Scherben

Was ist Sharding?

Sharding ist eine Datenbankpartitionierungstechnik, die von Blockchain - Unternehmen zum Zweck der Skalierbarkeit verwendet wird, damit sie mehr Transaktionen pro Sekunde verarbeiten können. Sharding teilt das gesamte Netzwerk eines Blockchain-Unternehmens in kleinere Partitionen auf, die als „Shards“ bekannt sind. Jeder Shard besteht aus seinen eigenen Daten, was ihn im Vergleich zu anderen Shards unverwechselbar und unabhängig macht.

Sharding kann dazu beitragen, die Latenz oder Langsamkeit eines Netzwerks zu reduzieren, da es ein Blockchain-Netzwerk in separate Shards aufteilt. Es gibt jedoch einige Sicherheitsbedenken in Bezug auf das Sharding, bei dem Shards angegriffen werden können.

Sharding verstehen

Blockchain-Netzwerke und ihre jeweiligen Kryptowährungen gewinnen aufgrund der weit verbreiteten Anwendung der Technologie, die das Lieferkettenmanagement und Finanztransaktionen umfasst, an Popularität. Mit zunehmender Popularität von Blockchain wächst auch die Arbeitsbelastung und das Transaktionsvolumen, das vom Netzwerk bewältigt wird. Wenn wir uns eine Blockchain als eine gemeinsam genutzte Datenbank vorstellen, muss das Netzwerk neue Wege finden, um all diese Daten effizient und schnell verarbeiten zu können, wenn immer mehr Daten hinzugefügt werden, und hier kann Sharding helfen.

Verteiltes Hauptbuch

Das Distributed Ledger der Blockchain-Technologie macht sie attraktiv, da sie es ermöglicht, die Transaktionen einvernehmlich über mehrere Standorte und Regionen hinweg zu teilen. Während Transaktionen aufgezeichnet werden, werden innerhalb von Sekunden Kopien an das gemeinsam genutzte Netzwerk gesendet, wodurch öffentliche „Zeugen“ erstellt werden. Wenn ein Teil des Netzwerks Opfer von Betrug oder einem böswilligen Angriff wird, können die Teilnehmer des gemeinsamen Netzwerks erkennen, was von den Betrügern geändert wurde, da sie alle eine Kopie der Transaktionen des Hauptbuchs führen. Infolgedessen können die Blockchain-Technologie und ihr Distributed-Ledger-System dazu beitragen, Betrug zu reduzieren und den Schaden durch Cyberangriffe,. wie z. B. einen Hack, zu begrenzen.

Skalierbarkeit

Eine der größten Herausforderungen bei der Blockchain-Technologie besteht jedoch darin, dass das Netzwerk festgefahren werden kann, wenn weitere Computer zum Netzwerk hinzugefügt werden und mehr Transaktionen verarbeitet werden, wodurch der Prozess verlangsamt wird – Latenz genannt. Latenz ist eine Hürde für die breite Nutzung von Blockchain, insbesondere im Vergleich zu den aktuellen elektronischen Zahlungssystemen, die schnell und effizient arbeiten. Mit anderen Worten, die Skalierbarkeit ist eine Herausforderung für die Blockchain, da die Netzwerke möglicherweise nicht in der Lage sind, die gestiegenen Datenmengen und den Transaktionsfluss zu bewältigen, da immer mehr Branchen die Technologie übernehmen.

Eine der in Betracht gezogenen Lösungen zur Schaffung latenzfreier Skalierbarkeit ist der Prozess des Shardings. Sharding wurde entwickelt, um die Arbeitslast eines Netzwerks in Partitionen zu verteilen, was dazu beitragen kann, die Latenz zu reduzieren und mehr Transaktionen von der Blockchain verarbeiten zu lassen.

Drei Eigenschaften, die Blockchain-Netzwerke anstreben, sind Dezentralisierung, Skalierbarkeit und Sicherheit.

So wird Sharding erreicht

Bevor Sie untersuchen, wie Sharding in einem Blockchain-Netzwerk durchgeführt wird, ist es wichtig, zu überprüfen, wie Daten derzeit gespeichert und verarbeitet werden.

Blockchain-Knoten

Derzeit muss in der Blockchain jeder Knoten in einem Netzwerk alle Transaktionsvolumina innerhalb des Netzwerks verarbeiten oder handhaben. Knoten in einer Blockchain sind unabhängig und für die Pflege und Speicherung aller Daten innerhalb eines dezentralen Netzwerks verantwortlich. Mit anderen Worten, jeder Knoten muss wichtige Informationen wie Kontostände und Transaktionshistorie speichern. Blockchain-Netzwerke wurden eingerichtet, damit jeder Knoten alle Operationen, Daten und Transaktionen im Netzwerk verarbeiten muss.

