Exploration de la technologie du Sharding : le chemin de l'innovation d'Ethereum à Shardeum
Le 15 septembre 2022, Ethereum a achevé la très attendue fusion (Merge). Cette mise à niveau a transformé Ethereum de la preuve de travail (PoW) en un mécanisme de preuve d'enjeu (PoS), mais n'a pas directement apporté une plus grande évolutivité, sécurité et durabilité. Atteindre ces objectifs nécessite des solutions plus complètes, y compris un réseau principal capable de sharding et des solutions Layer2 améliorant l'évolutivité.
Le Sharding est une solution d'extensibilité face au dilemme de la scalabilité. Il divise les nœuds du réseau en groupes plus petits, traitant différents ensembles de transactions et réalisant un traitement parallèle. En allégeant la charge de traitement des données de l'ensemble du réseau, le Sharding peut améliorer l'efficacité du traitement, semblable à un magasin qui augmente le nombre de caisses pour réduire le temps d'attente.
Bien que le principe du Sharding soit simple et direct, de nombreux défis subsistent lors de sa mise en œuvre. Cet article examinera les orientations et les défis du développement de la technologie de Sharding, et dressera une carte routière pour les explorateurs du Sharding. En comparant les solutions de Sharding existantes, nous identifierons les problèmes communs et proposerons une nouvelle direction d'exploration : Shardeum et le Sharding dynamique.
À propos de "Sharding"
En prenant Ethereum comme point de référence, nous pouvons diviser les méthodes d'évolutivité de la blockchain en deux grandes catégories :
Évolutivité verticale (Vertical Scaling) : réalisée en améliorant les performances du matériel existant du système. Cette méthode est simple et efficace, adaptée aux scénarios sensibles à la latence, mais limite le degré de décentralisation du réseau.
Évolutivité horizontale ( Horizontal Scaling ) : Il existe principalement trois approches :
Répartir la charge de calcul des transactions sur plusieurs blockchains indépendantes.
Blockchain modulaire, divisant l'infrastructure en couche d'exécution, couche de disponibilité des données et couche de consensus
Diviser une chaîne de blocs en plusieurs fragments et les exécuter en parallèle
Ces idées d'extensibilité ne sont pas isolées, chaque solution cherche un équilibre dans le triangle impossible, en associant la conception de mécanismes d'incitation économique, afin d'atteindre un équilibre efficace aux niveaux macro et micro.
Pour discuter de "Sharding", nous devons examiner plusieurs questions clés depuis le début :
Comment déterminer à quel Sharding appartient un nœud/validateur du réseau? C'est-à-dire le Sharding réseau (Network Sharding)
Comment déterminer à quel fragment chaque transaction est attribuée ? C'est-à-dire le fractionnement des transactions (Transaction Sharding)
Comment les données de la blockchain sont-elles stockées dans différents Shards ? c'est-à-dire Sharding d'état (State Sharding)
Comment éviter la fragmentation de la sécurité du système entier ?
Réseau Sharding (Network Sharding )
Le sharding réseau fait référence à la division d'un réseau de blockchain en fragments, permettant à chaque fragment de traiter des transactions sur la chaîne et de rivaliser pour le droit de comptabilité. Le principal défi est que, à mesure que les nœuds sont répartis entre différents fragments, la difficulté et le coût pour un attaquant diminuent considérablement.
Les solutions consistent généralement à construire un certain degré de randomité non biaisée pour minimiser la probabilité de succès des attaquants. Par exemple, Ethereum sélectionne aléatoirement un validateurs de shard toutes les 6,4 minutes et effectue une rotation.
Cependant, la randomité dans la blockchain est en soi un sujet difficile. De nombreux designs existants ont développé des chaînes séparées pour maintenir l'ensemble du réseau, comme la chaîne Beacon d'Ethereum et de Near, la chaîne Relay de PolkaDot, et le Cosmos Hub de Cosmos.
Transaction Sharding (
Le sharding des transactions fait référence à l'établissement de règles pour décider comment les transactions sont réparties entre les shards. Le modèle de registre de la blockchain influence le développement du sharding des transactions.
