cả các địa chỉ bắt đầu bằng 0x00 trên một phân đoạn, tất cả các địa chỉ bắt đầu bằng 0x01 trên một phân đoạn khác, v.v. Ở dạng phân đoạn đơn giản nhất, mỗi phân đoạn cũng có lịch sử giao dịch riêng và tác động của các giao dịch trên một phân đoạn nhất định được giới hạn ở trạng thái phân đoạn của cùng một phân đoạn.

Một ví dụ đơn giản là một chuỗi khối đa tài sản, có nhiều phân đoạn, mỗi phân đoạn lưu và xử lý dữ liệu liên quan đến một Giao dịch nhất định liên quan đến một nội dung cụ thể (chẳng hạn như mã thông báo ERC20 nhất định). Trong các dạng phân đoạn nâng cao hơn, có một số dạng khả năng giao tiếp giữa các phân đoạn, trong đó các giao dịch trên một phân đoạn có thể kích hoạt các sự kiện trên các phân đoạn khác.

Thiết kế cơ bản của một chuỗi khối có phân mảnh trông như thế nào?

Có một bộ trình xác thực như vậy (nút PoS): những trình xác thực này được chỉ định ngẫu nhiên để tạo ra các phân đoạn. Trong mỗi vị trí (khoảng thời gian 8 giây), trình xác thực được chọn ngẫu nhiên cho mỗi phân đoạn [0...999] và trình xác thực được chọn sẽ có cơ hội tạo một vùng trên phân đoạn. khối có thể chứa nhiều như 32kb dữ liệu. Ngoài ra, đối với mỗi phân đoạn, hệ thống cũng chọn một bộ gồm 100 người xác nhận (được gọi là "ủy ban") làm người chứng thực. Tiêu đề khối của một khối, cùng với ít nhất 67 chữ ký chứng thực, có thể được đóng gói dưới dạng một đối tượng trên "chuỗi chính" (còn được gọi là chuỗi đèn hiệu).

Lưu ý rằng hiện tại có thể có một số "cấp" nút trong hệ thống như vậy:

  Nút siêu đầy đủ - tải xuống tất cả dữ liệu của chuỗi đèn hiệu và chuỗi đèn hiệu Mỗi phân đoạn khối được tham chiếu trên.

  Nút cấp cao nhất —— Chỉ các khối chuỗi báo hiệu, bao gồm tiêu đề khối và chữ ký của khối phân đoạn, được xử lý, nhưng toàn bộ dữ liệu của khối phân đoạn không được tải xuống.

  Nút phân đoạn đơn - hoạt động như một nút cấp cao nhất , nhưng cũng Tải xuống và xác minh mọi đối chiếu của một phân đoạn cụ thể mà nó quan tâm hơn. (Ghi chú của tác giả: Các khối trên phân đoạn được gọi là đối chiếu và trình xác nhận được gọi là trình đối chiếu)

  ; Nút nhẹ - chỉ tải xuống và xác minh các tiêu đề khối của chuỗi beacon; không xử lý bất kỳ tiêu đề hoặc giao dịch khối xác minh nào trừ khi nó cần đọc một tiêu đề khối cụ thể; mục nhập ở trạng thái của phân đoạn, trong trường hợp đó, nút ánh sáng sẽ tải xuống nhánh Merkle của tiêu đề khối kiểm tra gần đây nhất của phân đoạn và từ đó tải xuống bằng chứng Merkle ở trạng thái mong muốn.

Tài nguyên dữ liệu

Câu hỏi thường gặp về Sharding
Lộ trình bảo vệ
Tam giác DCS

Liên kết nguồn :https://www.unitimes .pro/p/83442f806ea64861a45c7d72c808fe44

Chào mừng bạn tham gia cộng đồng chính thức của BlockBeats:

Nhóm Telegram đăng ký: https://t.me/theblockbeats

Nhóm Telegram thảo luận: https://t.me/BlockBeats_App

Tài khoản Twitter chính thức: https://twitter.com/BlockBeatsAsia