شاردینگ (Sharding) چیست؟

عدم مقیاس پذیری یکی از مهمترین موانع پذیرش گسترده فناوری بلاکچین در بسیاری از بخش ها است. خرد کردن می تواند به بلاکچین ها کمک کند تا مقیاس پذیری و کارایی آنها بهبود یابد. که این امر باعث می شود آنها در مقایسه با راه حل های متمرکز فعلی، رقابت بیشتری داشته باشند.

بلاکچین های عمومی و بدون مجوز دفاتر توزیع شده ای هستند که می توانند هر نوع داده ای را به روشی غیرمتمرکز و ایمن ذخیره کنند. فقدان مرجع مرکزی در شبکه به این معنی است که تمام داده ها باید توسط هر نود در سیستم پردازش شوند و هر اطلاعات جدیدی فقط هنگامی که نودها در مورد آن توافق می کنند به دفتر اضافه می شود. به این ترتیب شبکه اطمینان می دهد که داده های ذخیره شده صحیح هستند و توسط یک یا چند نود مخرب قابل خراب شدن نیستند.

ماهیت غیرمتمرکز آن کیفیت جذاب آن را به فناوری بلاکچین می بخشد یعنی مقاومت در برابر تغییرات مخرب داده ها. اما همچنین یکی از مهمترین موانع موجود در راه استفاده گسترده تر از فناوری بلاکچین یعنی عدم مقیاس پذیری را ایجاد می کند.

وقتی نودهای بیشتری به سیستم اضافه می شوند و مقدار داده ها در دفتر افزایش می یابد تأخیر یا کندی شبکه به طور قابل توجهی افزایش می یابد. به یک سیستم پرداخت غیرمتمرکز فکر کنید. هر بار که نیاز به پردازش یک معامله جدید است، اطلاعات باید در تمام نودهای شبکه به روز شود و این کار زمان می برد. شبکه های متمرکز در اینجا یک مزیت قابل توجه دارند. به عنوان مثال سیستم پرداخت ویزا ادعا می کند که می تواند بیش از 65.000 تراکنش در ثانیه را پردازش کند.

شاردینگ یکی از راه حل های مسئله مقیاس پذیری بلاکچین است. این به معنای تقسیم پایگاه داده به اصطلاح "خرد" است. جایی که هر قطعه وظیفه پردازش فقط بخشی از داده های ذخیره شده در شبکه را دارد. به این ترتیب می توان زمان پردازش را به میزان قابل توجهی کاهش داد.

تقسیم بندی با تقسیم نودهای شبکه به گروه ها و تقسیم اطلاعات ذخیره شده در شبکه بین این نودها انجام می شود. یعنی "برش دادن" پایگاه داده به قطعات کوچکتر (شارد). هر شارد داده ها را با مشخصات خاصی ذخیره می کند تا شاردها از یکدیگر تشخیص داده شوند.

یکی از راه های انجام شاردینگ پارتیشن بندی پایگاه داده به صورت افقی است. یعنی تقسیم آن به سطرها. به این ترتیب ردیف ها خرده ریزهایی (شاردهایی) را تشکیل می دهند که می توانند انواع خاصی از اطلاعات را ذخیره کنند. به عنوان مثال شاردها را می توان براساس انواع دارایی های دیجیتال یا قراردادهای هوشمندی که میزبان آنها هستند جدا کرد.

روش دیگر برای انجام شاردینگ این است که نودهای شبکه را سازماندهی کنید تا یک شبکه رله مرکزی وجود داشته باشد که از طریق آن همه "شبکه های جانبی" یا شاردهای دیگر بتوانند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. به این ترتیب شاردها می توانند هر نوع اطلاعاتی را که عملکرد آنها نیاز دارد ذخیره و پردازش کنند در حالی که این اطلاعات می توانند در صورت نیاز از طریق یک رله در اختیار سایر شاردها قرار گیرند.