Il existe actuellement deux principales méthodes de comptabilité :
Modèle UTXO : Le représentant typique est le Bitcoin. Dans le modèle UTXO, le sharding des transactions nécessite une communication inter-shards. Une façon possible est d'utiliser une fonction de hachage pour répartir les transactions entre différents shards.
Modèle de compte/solde: Représente comme Ethereum. Tant que les transactions sont fragmentées par l'adresse de l'expéditeur, il est possible de garantir que plusieurs transactions du même compte sont traitées dans le même fragment, ce qui empêche efficacement la double dépense. Par conséquent, la plupart des blockchains utilisant la technologie de sharding adoptent un système de livre de comptes.
) État Sharding ###State Sharding (
Le sharding d'état fait référence à la manière dont les données de la blockchain sont réparties et stockées dans différents shards. C'est le plus grand défi de la technologie de sharding, car dans un mécanisme de sharding, les transactions sont réparties dans différents shards en fonction des adresses, et l'état ne sera stocké que dans le shard correspondant à son adresse.
Le principal défi est de gérer les transactions inter-Sharding )Cross-Sharding(. Par exemple, le compte A effectue un transfert au compte B, alors que les deux comptes se trouvent dans des Shardings différents. Dans ce cas, une communication inter-Sharding est nécessaire, ce qui peut réduire l'efficacité du traitement des transactions.
Il existe deux approches principales pour résoudre ce problème :
Synchronisation inter-sharding ) Synchronous ( : également appelée couplage étroit ) Tight Coupling (. Chaque fois qu'une transaction inter-sharding est exécutée, les blocs concernés se produisent simultanément et les nœuds des différents shards coopèrent pour exécuter la transaction.
Asynchrone entre les fragments ) Asynchronous ( : également appelé couplage lâche ) Loosely Coupling (. Cette méthode est plus largement utilisée, comme NEAR, Ethereum, Cosmos, Kadena, etc. Le plus grand défi est d'assurer l'atomicité des transactions.
![Explication détaillée de la nouvelle blockchain Shardeum : une autre possibilité de Sharding])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-6e8d3331d7d68cb512eb2eb47bd9064d.webp(
Exploration et essais de Sharding
Nous examinerons plusieurs solutions de technologie de sharding de chaînes publiques connues, afin d'explorer l'innovation de Shardeum.
) Calcul de Sharding
Zilliqa est l'une des premières plateformes de contrats intelligents à avoir essayé le Sharding. Elle utilise une méthode de Sharding computationnel pour diviser le travail de validation des transactions entre différents shards. Cependant, comme chaque nœud reçoit toujours toutes les transactions et met à jour tous les états de compte, la bande passante du réseau et les opérations de stockage restent des goulets d'étranglement.
État statique Sharding
Une méthode de sharding plus générale consiste à diviser l'espace d'adresses de compte en fragments de taille fixe et à attribuer des nœuds à différents fragments. Des plateformes comme Near, Elrond et Harmony adoptent cette méthode.
![Explication détaillée de la nouvelle blockchain Shardeum : une autre possibilité de Sharding]###https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-4227a2e49f76cd01b23d7b5398e51a3c.webp(
)# La conception du sharding des données d'Ethereum
Ethereum prévoit de mettre en œuvre le sharding des données pour accroître la disponibilité. Un schéma est basé sur la "disponibilité des données" du sharding, utilisant "l'échantillonnage de la disponibilité des données" pour confirmer que toutes les données sont disponibles. Un autre schéma consiste à ajouter des fonctionnalités supplémentaires à chaque sharding, les rendant plus semblables au réseau principal actuel d'Ethereum.
Harmony
Harmony adopte une méthode de Sharding standard, avec une chaîne de balise coordonnant plusieurs Shardings. Il utilise le mécanisme de preuve d'enjeu efficace ###EPoS( et une technologie de Sharding aléatoire sécurisée, dispersant les jetons stakés par les gros détenteurs sur plusieurs Shardings pour éviter qu'un seul Sharding ne soit attaqué.
)# Elrond
Elrond adopte le Sharding d'état adaptatif, ajustant dynamiquement le nombre de shards. Il utilise un mécanisme de consensus de preuve d'enjeu sécurisé et réalise une détermination rapide des transactions inter-shards grâce à la chaîne méta ###Meta Chain(.