Während es die Sicherheit einer Blockchain gewährleistet, indem jede Transaktion in allen Knoten gespeichert wird, verlangsamt dieses Modell die Transaktionsverarbeitung erheblich. Langsame Geschwindigkeiten bei der Verarbeitung von Transaktionen verheißen nichts Gutes für eine Zukunft, in der die Blockchain für Millionen von Transaktionen verantwortlich wird.

Sharding kann helfen, da es die Transaktionsarbeitslast von einem Blockchain-Netzwerk partitioniert oder verteilt, sodass nicht jeder Knoten die gesamte Arbeitslast der Blockchain handhaben oder verarbeiten muss. In gewisser Weise unterteilt Sharding die Arbeitslast in Partitionen oder Shards.

Horizontale Partitionierung

Sharding kann durch die horizontale Partitionierung von Datenbanken durch Aufteilung in Zeilen erreicht werden. Shards, wie die Zeilen genannt werden, werden basierend auf Merkmalen konzipiert. Beispielsweise kann ein Shard für die Speicherung des Status und des Transaktionsverlaufs für einen bestimmten Adresstyp verantwortlich sein. Außerdem könnte es möglich sein, Shards basierend auf der Art der darin gespeicherten digitalen Assets aufzuteilen. Transaktionen mit diesem digitalen Asset könnten durch eine Kombination von Shards ermöglicht werden.

Betrachten Sie als Beispiel eine Mietimmobilientransaktion , an der mehrere Shards beteiligt sind. Diese Shards entsprechen verschiedenen an der Transaktion beteiligten Entitäten, von Kundennamen bis hin zu digitalen Schlüsseln,. die in einem intelligenten Schloss konfiguriert sind, das dem Mieter bei Zahlung der Miete zur Verfügung gestellt wird.

Teilen von Shards

Jeder Shard kann weiterhin unter den anderen Shards geteilt werden, wodurch ein Schlüsselaspekt der Blockchain-Technologie erhalten bleibt – das dezentrale Ledger. Mit anderen Worten, das Ledger ist weiterhin für jeden Benutzer zugänglich, sodass er alle Ledger-Transaktionen einsehen kann.

Sharding und Sicherheit

Eines der Hauptprobleme in der Praxis ist die Sicherheit. Obwohl jeder Shard separat ist und nur seine eigenen Daten verarbeitet, gibt es Sicherheitsbedenken hinsichtlich der Beschädigung der Shards, wenn ein Shard einen anderen Shard übernimmt, was zu einem Informations- oder Datenverlust führt.

Wenn wir uns jeden Shard als sein eigenes Blockchain-Netzwerk mit seinen authentifizierten Benutzern und Daten vorstellen, könnte ein Hacker oder durch einen Cyberangriff einen Shard übernehmen. Der Angreifer könnte dann falsche Transaktionen oder ein bösartiges Programm einschleusen.

Ethereum,. eines der bekanntesten Blockchain-Unternehmen, steht an vorderster Front beim Testen von Sharding als mögliche Lösung für Latenz- und Skalierbarkeitsprobleme. Ethereum plant die Einführung von 64 neuen Shard Chains, nachdem das sogenannte „The Merge“ stattgefunden hat, bei dem das Ethereum Mainnet mit dem Beacon Chain Proof-of-Stake-System „verschmelzen“ wird. Ethereum hat das Potenzial eines Shard-Angriffs bekämpft, indem Knoten zufällig bestimmten Shards zugewiesen und in zufälligen Abständen ständig neu zugewiesen wurden. Diese zufällige Stichprobe würde es Hackern erschweren zu wissen, wann und wo ein Shard beschädigt werden soll.

Es ist auch wichtig zu beachten, dass sich Sharding noch in der frühen Testphase für Blockchain-Netzwerke befindet. Infolgedessen müssen alle potenziellen Probleme und Herausforderungen noch ausgearbeitet werden.

Höhepunkte

Sicherheitsbedenken im Zusammenhang mit Sharding umfassen einen Hack oder eine Shard-Übernahme, bei der ein Shard einen anderen angreift, was zu einem Informationsverlust führt.
Sharding kann die Netzwerklatenz verbessern, indem ein Blockchain-Netzwerk in separate Shards aufgeteilt wird – jeder mit seinen eigenen Daten, getrennt von anderen Shards.
Sharding ist eine Datenbankpartitionierungstechnik, die von Blockchain-Netzwerken in Betracht gezogen und von Ethereum getestet wird.
Je mehr Benutzer Blockchain-Netzwerke aufnehmen, desto langsamer wird das Netzwerk, was zu einer erheblichen Latenz führt.