Ben jij een blockchain-ontwikkelaar die probeert oplossingen te bedenken voor blockchain-schaalvergroting en prestatieproblemen? Mogelijk bent u op zoek naar informatie over blockchain-sharding. In dit artikel leg ik uit wat blockchain-sharding is.

De gedecentraliseerde blockchain en zijn waarde

De veelbelovende blockchain-technologie heeft de wereld stormenderhand veroverd vanwege de twee centrale beloften:

  1. Decentralisatie;
  2. Onveranderlijk record.

Decentralisatie maakt het mogelijk om volledig nieuwe bedrijfsmodellen te creëren, bijvoorbeeld:

  1. Het gedecentraliseerde betalingsnetwerk van Bitcoin valt volledig buiten de controle van regeringen en centrale banken, en mensen kunnen Bitcoin-betalingen verzenden via een ‘Peer-to-Peer’ (P2P) -netwerk.
  2. Veel blockchain- en cryptoprojecten hebben hun crypto-tokens gebouwd op het Ethreum blockchain-platform en ze zijn van plan de gecentraliseerde economie te verstoren. Voor b.v. Storj is een gedecentraliseerd cloudopslagnetwerk dat op een dag cloud computing-giganten zoals Amazon, Google, Microsoft, IBM zou kunnen verstoren.

Onveranderlijk record in blockchain geeft mensen de zekerheid dat hun transactierecords fraudebestendig zijn, en dit wekt vertrouwen in het systeem. Voor de toepassing van dit artikel zal ik me echter concentreren op het decentralisatieaspect van deze technologie.

Hoe wordt een gedecentraliseerde blockchain geïmplementeerd?

Het belangrijkste concept achter een gedecentraliseerde blockchain is een P2P-netwerk. ‘Nodes’, d.w.z. computers op dit netwerk hebben alle informatie in de blockchain, dus elk knooppunt is een grootboek van alle transacties. Daarom noemen we blockchain ook wel de ‘Distributed Ledger Technology’.

Zoals u kunt zien, is er geen centrale beheerder in dit P2P-netwerk, dus niemand kan censureren of bemiddelen. Vandaar dat de blockchain-technologie tussenpersonen elimineert. Dit maakt peer-to-peer-transacties mogelijk, wat veel nieuwe bedrijfsmodellen mogelijk maakte nadat het Ethereum-project het ‘Smart Contract’-concept introduceerde.

Overweeg verder het voordeel dat het netwerk heeft tegen hackers. Hackers hebben een voordeel wanneer ze misbruik kunnen maken van een ‘Single Point of Failure’. Een gecentraliseerde server is een favoriet doelwit van hackers. In de blockchain zijn er echter veel knooppunten en ze hebben allemaal het volledige grootboek van transacties!

Zelfs als hackers één knooppunt overnemen, zijn er altijd andere knooppunten, en het lukt hackers niet om ze allemaal te kapen! Bovendien kunnen hackers in dit gedistribueerde netwerk geen ‘51% aanval ’organiseren. Bij deze aanvallen wordt het merendeel van de rekenkracht in het netwerk veroverd. Hoeveel computers zullen hackers overweldigen?

Decentralisatie maakt blockchain erg veilig. Cryptografische hash-functies, gegevensversleuteling met openbare sleutel en consensusalgoritme dragen bij aan de beveiliging.

Geen enkele cyberaanvaller heeft ooit een openbare, toestemmingsloze gedecentraliseerde blockchain gehackt. De incidenten van cryptocurrency-hacking waarover u hoort, zijn allemaal gevallen van hackers die gecentraliseerde servers van crypto-uitwisselingen aanvallen.

Zelfs de Ethereum DAO-hack kon het blockchain-netwerk niet targeten. Het maakte alleen gebruik van een maas in de Ethereum DAO slimme contractcode die bovenop de Ethereum-blockchain werd uitgevoerd. Lees er meer over in “Beginnershandleiding: wat is Ethereum Classic?”.


De kosten van het gedecentraliseerde blockchain-netwerk

Voordat ik kan uitleggen wat blockchain-sharding is, moet ik de context uitleggen waarin het idee zelfs in de hoofden van blockchain-ontwikkelaars verscheen. Je hebt de voordelen van het gedecentraliseerde blockchain-netwerk gezien, maar er zijn ook kosten aan verbonden.

De bekendste blockchain-netwerken, voor o.a. Bitcoin en Ethereum gebruiken een consensusalgoritme genaamd ‘Proof of Work’ (POW). Het vereist dat alle knooppunten deelnemen aan het transactievalidatieproces. Lees er meer over in “PoW Vs. PoS: een vergelijking tussen twee blockchain-consensusalgoritmen “.

Dit vereist dat elk knooppunt alle transactievalidatieverzoeken verwerkt, daarom moet elk knooppunt alle transacties opslaan. Bitcoin, Ethereum en vergelijkbare populaire blockchain-netwerken groeien elke dag, met meer gebruikers en transacties. Dit betekent dat knooppunten een continu groeiend aantal transacties zullen moeten opslaan.

Wanneer een nieuwe gebruiker een volledig Bitcoin-knooppunt draait, kan de ‘Initial Block Download’ (IBD) enkele dagen duren! Lezen deze discussiethread van Bitcoin StackExchange om te zien hoe tijdrovend deze operatie is.

