As y ddadl graddio mewn cryptocurrencies yn parhau, mae rhai atebion posibl mewn gwirionedd wedi bod yn cael eu datblygu ers cryn amser bellach.
Yn benodol, yn achos Ethereum, lle rhoddir pwyslais mawr ar ddatganoli a diogelwch ar draul scalability, defnyddio darnio ar y cyd â gweithredu Prawf o Falu ystyrir consensws fel y mecanwaith y mae mawr ei angen i'r rhwydwaith allu ehangu i lefelau ymarferol ar gyfer cymwysiadau tra'n dal i gadw ei ddatganoli a'i ddiogelwch.
Mae rhannu yn bwnc cymhleth, yn enwedig pan gaiff ei gymhwyso i rwydwaith datganoledig rhwng cymheiriaid megis Ethereum lle mae cyflwr byd-eang y rhwydwaith yn cael ei ddiweddaru'n gyson.
Felly beth yn union yw darnio a sut y gall helpu rhwydweithiau blockchain i raddfa?
Rhannu a Chefndir Cyfrifiadura Wedi'i Ddosbarthu
Mae Sharding mewn gwirionedd yn llawer hŷn na thechnoleg blockchain ac mae wedi'i weithredu mewn amrywiaeth o systemau o optimeiddio cronfa ddata busnes i Cronfa ddata fyd-eang Google Spanner.
- Yn y bôn, mae darnio yn ddull penodol ar gyfer rhannu data yn llorweddol o fewn cronfa ddata.
- Yn fwy cyffredinol, mae'r gronfa ddata wedi'i rhannu'n ddarnau bach o'r enw “shards”, sydd o'u cydgrynhoi gyda'i gilydd yn ffurfio'r gronfa ddata wreiddiol.
- Mewn rhwydweithiau blockchain dosbarthedig, mae'r rhwydwaith yn cynnwys cyfres o nodau wedi'u cysylltu mewn fformat cyfoedion i gyfoedion, heb unrhyw awdurdod canolog.
- Yn yr un modd â systemau blockchain cyfredol, mae pob nod yn storio pob cyflwr o'r rhwydwaith ac yn prosesu'r holl drafodion.
- Er bod hyn yn darparu'r lefel uchel o ddiogelwch trwy ddatganoli, yn enwedig mewn systemau Prawf o Waith megis Bitcoin ac Ethereum, mae'n arwain at broblemau graddio cyfreithlon.
Ethereum Sharding
Gan ddefnyddio Ethereum fel enghraifft, nod llawn yn y Ethereum rhwydwaith yn storio cyflwr cyfan y blockchain, gan gynnwys balansau cyfrif, storio, a chod contract.
Yn anffodus, wrth i'r rhwydwaith gynyddu ar gyflymder esbonyddol, dim ond yn llinol y mae'r consensws yn cynyddu. Mae'r cyfyngiad hwn oherwydd y cyfathrebu sydd ei angen rhwng y nodau sydd eu hangen i gyrraedd consensws.
Nid oes gan nodau yn y rhwydwaith freintiau arbennig ac mae pob nod yn y rhwydwaith yn storio ac yn prosesu pob trafodiad. O ganlyniad, mewn rhwydwaith o faint Ethereum, mae materion megis costau nwy uchel ac amseroedd cadarnhau trafodion hirach yn dod yn broblemau amlwg pan fydd y rhwydwaith dan straen. Mae'r rhwydwaith dim ond mor gyflym â'r nodau unigol yn hytrach na swm ei rannau.
Mae rhannu'n helpu i liniaru'r problemau hyn trwy ddarparu ateb diddorol ond cymhleth. Mae'r cysyniad yn ymwneud â grwpio is-setiau o nodau yn ddarnau sydd yn eu tro yn prosesu trafodion sy'n benodol i'r darn hwnnw. Mae'n caniatáu i'r system brosesu llawer o drafodion ochr yn ochr, gan gynyddu trwybwn yn sylweddol.
Ffordd symlach o'i roi fyddai dychmygu rhaniad yr Unol Daleithiau yn daleithiau.
Er bod pob gwladwriaeth (sard yn yr achos hwn) yn rhan o'r Unol Daleithiau mwy (rhwydwaith Ethereum), mae ganddyn nhw eu rheolau, eu ffiniau a'u his-setiau penodol eu hunain o boblogaethau. Fodd bynnag, maent yn rhannu iaith a diwylliant cyffredinol fel rhan o'u rhwydwaith ehangach sy'n rhan o'r wlad.
Neu hyd yn oed yn well, yn Vitalik Buterinei eiriau ei hun:
“Dychmygwch fod Ethereum wedi’i rannu’n filoedd o ynysoedd. Gall pob ynys wneud ei pheth ei hun. Mae gan bob un o'r ynysoedd ei nodweddion unigryw ei hun a gall pawb sy'n perthyn i'r ynys honno hy y cyfrifon, ryngweithio â'i gilydd A gallant fwynhau ei holl nodweddion yn rhydd. Os ydyn nhw am gysylltu ag ynysoedd eraill, bydd yn rhaid iddyn nhw ddefnyddio rhyw fath o brotocol.”
