Блокчейн-шардинг − это способ структурировать блокчейн, чтобы с увеличением количества нод росла пропускная способность сети. Актуальная проблема блокчейнов в том, что с каждой новой нодой растет количество операций по верификации транзакций. В итоге, как ни странно, чем больше нод, − тем медленнее проходят транзакции. Проблема масштабируемости сети касается не только биткоина, но и большинство других криптовалют. Сегодня практически ни одна цифровая монета не может обеспечить поддержку такого количества транзакций, как это делается в классических банковских системах. Одним из решений данной проблемы считается блокчейн-шардинг. 1. Особенности блокчейн-шардинга Шардинг — это механизм, который позволяет разделить сеть на небольшие группы, которые носят название шард. Пусть сеть состоит из 1000 нод. Тогда сеть можно разделить, к примеру, на 10 шардов по 100 нод в каждом. Шарды обрабатывают информацию параллельно. Если один шард может обработать 10 транзакций в секунду, то сеть из 10 шардов сможет обработать уже 100 транзакций за то же время. Таким образом, при росте сети ее пропускная способность будет также увеличиваться. Шардинг может применятся к разным элементам системы, в примере выше - это "шардинг нод", также можно разбивать на шарды сам блокчейн, или процесс верификации транзакций. В классическом блокчейне транзакции отправляются сразу ко всем узлам сети, что увеличивает период времени, требуемый для их проверки. Кроме того, в классическом блокчейне реализована простая одноуровневая связь между соседними блоками, когда каждый блок взаимодействует со следующим блоком в цепи. Блокчейн с шардингом предполагает использование 2-х уровней: Уровень 1. Каждому шарду присваивается свой идентификатор, который распространяется на все включенные в него элементы, в том числе и на транзакции. Уровень 2. Блокчейн, представляющий собой цепочку блоков, в которыео включаются уже не отдельные транзакции, а транзакционные шарды. Таким образом, за счет более рационального распределения транзакций между узлами уменьшается время их проверки. 2. Сложности реализации блокчейн-шардинга Несмотря на, казалось бы, простую идею, блокчейн-шардинг сложен в своей реализации: Если конкретная транзакция разбита на шарды и распределена между узлом А и узлом Б, то узлы должны обменяться достоверными данными о проверке своих частей. Однако на пути практической реализации механизма обмена достоверными данными между узлами возникают серьезные проблемы. До сих пор не разработан эффективный рабочий механизм ослеживания всех узлов, причастных к обработке кусочков той или иной транзакции. Соответственно оказалось исключительно сложно контролировать в целом весь процесс шардинга. Блокчейн-шардинг сложно реализовать в существующих блокчейн-системах. Наиболее податливым для этого является PoS алгоритм. Атаку 51% легче провести внутри шарда из 100 нод, чем по всей сети из 1000. Возникает необходимость передачи данных между шардами, а значит надо решать проблему доверия этим шардам (верифицировать данные и т.д.) Все описанные проблемы решаются по разному, например через PoW верификацию участников шардов в Zilliqa, или через экономические стимулы и штрафы в Ethereum. Шардинг при условии, что будет достигнут прорыв в его реализации для блокчейна, имеет все шансы стать полноценным решением сложнейшей и важной проблемы масштабируемости, то есть проблемы существенного повыщения пропускной способности прохождения по сети криптовалютных транзакций. 3. Проблемы и перспективы. В настоящее время сразу несколько проектов представили свое уникальное видение реализации шардинга: Zilliqa, Ethereum, Dfinity, Polkadot. Первые пробные тестовые испытания в Zilliqa позволили достичь результата в 2488 транзакций в секунду, что в несколько сотен раз больше чем в биткоине. Для сравнения межбанковская платежная система SWIFT имеет пропускную способность в 4000 транзакций в секунду. На днях в русскоязычном издании сообщалось со ссылкой на англоязычный источник о сенсационном результате: разработчикам блокчейна Devvio удалось достичь 2,5 млн транзакций в секунду, что на два порядка превосходит возможности электронной платежной системы Visa. Таких трезультатов удалось достичь благодаря использованию многоуровневого шардингового алгоритма. Сперва транзакция обрабатывается на втором уровне сети, который по сути является независимым блокчейном. И только потом информация о транзакции передается на первый уровень, в основной реестр. Мне кажется, что к таким слишком оптимистическим результатам надо относиться с осторожностью и здоровым скептицизмом. Неудивительно, что в конце статьи, анонсировавший этот результат, редакция сочла уместным написать "статья опубликована спонсором и не отражает точку зрения редакторов издания "The Merkle". Мы рекомендуем, всегда перед инвестицией проводить собственное независимое исследование."