)# Près
Near a proposé le protocole Nightshade ###, modélisant le système comme une seule blockchain, avec un sharding au niveau des blocs. Il n'y a pas de chaînes de sharding, mais tous les producteurs de blocs et les validateurs construisent une chaîne principale.
Shardeum et Sharding d'état dynamique
Shardeum propose deux solutions novatrices pour faire face aux limitations des technologies de Sharding existantes :
( Consensus de niveau transactionnel
Shardeum combine la preuve de nombre légal ) PoQ ### et la preuve de participation ( PoS ), atteignant le consensus au niveau des transactions plutôt qu'au niveau des blocs. Cela permet de traiter simultanément les transactions à travers les Shardings, éliminant ainsi la complexité requise pour garantir un traitement atomique.
( extension linéaire
Shardeum utilise le sharding d'état dynamique, permettant à chaque nœud de détenir des plages d'adresses différentes et en chevauchement. Cette méthode a une complexité plus élevée, mais permet une véritable extension linéaire.
Shardeum possède actuellement 10 Sharding, chaque Sharding ayant 128 nœuds, soit un total de 1280 nœuds. Le lancement de la mainnet est prévu pour le quatrième trimestre de 2022. Sur le testnet Liberty 2.0, Shardeum a déjà démontré une capacité de 100 TPS.
![Explication détaillée de la nouvelle chaîne de blocs Shardeum : une autre possibilité de Sharding])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-678011ec0d792ac05e80a6b209c82d43.webp###
Conclusion
Une véritable Sharding et une blockchain évolutive doivent être construites de zéro. De même, une communauté forte nécessite un effort continu. Le testnet de Shardeum a suscité une large attention après son lancement, bien qu'il fasse face à des doutes, nous croyons que le chemin du progrès est toujours sinueux.
Comme le dit le vieux proverbe, "Un pays a six fonctions, et les métiers y occupent un rôle. Certains s'asseyent pour discuter de la voie, d'autres agissent." Jsquare espère que davantage de bâtisseurs rejoindront l'exploration de la décentralisation et du Sharding. Nous croyons que seule une blockchain publique décentralisée de haute qualité et de haute performance pourra se démarquer lors de l'adoption massive du Web3. Les communautés qui ont traversé des doutes, des discussions et des validations répétées pourront aller plus loin sur la voie de la décentralisation.
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Lonely_Validator
· Il y a 15h
v神 ne dit rien, personne ne sait quoi faire
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HodlBeliever
· Il y a 15h
C'est toujours le fondamental qui compte. Détenir pendant 2000 jours, ne croire qu'à la Valeur intrinsèque.
Ethereum à Shardeum: Évolution et innovation de la technologie de Sharding
Exploration de la technologie du Sharding : le chemin de l'innovation d'Ethereum à Shardeum
Le 15 septembre 2022, Ethereum a achevé la très attendue fusion (Merge). Cette mise à niveau a transformé Ethereum de la preuve de travail (PoW) en un mécanisme de preuve d'enjeu (PoS), mais n'a pas directement apporté une plus grande évolutivité, sécurité et durabilité. Atteindre ces objectifs nécessite des solutions plus complètes, y compris un réseau principal capable de sharding et des solutions Layer2 améliorant l'évolutivité.
Le Sharding est une solution d'extensibilité face au dilemme de la scalabilité. Il divise les nœuds du réseau en groupes plus petits, traitant différents ensembles de transactions et réalisant un traitement parallèle. En allégeant la charge de traitement des données de l'ensemble du réseau, le Sharding peut améliorer l'efficacité du traitement, semblable à un magasin qui augmente le nombre de caisses pour réduire le temps d'attente.
Bien que le principe du Sharding soit simple et direct, de nombreux défis subsistent lors de sa mise en œuvre. Cet article examinera les orientations et les défis du développement de la technologie de Sharding, et dressera une carte routière pour les explorateurs du Sharding. En comparant les solutions de Sharding existantes, nous identifierons les problèmes communs et proposerons une nouvelle direction d'exploration : Shardeum et le Sharding dynamique.