Fel y gwelwch, mae'r cysyniad o rannu'r rhwydwaith yn ddarnau mwy effeithlon yn caniatáu i'r rhwydwaith weithredu fel cyfanswm ei rannau, yn hytrach na chael ei gyfyngu gan gyflymder pob nod unigol.
Sut Mae Sharding yn Gweithio mewn Blockchains?
Byddwn yn parhau i ddefnyddio Ethereum fel enghraifft yn hyn o beth gan mai dyma'r ymdrechion mwyaf adnabyddus a llafurus i rannu'r cadwyni blociau, gan fod datblygwyr Ethereum yn gweithredu'r hyn a elwir yn “darnio cyflwr".
Gelwir cyflwr presennol blockchain Ethereum yn “cyflwr byd-eang” a dyma'r hyn y gall pawb ei weld wrth edrych ar y blockchain mewn achos penodol.
Y rhan anodd wrth weithredu rhwygo yn Ethereum yw, trwy rannu'r nodau yn is-setiau llai, mae angen i'r is-setiau hyn allu prosesu setiau penodol o drafodion tra'n diweddaru cyflwr y rhwydwaith ar yr un pryd, i gyd wrth sicrhau ei fod yn ddilys.
Mae rhannu yn Ethereum i fod i gael ei weithredu mewn cyflwyniad dau gam, yn fwy na thebyg ar ôl hynny Prawf o Falu yn cael ei weithredu yn y rhwydwaith. Cam un fydd yr haen ddata sy'n cynnwys y consensws ynghylch pa ddata sydd yn y darnau. Cam dau yw haen y wladwriaeth. Mae hyn i gyd yn hylifol iawn, felly mae dadansoddiad cyffredinol o sut y gallai weithio isod.
Mae Ethereum yn torri i lawr y rhwydwaith yn ddarnau penodol. Rhoddir grŵp penodol o drafodion i bob darn o arian a bennir trwy grwpio cyfrifon penodol (gan gynnwys contractau smart) yn ddarn bach. Mae gan bob grŵp trafodiad bennawd a chorff sy'n cynnwys y canlynol.
- ID shard y grŵp trafodion
- Aseinio dilyswyr drwy samplu ar hap (dilysu'r trafodion yn y darn)
- Gwraidd y Wladwriaeth (cyflwr gwreiddyn merkle y darn cyn ac ar ôl ychwanegu trafodion)
Corff
- Yr holl drafodion sy'n perthyn i'r grŵp trafodiadau sy'n rhan o'r darn penodol.
Mae trafodion yn benodol i bob darn ac yn digwydd rhwng cyfrifon sy'n frodorol i'r darn hwnnw.
Pan fydd trafodion yn cael eu gwirio, mae cyflwr y rhwydwaith yn newid a balansau cyfrif, storio, ac ati yn cael eu diweddaru. Er mwyn i'r grŵp trafodiadau gadarnhau ei fod yn ddilys, rhaid i wreiddyn cyn-gyflwr y grŵp trafodiadau gydweddu â'r gwreiddyn shard yn y cyflwr byd-eang. Os ydynt yn cyfateb, mae'r grŵp trafodion yn cael ei ddilysu a chaiff y cyflwr byd-eang ei ddiweddaru trwy wreiddyn cyflwr ID Shard penodol.
Yn hytrach na chynnwys gwraidd cyflwr yn unig, mae pob bloc o'r blockchain Ethereum bellach yn cynnwys gwreiddyn y wladwriaeth a gwraidd y grŵp trafodion. Gwraidd y grŵp trafodion yw gwreiddyn merkle pob un o'r grwpiau trafodion o'r darnau penodol ar gyfer y bloc hwnnw o drafodion.
Yn y bôn, mae gwreiddyn merkle o'r holl ddarnau gwahanol sy'n cynnwys y grwpiau trafodion wedi'u diweddaru a'u dilysu. Mae'r gwraidd hwn yn cael ei storio yn y blockchain ynghyd â'r gwraidd cyflwr wedi'i ddiweddaru.
Mae defnyddio cysyniadau coed meirch yn y strwythur hwn yn hanfodol i sicrhau dilysrwydd y gadwyn flociau. Deall sut a coeden mercwl ac yn benodol, gall gwaith gwraidd merkle eich helpu i ddeall y cysyniadau hyn yn llawer haws.
Darllen: Beth yw Merkle Tree?
Ceir consensws o fewn darn bach trwy gonsensws Prawf o Fant o nodau a ddewiswyd ar hap sy'n cael eu rhoi ar ddarn o ddarn ar gyfer rownd consensws penodol.
