شاردینگ و بهبود مقیاس پذیری فناوری بلاک چین

شاردینگ (Sharding): یکی از موانع اصلی موجود در مسیر تکامل فناوری بلاکچین، عدم مقیاس‌پذیری در بسیاری از بخش‌های آن است. در واقع، آینده حوزه پرداخت‌ های ارزی به ویژه خرید و فروش ارز دیجیتال به تکنولوژی بلاک چین وابسته است و نبود مقیاس‌پذیری باعث می‌شود که این صنعت از پس چالش‌های پیش روی خود برنیاید. شاردینگ (Sharding) به بلاک‌چین‌ها کمک می‌کند تا مقیاس‌پذیری و کارایی خود را بهبود ببخشند و در رقابت با روش‌های متمرکز موفق‌تر باشند. قبل از ظهور شاردینگ حضور همزمان سه ویژگی تمرکز زدایی، مقیاس‌پذیری و امنیت در یک پروژه بلاک‌چین غیر ممکن بود. شاردینگ به‌صورت بالقوه ویژگی مقیاس‌پذیری را در بلاکچین افزایش داده و برای بالا بردن سرعت پردازش شبکه، بار محاسباتی و ذخیره داده‌ها را به قسمت‌های کوچک‌تر تقسیم کرده است. امروز قصد داریم، مفهوم شاردینگ را از زوایای مختلف مورد بررسی قرار دهیم، پس تا انتهای این مطلب با ما همراه باشید.

شاردینگ (Sharding) چیست؟

بلاکچین‌های عمومی در واقع دفترهای توزیع شده‌ای هستند که می‌توانند هر نوع داده‌ای را به‌صورت غیر متمرکز و ایمن ذخیره کنند. بلاکچین مرجع مرکزی ندارد و هر داده‌ای باید توسط تمامی گره‌های (نودها) سیستم پردازش شود. بلوک‌های جدید اطلاعات تنها زمانی می‌توانند به دفتر کل اضافه شوند که تمامی گره‌ها روی آن را تایید کنند.

به این ترتیب شبکه مطمئن می‌شود که داده‌های ذخیره شده درست هستند و گروه‌های مخرب و هکر نمی‌توانند به آن‌ها آسیبی برسانند. این ماهیت غیر متمرکز، همان‌طور که گفته شد باعث انعطاف‌پذیری بلاک‌چین در برابر داده‌های مخرب می‌شود. اما یکی از موانع اصلی گسترش فناوری بلاکچین یعنی عدم مقیاس‌پذیری را ایجاد می‌کند.

هنگامی که نودهای بیشتری به سیستم اضافه می‌شود، حجم داده‌ها در دفتر کل نیز افزایش می‌یابد. این مسئله باعث می‌شود تأخیر یا کندی شبکه به‌طور قابل توجهی افزایش پیدا کند. به‌عنوان مثال فکر کنید یک شبکه پرداخت غیر متمرکز باشد؛ هر بار که یک تراکنش جدید نیاز به پردازش داشته باشد اطلاعات باید در تمامی گره‌های شبکه به روز شود و بسیار زمان‌بر خواهد بود. شبکه‌های متمرکز در اینجا مزیت زیادی دارند. به‌عنوان مثال سیستم پرداخت ویزا ادعا می‌کند که می‌تواند بیش از ۶۵۰۰۰ تراکنش در ثانیه را پردازش کند. شاردینگ یکی از راه حل‌های مشکل مقیاس پذیری بلاکچین است. شاردینگ در واقع پایگاه داده را خرد یا پارتیشن‌بندی می‌کند و هر بخش مسئول پردازش بخشی از داده‌های ذخیره شده در شبکه است. به این ترتیب زمان پردازش را به میزان قابل توجهی کاهش می‌دهد.