À propos de "Sharding"
En prenant Ethereum comme point de référence, nous pouvons diviser les méthodes d'évolutivité de la blockchain en deux grandes catégories :
Évolutivité verticale (Vertical Scaling) : réalisée en améliorant les performances du matériel existant du système. Cette méthode est simple et efficace, adaptée aux scénarios sensibles à la latence, mais limite le degré de décentralisation du réseau.
Évolutivité horizontale ( Horizontal Scaling ) : Il existe principalement trois approches :
Ces idées d'extensibilité ne sont pas isolées, chaque solution cherche un équilibre dans le triangle impossible, en associant la conception de mécanismes d'incitation économique, afin d'atteindre un équilibre efficace aux niveaux macro et micro.
Pour discuter de "Sharding", nous devons examiner plusieurs questions clés depuis le début :
Réseau Sharding (Network Sharding )
Le sharding réseau fait référence à la division d'un réseau de blockchain en fragments, permettant à chaque fragment de traiter des transactions sur la chaîne et de rivaliser pour le droit de comptabilité. Le principal défi est que, à mesure que les nœuds sont répartis entre différents fragments, la difficulté et le coût pour un attaquant diminuent considérablement.
Les solutions consistent généralement à construire un certain degré de randomité non biaisée pour minimiser la probabilité de succès des attaquants. Par exemple, Ethereum sélectionne aléatoirement un validateurs de shard toutes les 6,4 minutes et effectue une rotation.
Cependant, la randomité dans la blockchain est en soi un sujet difficile. De nombreux designs existants ont développé des chaînes séparées pour maintenir l'ensemble du réseau, comme la chaîne Beacon d'Ethereum et de Near, la chaîne Relay de PolkaDot, et le Cosmos Hub de Cosmos.
Transaction Sharding (
Le sharding des transactions fait référence à l'établissement de règles pour décider comment les transactions sont réparties entre les shards. Le modèle de registre de la blockchain influence le développement du sharding des transactions.
Il existe actuellement deux principales méthodes de comptabilité :
Modèle UTXO : Le représentant typique est le Bitcoin. Dans le modèle UTXO, le sharding des transactions nécessite une communication inter-shards. Une façon possible est d'utiliser une fonction de hachage pour répartir les transactions entre différents shards.
Modèle de compte/solde: Représente comme Ethereum. Tant que les transactions sont fragmentées par l'adresse de l'expéditeur, il est possible de garantir que plusieurs transactions du même compte sont traitées dans le même fragment, ce qui empêche efficacement la double dépense. Par conséquent, la plupart des blockchains utilisant la technologie de sharding adoptent un système de livre de comptes.
) État Sharding ###State Sharding (
Le sharding d'état fait référence à la manière dont les données de la blockchain sont réparties et stockées dans différents shards. C'est le plus grand défi de la technologie de sharding, car dans un mécanisme de sharding, les transactions sont réparties dans différents shards en fonction des adresses, et l'état ne sera stocké que dans le shard correspondant à son adresse.
Le principal défi est de gérer les transactions inter-Sharding )Cross-Sharding(. Par exemple, le compte A effectue un transfert au compte B, alors que les deux comptes se trouvent dans des Shardings différents. Dans ce cas, une communication inter-Sharding est nécessaire, ce qui peut réduire l'efficacité du traitement des transactions.
Il existe deux approches principales pour résoudre ce problème :
Synchronisation inter-sharding ) Synchronous ( : également appelée couplage étroit ) Tight Coupling (. Chaque fois qu'une transaction inter-sharding est exécutée, les blocs concernés se produisent simultanément et les nœuds des différents shards coopèrent pour exécuter la transaction.
Asynchrone entre les fragments ) Asynchronous ( : également appelé couplage lâche ) Loosely Coupling (. Cette méthode est plus largement utilisée, comme NEAR, Ethereum, Cosmos, Kadena, etc. Le plus grand défi est d'assurer l'atomicité des transactions.
![Explication détaillée de la nouvelle blockchain Shardeum : une autre possibilité de Sharding])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-6e8d3331d7d68cb512eb2eb47bd9064d.webp(
Exploration et essais de Sharding
Nous examinerons plusieurs solutions de technologie de sharding de chaînes publiques connues, afin d'explorer l'innovation de Shardeum.
