شاردینگ چیست و چگونه عملکرد شبکه اتریوم را بهبود می بخشد؟

شاردینگ یا Sharding یک روش پیشنهادی برای تقسیم زیرساخت های اتریوم به قطعات کوچکتر با هدف افزایش مقیاس پذیری این پلتفرم است. هدف شاردینگ در واقع این است که شبکه بتواند کاربران بیشتری را ، در مقایسه با کاربران حال حاضر، پشتیبانی کند.

اتریوم دومین بلاکچین بزرگ جهان است و برای سهولت ساخت برنامه های غیرمتمرکز طراحی شده است تا امکان کنترل بیشتر بر امور مالی و داده های آنلاین ، و بسیاری از مزایای مهم دیگر را برای کاربران فراهم سازد. ایده اصلی این است که برنامه های غیرمتمرکز جایگزین برنامه های متمرکز کنونی شوند. بنابراین اتریوم خواهد توانست به عنوان یک “رایانه جهانی” عمل می کند ، که برای همه قابل دسترسی است و هرگزخاموش نمی شود.

با این حال ، برای اینکه اتریوم بتواند یک جایگزین قوی برای برنامه های موجود ارائه دهد ، در وهله اول باید بتواند حجم زیادی از داده ها را ذخیره کند. برای برنامه های سنتی ، سرویس هایی مانند Amazon Web Services یا AWS پتابایت داده از هزاران برنامه را ذخیره می کنند. در حال حاضر ، اتریوم از ذخیره اطلاعات به اندازه یک وب سرویس متمرکز مانند AWS بسیار دور است.

شاردینگ یکی از روش های ممکن برای فراهم کردن امکان ذخیره داده های بیشتر برای اتریوم است ، گامی که باید قبل از اینکه روش اجرای برنامه های غیرمتمرکز یا “dapps” بتوانند همه گیر شوند، برداشت.

داده های اتریوم در کجا ذخیره می شوند؟

اتریوم یک شبکه جهانی ساخته شده از تعداد زیادی گره یا نود است که توسط کاربران و شرکت های اتریوم اداره می شود. هر نود کل تاریخچه اتریوم را ذخیره می کند. این بدان معناست که تمام داده ها – کدام شخص در کدام تاریخ معامله ارسال کرده و چه مقدار پول ارسال کرده است – و همچنین قراردادهای هوشمند ، و کدی که برای مدیریت آن وجوه با قوانین خاص نوشته شده است، را ذخیره می کند. همانطور که می توانید تصور کنید ، این حجم از داده ها بسیار زیاد است.

چرا تعداد زیادی از گره ها باید کل تاریخچه با حجم بسیار زیاد را ذخیره کنند؟ این دقیقا همان چیزی است که باعث می شود اتریوم غیرمتمرکز باشد و قادر به ایجاد برنامه هایی باشد که “هیچ کس نمی تواند آنها را از بین ببرد” ، همانطور که وب سایت اصلی اتریوم ادعا کرده است. برای مثال اگر فقط تعداد کمی از افراد قادر به اجرای این گره ها هستند زیرا بسیار بزرگ هستند و حجم داده های بسیاری دارند، بنابراین کار برای شبکه و بقیه گره ها آسان تر است. اگر کنترل گره های اصلی به دست یک کاربر نامناسب بیفتذ ، می تواند تاریخ اتریوم را دوباره بنویسد. به بیان دیگر از لحاظ تئوریک ، این کار می تواند یک شخص را قادر سازد تا با هزینه سایر کاربران اتریوم پول بیشتری را به خود اختصاص دهد.

به همین دلیل گرچه اجرای تعداد محدودی از گره ها با حجم داده زیاد آسان تر است، احتمال وقوع این سناریو بیشتر است. هر چه کنترل در اختیار کاربران بیشتری باشد این احتمال بیشتر می شود که اتریوم و یا ارزهای دیجیتال دیگر بتوانند به وعده های جسورانه خود عمل کند. در حال حاضر، عملکرد اتریوم بر این اساس است هر یک از نودها باید تمامی عملیات را محاسبه و تراکنش ها را پردازش کند و این باعث می شود که فرایند تایید تراکنش ها طولانی شود. در حال حاضر اتریوم می تواند در هر ثانیه 10 تراکنش را پردازش کند، در حالی که برخی شبکه های دیگر مانند ویزا کارت قادر به پردازش 24000 تراکنش در ثانیه هستند. این مشکل با اضافه کردن کامپیوتر به شبکه نیز حل نمی شود، چون تمامی داده ها در تمام کامپیوترها وجود دارد و زنجیره تایید تراکنش ها طولانی تر خواهد شد.