عملکرد شاردینگ چگونه است؟

شاردینگ در واقع نودهای بلاک‌چین را به گروه‌های مختلف تقسیم کرده و اطلاعات ذخیره شده در شبکه را بین این گروه‌ها تقسیم می‌کند. هر بخش یا شارد، داده‌ها را با ویژگی‌های خاصی ذخیره سازی می‌کند تا بتوان آن‌ها را از یکدیگر جدا کرد. یکی از راه‌های انجام اشتراک‌گذاری اطلاعات این است که پایگاه داده را به‌ صورت افقی تقسیم کنید؛ به عبارت دیگر آن را به چند ردیف تقسیم کنید.

به این ترتیب ردیف‌ها شامل خرده‌هایی هستند که می‌توانند انواع خاصی از اطلاعات را ذخیره کنند. به‌عنوان مثال بخش‌ها را می‌توان بر اساس انواع دارایی‌های دیجیتال یا قراردادهای هوشمند که در آن‌ها قرار دارد، جدا کرد. راه دیگر برای انجام، اشتراک‌گذاری و سازماندهی گره‌های شبکه به‌ شکلی است که یک شبکه رله مرکزی بتواند تمامی گره‌ها را به هم مرتبط کند. از طریق این شبکه رله، شبکه‌های جانبی یا خرده‌های دیگر می‌توانند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. به این ترتیب خرده‌ها می‌توانند هرگونه اطلاعاتی را که ذخیره و پردازش کنند و این اطلاعات را از طریق یک رله با خرده‌ها به اشتراک بگذارند. در اینجا نکته مهم ارتباط خرده‌ها با یکدیگر است تا هر کاربر شبکه بتواند به تمامی اطلاعات ذخیره شده در بلاکچین دسترسی داشته باشد.

شاردینگ چه کاربردهایی دارد؟

یکی از موارد استفاده اشتراک‌گذاری در صنعت بلاک‌چین ، اشتراک‌گذاری اتریوم است. اتر ارز شبکه اتریوم با روزانه بیش از ۱ میلیون تراکنش، دومین ارز دیجتال بزرگ بعد از بیت کوین تا به امروز است. استقرار زنجیره‌های خرد شده بر روی اتریوم بخشی از ارتقا آن به اتریوم ۲ است.

شاردینگ خرده‌های اتریوم حول را در یک لایه هماهنگ ساماندهی می کند که به آن زنجیره بیکن (Beacon Chain) گفته می‌شود. این زنجیره در دسامبر ۲۰۲۰ راه‌اندازی شده است. پیش‌بینی می‌شود اتریوم بتواند ۶۴ بلاکچین یا خرده را در خود جای دهد که ظرفیت آن را به میزان قابل توجهی افزایش داده و کارایی را بهبود می‌بخشد.

خرده‌ها از طریق زنجیره بیکن هماهنگ می‌شوند. در حال حاضر زنجیره بیکن از شبکه اصلی اتریوم جدا شده است و نمی‌تواند قراردادهای هوشمند را اداره کند. طبق برنامه ریزی‌های انجام شده در آینده این دو به هم متصل می‌شوند.

یکی از دیگر از موارد استفاده از شاردینگ پولکادات (Polkadot) است که برای بهبود مقیاس‌پذیری استفاده می‌شود. پولکادات در واقع یک پروژه بلاک‌چین با هدف ایجاد یک اکوسیستم به هم پیوسته از بلاکچین‌ها است. از پولکادات به‌عنوان تسهیل کننده نسل بعدی وب (Web3) نام برده می‌شود. این فناوری در آینده نزدیک انحصار اینترنت را شکسته و آن را در اختیار همه قرار می‌دهد. این سیستم به‌عنوان یک شبکه با خرده‌های سازماندهی شده حول یک شبکه اصلی به نام زنجیره رله برنامه‌ریزی شده است. به این خرده‌ها پاراچین (Parachain) گفته می‌شود. پاراچین مخفف زنجیره‌های موازی است. این بلاکچین‌های جداگانه به‌صورت موازی توسط شبکه پولکادات اجرا می‌شوند. در واقع پاراچین ها با پردازش موازی تراکنش‌ها می‌توانند مسئله مقیاس پذیری را حل کنند.