Mae hyn nid yn unig yn rhoi terfynoldeb i'r consensws, sy'n angenrheidiol o fewn y darnau, ond hefyd yn darparu amddiffyniad penodol i ymosodiad Blockchain Prawf o Waith yn agored i hyn yn yr achos hwn.
Mae'r pŵer stwnsh sydd ei angen i or-redeg darn penodol mewn rhwydwaith wedi'i rwygo â charcharorion rhyfel yn cael ei leihau'n sylweddol ac mae'r gallu i actor maleisus gymryd drosodd darn trwy bŵer cyfrifiannol yn ymarferol.
Trwy hyn, gallai'r actor drwg ymosod ar ddarnau eraill trwy'r protocol cyfathrebu sy'n un o nodweddion mwy cymhleth a phwysig pensaernïaeth rhwygo. Mae detholiad samplu ar hap o'r dilyswyr o fewn darn yn llwyddo i fygu'r math hwn o ymosodiad gan na fydd actor drwg yn gwybod pa ddarn y maent yn cael ei osod ynddo cyn iddynt gael eu gosod ynddo mewn gwirionedd.
Ymhellach, bydd samplu ar hap yn cael ei ddefnyddio i ddewis y dilyswyr sydd mewn gwirionedd dilysu o'r set ddilysu ar hap honno.
Mae'r protocol cyfathrebu yn hanfodol er mwyn i'r bensaernïaeth raniad weithio'n gywir yn y system. Gallwch feddwl am y protocol cyfathrebu fel yr iaith gyffredinol sy'n gyson ymhlith y taleithiau fel rhan o'r Unol Daleithiau mwy.
Fodd bynnag, mae dylunio'r protocol hwn yn heriol iawn ac mae angen ei berfformio fel mai dim ond pan fo angen y caiff ei ddefnyddio. Daw'n angenrheidiol pan fydd nod penodol yn gofyn am wybodaeth nad yw'n cael ei storio o fewn ei ddarn ei hun ac mae angen dod o hyd i'r darn â'r wybodaeth angenrheidiol. Gelwir y cyfathrebiad hwn yn gyfathrebu traws-shard.
Cyflawnir y cyfathrebu traws-shard trwy gymhwyso'r cysyniad o dderbyniadau trafodion. Mae'r dderbynneb ar gyfer trafodiad yn cael ei storio mewn gwreiddyn merkle y gellir ei wirio'n hawdd ond nad yw'n rhan o wreiddyn y wladwriaeth.
Mae'r darn sy'n derbyn trafodiad o ddarn arall yn gwirio gwreiddyn y merkle i sicrhau nad yw'r dderbynneb wedi'i gwario. Yn y bôn, mae'r derbynebau'n cael eu storio mewn cof a rennir y gellir ei wirio gan ddarnau eraill, ond nid eu newid. Felly, trwy storfa ddosbarthedig o dderbynebau, mae shards yn gallu cyfathrebu â'i gilydd.
Sharding Symud Ymlaen
Disgwylir i Sharding yn Ethereum gael ei weithredu ar ôl y Casper Uwchraddio PoS. Yn ddiweddar, yno Bu rhai datblygiadau o ran Ethereum 2.0 sy'n golygu gweithredu'r ddau Casper a darnio.
Mae rhannu hefyd wedi'i roi ar waith mewn ychydig o lwyfannau eraill, yn fwyaf nodedig Zilliqa. Fodd bynnag, nid yw Zilliqa yn gweithredu darnio cyflwr ar hyn o bryd ac yn hytrach mae'n canolbwyntio ar ddarparu blockchain trwybwn uchel trwy ddefnyddio rhwygo trafodion a chyfrifiadurol.
Darllenwch ein Canllaw i Zilliqa
Casgliad
Sharding yn gwasanaethu i gynnig rhai atebion addawol i'r eliffant yn yr ystafell o lwyfannau blockchain ar hyn o bryd, scalability.
Er bod rhwydwaith mellt Bitcoin yn y cyfnod profi ac wedi bod yn dangos rhywfaint o gynnydd addawol iawn hyd yn hyn, mae datrysiad Ethereum yn dod â rhai heriau unigryw gydag ef gan ei fod wedi'i begio fel cyfrifiadur byd-eang sy'n Turing gyflawn.
Bydd rhannu'n gweithio'n uniongyrchol ar lefel y protocol yn unig, felly i'r defnyddiwr terfynol neu'r datblygwr dapp efallai na fydd o reidrwydd yn berthnasol i ddysgu amdano.
Serch hynny, mae ymgais Ethereum i rannu'r wladwriaeth ar gyfer rhwydwaith helaeth, datganoledig yn ymdrech drawiadol a bydd yn gamp aruthrol os caiff ei gweithredu'n llwyddiannus.
Ffynhonnell: https://blockonomi.com/sharding/