مشکل اصلی این است که ، این گره ها معمولاً به فضای ذخیره سازی سنگین احتیاج دارند و اجرا و نگهداری آنها پیچیده است.

چرا اتریوم به شاردینگ نیاز دارد؟

شاردینگ  می تواند اجرای گره های full node را آسان تر کند. بر اساس اطلاعات، گره های کامل یا full node های اتریوم در حال حاضر حداقل پنج ترابایت فضا را اشغال می کنند ، که تقریباً 10 برابر متوسط فضایی است که یک ​​کامپیوتر می تواند فراهم کند. نکته دیگر این است که گره ها بدون شک با گذشت زمان و پیوستن کاربران بیشتر به سیستم عامل بزرگتر خواهند شد و نیازمند به فضای ذخیره سازی بیشتری خواهند بود.

شاردینگ یک روش رایج در علوم کامپیوتر برای افزایش مقیاس پذیری برنامه ها است ، تا برنامه ها بتوانند داده های بیشتری را ذخیره سازی کنند. اگر sharding بتواند به درستی در اتریوم پیاده سازی شود، هر کاربر می تواند فقط بخشی از سوابق تغییرات در پایگاه داده را ذخیره کند، نه همه ی آن را.

کلمه “shard” در زبان انگلیسی به معنی قسمت کوچکی از یک مجموعه بزرگ است. بنابراین، شاردینگ به معنای تقسیم یک قسمت بزرگتر به بخش های کوچک تر است. در علوم کامپیوتر هدف تقسیم یک پایگاه داده بزرگ به پایگاه های کوچکتر (موسوم به شارد) این است که پردازش شاردها سریع تر و کنترل آنها ساده تر شود. شبکه بلاک چین را می توان به پایگاه داده ای تشبیه کرد که در آن نودها داده های مجزایی را ارائه می کنند. اگر شاردینگ در بلاک چین اجرایی شود، شبکه به شارد ها یا قسمت های کوچکتری تقسیم می شود و هر یک از شاردها مجموعه ای از اطلاعات قراردادهای هوشمند و موجودی حساب را نگهداری خواهند کرد.

چرا شاردینگ نمی تواند به سرعت اجرایی شود؟

فرایند شاردینگ سخت تر از آن است که به نظر می رسد. فرض کنیم که ما یک گره اتریوم را در فرایند شاردینگ به شش قطعه تقسیم کردیم و آنها را از یک تا شش نام گذاری کردیم.

قطعه یک باید بتواند تشخیص دهد که اطلاعاتی که از پنج گره دیگر دریافت می کند صحیح است. در غیر این صورت به راحتی می توان قطعه را فریب داد و اطلاعاتی درباره تغییری که واقعاً اتفاق نیفتاده است، را برای قطعه ارسال کرد. به نظر می رسد این یک مشکل پیچیده و دشوار برای حل است و توسعه دهندگان هنوز هم به دنبال یافتن راه حل بهینه برای آن هستند.

شاردینگ در اتریوم چه زمانی اجرایی می شود؟

ایده پیاده سازی شاردینگ از زمان ظهور اتریوم در سال 2013 وجود داشته است. هنوز مشخص نیست که آیا این پروژه عملی است یا خیر. همچنین مشخص نیست چه زمانی قرار است به اتریوم اضافه شود. Sharding در واقع یکی از بخش های برنامه ریزی شده از به روزرسانی بزرگ Ethereum 2.0 است. مجموعه ای از نسخه های به روز شده در بلاکچین اتریوم بطور رسمی در تاریخ 1 دسامبر سال 2020 شروع به کار کردند وبر اساس اطلاعات کوین دسک، Sharding به دلیل ریسک ها و پیچیدگی های احتمالی ، قرار است در مراحل بعدی ارتقا، اجرایی شود.