پولکادات قصد دارد در ابتدا ۲۰ پاراچین را در خود جای دهد که تعداد آنها در پایان به ۱۰۰ خواهد رسید. تا به امروز پولکادات هنوز پاراچین های فعال را اجرا نکرده است. در آگوست ۲۰۲۰ یک شبکه آزمایشی برای پروتکل ارتباط بین شاردها به نام روکوکو (Rococo) راه اندازی شد. اولین اسلات پاراچین در این شبکه آزمایشی به پلتفرم دیفای با نام Acala Network تعلق گرفت. پروتکل پولکادات برای حفظ ارتباطات انتقال ارز و امنیت مشترک بلاکچین‌ها ایجاد شده است. پولکادات به بلاکچین‌ها این امکان را می‌دهد که به‌صورت موازی با یکدیگر ارتباط داشته باشند. این فناوری با ایجاد این یکپارچگی و اتحاد نقاط قوت بلاکچین را افزایش داده و نقاط ضعف آن را کم می‌کند.

شاردینگ چه مزایایی دارد؟

یکی از مزیت‌های اصلی اشتراک‌گذاری اعمال شده در بلاک‌چین، بهبود مقیاس‌پذیری آن است. شاردینگ به بلاک‌چین این امکان را می‌دهد که گره‌های بیشتری را به هم متصل کند و اطلاعات بیشتری را بدون کاهش تعداد تراکنش‌ها ذخیره کند. این امر باعث پذیرش بهتر فناوری بلاکچین در بسیاری از بخش‌ها از جمله امور مالی می‌شود. تراکنش‌های سریع‌تر به شرکت‌های فین تک مبتنی بر فناوری بلاکچین کمک می‌کند تا بتوانند با برنامه‌های پرداخت متمرکز رقابت کنند. یکی دیگر از مزایای اشتراک‌گذاری، دسترسی بهتر کاربران و همکاری بیشتر در شبکه است.

در مورد شبکه اتریوم انتظار می‌رود این اشتراک‌گذاری نیازهای سخت افزاری برای اجرای کلاینت را کاهش دهد. به‌طوری که انجام آن در تلفن همراه و رایانه شخصی نیز ممکن شده و افراد بیشتری می‌توانند در شبکه حضور داشته باشند. البته خرد کردن شبکه تماما دارای فایده و سود نیست و ممکن است برخی از خطرات را نیز افزایش دهد. یکی از نگرانی‌های امنیتی سرقت یک خرده یا تبانی بین خرده‌ها است. این مسئله ممکن است منجر به از دست رفتن کامل یا بخشی از اطلاعات شود. همچنین باعث تزریق داده‌های مخرب به شبکه از طریق یک قطعه مخرب شود. در اتریوم ۲ این خطر امنیتی با تخصیص تصادفی گره‌ها به خرده‌ها و تخصیص مجدد آن‌ها در فواصل زمانی رند‌م برطرف می‌شود. شبکه بلاکچین برای این‌که بتواند یا شبکه‌های متمرکز و سیستم‌های سنتی و قدیمی رقابت کند پیوسته راه‌حل‌ها و فناوری‌های جدیدی را به کاربران خود معرفی می‌کند. این نوآوری‌ها همیشه در حال آزمون‌ و خطا هستند تا نقاط قوت و ضعف‌های آن شناسایی‌ شده و در آینده نزدیک کامل‌تر شوند.

سخن آخر

تکنولوژی شاردینگ یکی از جدیدترین فناوری‌ها در حوزه ارزهای دیجیتالی است که با شناخته شدن شاردینگ، راهی پیش روی توسعه‌دهندگان بلاکچینی گشوده شد تا در عین حفظ امنیت و تمرکززدایی، مقیاس‌پذیری پروژه‌های خود را نیز افزایش دهند. به طور کلی، برای پذیرش همگانی تکنولوژی بلاک چین و استفاده بیشتر در کارهای روزانه، به هرحال مشکلات مربوط به مقیاس‌پذیری حل شود. حتی اگر، شاردینگ راهکار مشخصی برای حل این مسئله نباشد، راهکارهای تکنولوژی لایه دوم نیز می‌توانند مشکلات مربوط به مقیاس‌پذیری را حل کنند.