샤드 기술은 어떻게 블록 체인 확장 문제를 해결합니까? 간단한 해석

블록 체인의 확장 성 문제 이해

블록 체인 확장 성 문제는 Bitcoin 및 Ethereum과 같은 기존 블록 체인 네트워크의 제한을 초당 다수의 트랜잭션을 처리하는 것을 말합니다. 초당 수만 건의 거래를 처리 할 수있는 비자와 같은 중앙 집중식 시스템과 달리 대부분의 공개 블록 체인은 수십 개로 어려움을 겪고 있습니다. 이 병목 현상은 네트워크의 모든 노드가 모든 트랜잭션을 처리하고 저장해야하므로 대기 시간이 높아지고 스토리지 요구 사항이 높아지기 때문에 발생합니다.

이러한 맥락에서, 샤딩 기술은 유망한 솔루션으로 나타납니다. 탈 중앙화 또는 보안을 손상시키지 않고 처리량을 개선하는 것을 목표로합니다. Sharding의 핵심 아이디어는 네트워크를 'Shards'라는 작은 파티션으로 나누는 것입니다. 각각의 거래 세트 및 스마트 계약을 처리 할 수 ​​있습니다.

블록 체인의 샤드 란 무엇입니까?

Sharding은 대형 데이터베이스를 더 작고 관리하기 쉬운 부품으로 분할하는 데이터베이스 파티셔닝 기술입니다. 블록 체인에서 각 샤드는 네트워크 트랜잭션의 하위 집합을 처리하여 여러 파편이 동시에 작동 할 수 있습니다. 이 병렬 처리는 트랜잭션을 처리 할 수있는 네트워크의 용량을 크게 증가시킵니다.

각 샤드에는 샤드 내에서 거래를 검증 할 책임이있는 자체 유효성 검사기 세트가 있습니다. 이 유효성 검사기는 전체 블록 체인을 처리 할 필요가 없습니다. 그들은 할당 된 샤드에만 집중합니다. 그러나 모든 샤드에서 일관성과 보안을 유지하는 것은 여전히 ​​중요한 과제입니다.

샤드는 실제로 어떻게 작동합니까?

샤딩을 효과적으로 구현하려면 여러 구성 요소가 있어야합니다.

• 샤드 체인 : 이들은 더 큰 블록 체인 네트워크 내의 개별 체인이며, 각각은 트랜잭션 부하의 일부를 담당합니다.
• Collation and Clos-ininking : Collator는 샤드에서 트랜잭션을 수집하고 (블록과 유사) Collation을 만듭니다. 그런 다음이 콜레이션은 메인 체인 (종종 비콘 체인이라고 함)에 연결되어 최종성을 보장합니다.
• 무작위 유효성 검사기 할당 : 악의적 인 동작을 방지하기 위해 검증 가능한 랜덤 함수 (VRF)를 사용하여 다른 파편에 무작위로 할당됩니다.

이러한 메커니즘은 각 유효성 검사기가 네트워크의 작은 부분에서 작동하지만 시스템 전체가 무결성과 합의를 유지하도록합니다.

샤딩 구현의 이점

샤딩의 주요 장점 중 하나는 트랜잭션 처리량 증가 입니다. 워크로드를 여러 파편으로 나누면 네트워크는 많은 트랜잭션을 동시에 처리 할 수 ​​있습니다. 이로 인해 디지털 결제, 공급망 추적 및 분산 금융 (DEFI)과 같은 실제 응용 프로그램에 대해 블록 체인이 더욱 실용적입니다.

또 다른 이점은 개별 노드의 저장 요구 사항을 줄입니다 . 노드는 할당 된 샤드와 관련된 데이터 만 유지해야하므로 일반 사용자가 전체 노드를 실행하여 탈 중앙화를 보존하는 것이 더 쉬워집니다.

또한 정체 감소로 인해 네트워크 효율성이 향상됩니다 . 각 노드에 의해 처리가 적 으면 확인 시간이 더 빨라지고 거래 수수료가 감소 할 수 있습니다.