Ook zijn alle transactievalidatiebewerkingen in deze blockchain-netwerken opeenvolgend, d.w.z. transactievalidatie voor meerdere blokken kan niet tegelijkertijd plaatsvinden. Omdat elk knooppunt moet deelnemen aan de validatie, zal het blockchain-netwerk slechts zo snel zijn als het langzaamste knooppunt!

Hoewel deze vereiste van elk knooppunt dat alle transacties opslaat, de openbare blockchain-netwerken beveiligt, maakte het deze netwerken ook minder schaalbaar. Blockchain-ontwikkelaars begonnen vanwege dit probleem alternatieven te bedenken.

Database-sharding gaf aanleiding tot het concept van de blockchain-sharding

Het concept van sharding is ontstaan ​​in de databasebeheertechnologie en het woord ‘Shard’ betekent ‘een klein deel van een geheel’. Het is het opdelen van een grote database in kleinere delen, die in verschillende serverinstanties kunnen worden opgeslagen.

Er zijn indexeringsmechanismen voor shards en afhankelijk van de databasequery haalt het systeem de gegevens op van de juiste ‘shard’. Het maakt databases performanter en schaalbaarder. Lees meer over database-sharding in deze TechTarget-definitie van sharding.

Dus, wat is blockchain-sharding? De blockchain-database, die nauw aansluit bij het concept van database-sharding, is opgedeeld in horizontale partities. Een groep knooppunten onderhoudt een dergelijke partitie, terwijl een andere groep knooppunten een andere shard onderhoudt.

Dit elimineert de noodzaak voor alle knooppunten om de volledige blockchain-database op te slaan. Met deze opstelling kunnen zelfs langzamere knooppunten nu sneller werken, omdat ze niet het hele grootboek hoeven te laden. Dit zal de schaalbaarheid van de netwerken verbeteren.

Sharding vereist een ander blockchain-consensusmechanisme

Inmiddels kunt u zien dat als u blockchain-sharding implementeert, knooppunten niet langer de volledige blockchain-database kunnen zien. Hoe werkt het POW-consensusalgoritme dan? Het vereist dat alle knooppunten deelnemen aan transactievalidatie en nu kunnen knooppunten niet eens het hele blockchain-grootboek zien!

Blockchain-sharding vereist een ander blockchain-consensusalgoritme, genaamd ‘Proof of Stake’ (PoS). In dit algoritme zetten sommige knooppunten hun eigen crypto-tokens in en nemen ze de verantwoordelijkheid voor transactievalidatie.

Hoe meer tokens een knooppunt inzet, en hoe langer de duur van de inzet is, des te groter is de kans dat dat knooppunt de verantwoordelijkheid voor transactievalidatie krijgt. We noemen ze ‘Stakers’.

Aangezien de implementatie van sharding het POW-algoritme voor transactievalidatie uitsluit, moet het netwerk ‘Stakers’ identificeren voor elke shard die transacties valideert. Daarom moet een blockchain-netwerk voor het implementeren van sharding het PoS-algoritme gebruiken.

Nadelen van blockchain-sharding

Een discussie over wat blockchain-sharding is, zal onvolledig zijn zonder de nadelen ervan te bespreken. Houd er rekening mee dat het concept van database-sharding niet bepaald eenvoudig is!

U moet zeer goede database-experts in uw projectteam hebben, die een zeer goede indexeringsstrategie voor uw database-shards kunnen plannen. Hoewel je op een andere manier de sharding van je blockchain-grootboek goed moet plannen.

U kunt ook af en toe horen dat sharding de schaalbaarheid van het blockchain-netwerk kan verbeteren, maar ten koste van de beveiliging. U moet echter in gedachten houden wat blockchain-sharding is: het is slechts een partitioneringstechniek. Op zichzelf kan het partitioneren van een database de beveiliging van een database niet verminderen.

Het is eigenlijk het PoS-algoritme dat minder gedecentraliseerde beveiliging biedt, niet sharding. Als een hacker veel crypto-tokens koopt en deze inzet, is de kans groot dat hij een sterk geprefereerde staker zal zijn. Hij kan dan transacties manipuleren.

De natuurlijke economische dynamiek biedt hier echter een verzekering tegen. Iedereen die te veel crypto-tokens koopt, zal veel aandacht trekken, en het zal de prijs opdrijven. Naast de schijnwerpers zal de hacker steeds meer geld moeten uitgeven om uiteindelijk transacties te manipuleren.

Bovendien is het voorgestelde ‘Casper’ protocol voor Ethereums gepland om de overgang naar het PoS-algoritme op een willekeurige manier toe te wijzen. Dit verkleint de kans dat een kwaadwillende staker transacties manipuleert. Het Casper-protocol stelt ook voor om het ingezette bedrag te vergrendelen en in beslag te nemen voor kwaadwillende stakers, die in de toekomst nooit de kans zullen krijgen om in te zetten..

De blockchain-sharding is een relatief nieuw concept. De SHARD Coin-project gebruikt het. We moeten zien hoe de technologie evolueert en of deze duurzame waarde toevoegt aan de schaalbaarheid en prestaties van blockchain.

Mike Owergreen Administrator
Sorry! The Author has not filled his profile.
follow me