مهم است که شاردها بتوانند از یک طریق با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. بنابراین هر کاربر شبکه می تواند به تمام اطلاعات ذخیره شده در بلاکچین دسترسی پیدا کند.

شاردینگ در کجا استفاده می شود؟

یکی از مواردی که در مورد استفاده از شاردینگ در صنعت بلاکچین مورد بحث قرار می گیرد مسلماً خرد کردن اتریوم است. اتر واحد پول رایج شبکه اتریوم، بعد از بیت کوین با تعداد معاملات روزانه بیش از 1 میلیون دومین رمز ارز بزرگ تا به الان است. استقرار زنجیرهای خرد شده در اتریوم بخشی از ارتقا آن به اتریوم 2 است.

طبق نقشه راه شاردهای اتریوم در اطراف یک لایه هماهنگی Beacon Chain که در دسامبر سال 2020 راه اندازی شد سازماندهی می شوند. Beacon Chain بلاکچین اثبات سهام است بنابراین در تغییر مهم دیگری در اتریوم نقش دارد. از چسبیدن شاردهای اتریوم از اثبات سهام برای کار ایمن استفاده می کنند. پیش بینی می شود که اتریوم بتواند 64 بلاکچین یا شارد را در خود جای دهد که به طور قابل توجهی ظرفیت آن را گسترش می دهد و کارایی را بهبود می بخشد. قطعات خرد شده از طریق Beacon Chain هماهنگ می شوند. در حال حاضر Beacon Chain از شبکه اصلی اتریوم جدا شده و نمی تواند از پس قراردادهای هوشمند برآید. در آینده برنامه ریزی شده است که این دو به هم متصل شوند.

مورد دیگر شاردینگ که برای بهبود مقیاس پذیری استفاده می شود پولکادات است. یک پروژه بلاکچین با هدف ایجاد یک اکوسیستم به هم پیوسته از بلاکچین ها. از نظر مفهومی پولکادات به عنوان شبکه ای با شاردها در اطراف یک شبکه اصلی به نام رلی چین سازماندهی شده است. شاردها پاراچین نامیده می شوند. در آغاز پولکادات در نظر دارد حدود 20 پاراچین را در خود جای دهد كه تعداد آنها در نهایت به 100 عدد افزایش یابد.

مهمترین مزیت شاردینگ یا خرد کردن که در بلاکچین اعمال می شود بهبود مقیاس پذیری است. شاردین به بلاکچین اجازه می دهد نودهای بیشتری را به هم متصل کرده و اطلاعات بیشتری را ذخیره کند بدون اینکه سرعت تراکنش کند شود. این امر می تواند اتخاذ فناوری بلاکچین را در بسیاری از بخش ها تسریع کند. معاملات سریعتر می تواند به شرکت های فین تک مبتنی بر بلاکچین کمک کند تا با برنامه های پرداخت متمرکز رقابت کنند.

از مزایای اضافی شاردینگ می توان به دسترسی بهتر کاربران و مشارکت بیشتر در شبکه اشاره کرد. در اتریوم انتظار می رود که شاردینگ باعث کاهش نیازهای سخت افزاری برای اجرای سرویس گیرنده شود بنابراین انجام این کار در کامپیوتر شخصی یا موایل امکان پذیر است. به این ترتیب افراد بیشتری می توانند در شبکه مشارکت کنند.

شاردینگ مزایای بی قید و شرطی ندارد همچنین ممکن است برخی از خطرات را افزایش دهد. یکی از نگرانی های امنیتی تصاحب شارد یا اصطکاک بین شارد ها است. این امر می تواند منجر به از دست دادن جزئی یا کامل اطلاعات یا تزریق داده های خراب از طریق یک قطعه مخرب در شبکه شود. در اتریوم 2 این خطر امنیتی با اختصاص تصادفی نودها به شاردها و اختصاص مجدد آنها در فواصل تصادفی مرتفع می شود.