) Calcul de Sharding
Zilliqa est l'une des premières plateformes de contrats intelligents à avoir essayé le Sharding. Elle utilise une méthode de Sharding computationnel pour diviser le travail de validation des transactions entre différents shards. Cependant, comme chaque nœud reçoit toujours toutes les transactions et met à jour tous les états de compte, la bande passante du réseau et les opérations de stockage restent des goulets d'étranglement.
État statique Sharding
Une méthode de sharding plus générale consiste à diviser l'espace d'adresses de compte en fragments de taille fixe et à attribuer des nœuds à différents fragments. Des plateformes comme Near, Elrond et Harmony adoptent cette méthode.
![Explication détaillée de la nouvelle blockchain Shardeum : une autre possibilité de Sharding]###https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-4227a2e49f76cd01b23d7b5398e51a3c.webp(
)# La conception du sharding des données d'Ethereum
Ethereum prévoit de mettre en œuvre le sharding des données pour accroître la disponibilité. Un schéma est basé sur la "disponibilité des données" du sharding, utilisant "l'échantillonnage de la disponibilité des données" pour confirmer que toutes les données sont disponibles. Un autre schéma consiste à ajouter des fonctionnalités supplémentaires à chaque sharding, les rendant plus semblables au réseau principal actuel d'Ethereum.
Harmony
Harmony adopte une méthode de Sharding standard, avec une chaîne de balise coordonnant plusieurs Shardings. Il utilise le mécanisme de preuve d'enjeu efficace ###EPoS( et une technologie de Sharding aléatoire sécurisée, dispersant les jetons stakés par les gros détenteurs sur plusieurs Shardings pour éviter qu'un seul Sharding ne soit attaqué.
)# Elrond
Elrond adopte le Sharding d'état adaptatif, ajustant dynamiquement le nombre de shards. Il utilise un mécanisme de consensus de preuve d'enjeu sécurisé et réalise une détermination rapide des transactions inter-shards grâce à la chaîne méta ###Meta Chain(.
)# Près
Near a proposé le protocole Nightshade ###, modélisant le système comme une seule blockchain, avec un sharding au niveau des blocs. Il n'y a pas de chaînes de sharding, mais tous les producteurs de blocs et les validateurs construisent une chaîne principale.
Shardeum et Sharding d'état dynamique
Shardeum propose deux solutions novatrices pour faire face aux limitations des technologies de Sharding existantes :
( Consensus de niveau transactionnel
Shardeum combine la preuve de nombre légal ) PoQ ### et la preuve de participation ( PoS ), atteignant le consensus au niveau des transactions plutôt qu'au niveau des blocs. Cela permet de traiter simultanément les transactions à travers les Shardings, éliminant ainsi la complexité requise pour garantir un traitement atomique.
( extension linéaire
Shardeum utilise le sharding d'état dynamique, permettant à chaque nœud de détenir des plages d'adresses différentes et en chevauchement. Cette méthode a une complexité plus élevée, mais permet une véritable extension linéaire.
Shardeum possède actuellement 10 Sharding, chaque Sharding ayant 128 nœuds, soit un total de 1280 nœuds. Le lancement de la mainnet est prévu pour le quatrième trimestre de 2022. Sur le testnet Liberty 2.0, Shardeum a déjà démontré une capacité de 100 TPS.
![Explication détaillée de la nouvelle chaîne de blocs Shardeum : une autre possibilité de Sharding])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-678011ec0d792ac05e80a6b209c82d43.webp###
Conclusion
Une véritable Sharding et une blockchain évolutive doivent être construites de zéro. De même, une communauté forte nécessite un effort continu. Le testnet de Shardeum a suscité une large attention après son lancement, bien qu'il fasse face à des doutes, nous croyons que le chemin du progrès est toujours sinueux.
Comme le dit le vieux proverbe, "Un pays a six fonctions, et les métiers y occupent un rôle. Certains s'asseyent pour discuter de la voie, d'autres agissent." Jsquare espère que davantage de bâtisseurs rejoindront l'exploration de la décentralisation et du Sharding. Nous croyons que seule une blockchain publique décentralisée de haute qualité et de haute performance pourra se démarquer lors de l'adoption massive du Web3. Les communautés qui ont traversé des doutes, des discussions et des validations répétées pourront aller plus loin sur la voie de la décentralisation.