샤딩과 관련된 도전과 위험

잠재력에도 불구하고 Sharding은 몇 가지 복잡성을 도입합니다. 한 가지 주요 관심사는 크로스 커뮤니케이션 입니다. 두 개의 거래가 별도의 파편에서 발생하고 상호 의존적 인 경우,이를 조정하는 것이 복잡해집니다. 이 문제를 해결하기 위해 비동기 메시징 및 영수증과 같은 솔루션이 탐색되고 있습니다.

보안은 또 다른 중요한 도전입니다. 작은 파편은 적대자가 자원이 상대적으로 적은 단일 샤드를 타겟팅 할 수 있기 때문에 공격에 더 취약합니다. 이 위험을 완화하기 위해 무작위 유효성 검사기 회전 및 사기 증거 및 데이터 가용성 점검과 같은 암호화 기술이 사용됩니다.

데이터 가용성 문제도 있습니다. Shards에서 필요한 모든 데이터에 액세스 할 수 있도록하기 위해서는 강력한 프로토콜이 필요합니다. 삭제 코딩 및 머클 트리 검증과 같은 기술은 샤드가 중요한 정보를 잃지 않도록 보장합니다.

실제 구현 : Ethereum 2.0 및 Sharding

이더 리움 2.0은 샤딩을 통합 한 가장 주목할만한 프로젝트 중 하나입니다. 처음 에이 계획은 각각 병렬 체인으로 기능하는 64 개의 파편을 소개하는 것이 었습니다. 이 파편은 실행 및 상태를 처리하여 메인 이더 리움 체인의 부담을 줄입니다.

그러나 최근 업데이트는 전체 실행이 아닌 데이터 가용성을 위해 주로 파편을 사용하는 데 중점을 두었습니다. 이 접근법은 구현을 단순화하고 롤업과 같은 Layer-2 스케일링 솔루션과 더 잘 통합됩니다.

이더 리움 2.0의 유효성 검사기는 비콘 체인을 통해 파편에 무작위로 할당되므로 단일 그룹이이를 조작 할 수있을 정도로 오랫동안 파편을 제어 할 수 없습니다. 각 샤드는 정기적으로 상태의 요약을 비콘 체인에 제출하여 크로스 샤드 동기화 및 합의를 가능하게합니다.

자주 묻는 질문

Q1 : 블록 체인에서 샤딩을 구현할 수 있습니까? 그렇습니다. 샤딩은 이론적으로 모든 블록 체인에 적용될 수 있지만 중대한 건축 변화가 필요합니다. 높은 처리량 및 탈 중앙화를 목표로하는 공개 블록 체인은 샤딩에서 가장 많은 혜택을받습니다.

Q2 : 샤드는 사이드 체인이나 레이어 -2 솔루션과 어떻게 다릅니 까? 샤드는베이스 층에서 작동하며 메인 체인을 여러 병렬 사슬로 분할하는 것이 포함됩니다. Lightning Network 또는 Rollups와 같은 Sidechains 및 Layer-2 솔루션은 메인 체인에서 기능하고 보안에 의존하지만 체인 정체를 줄입니다.

Q3 : Beacon 체인은 Sharding에서 어떤 역할을합니까? 비콘 체인은 파편 네트워크를 조정합니다. 유효성 검사기 할당을 관리하고, 크로스 셰드 커뮤니케이션을 용이하게하며, 전체 시스템에서 전반적인 합의를 보장합니다.

Q4 : 블록 체인 확장 성을 해결하기위한 샤딩에 대한 대안이 있습니까? 예, 다른 접근법으로는 블록 크기 증가, 스테이크 증명과 같은 대체 합의 메커니즘 채택, 상태 채널 및 롤업과 같은 오프 체인 솔루션 구현 등이 있습니다. 각 방법에는 분산, 보안 및 복잡성에 관한 상충 관계가 있습니다.