샤딩은 확장 성을 어떻게 향상 시킵니까?

샤드는 네트워크를 더 작은 파편으로 나누어 블록 체인 확장 성을 향상시켜 병렬 트랜잭션 처리를 가능하게하고 혼잡을 줄입니다.

2025/07/20 01:21

블록 체인의 샤딩 이해

Sharding은 확장 성을 향상시키기 위해 블록 체인 기술에서 점점 더 채택되고있는 데이터베이스 파티셔닝 기술 입니다. 블록 체인의 맥락에서 샤딩은 네트워크를 '파편'이라는 더 작고 관리하기 쉬운 세그먼트로 나누는 것이 포함됩니다. 각 샤드는 네트워크 거래의 일부를 처리하고 스마트 계약을 독립적으로 처리하여 여러 파편에서 여러 트랜잭션을 동시에 검증 할 수 있습니다. 이 병렬 처리 기능은 전체 네트워크에서 트랜잭션을 검증하는 데 필요한 시간을 크게 줄입니다.

Sharding의 주요 목표는 모든 노드가 전체 트랜잭션 히스토리를 처리하고 저장 해야하는 기존 블록 체인 시스템의 확장 성 제한을 해결하는 것입니다. 워크로드를 배포함으로써 파편은 데이터 및 트랜잭션의 하위 집합을 처리하여 개별 노드의 부담을 줄이고 네트워크의 전체 처리량을 증가시킬 수 있습니다.

샤딩이 네트워크 혼잡을 줄이는 방법

Sharding이 확장 성을 향상시키는 주요 방법 중 하나는 네트워크 혼잡을 줄이는 것 입니다. Bitcoin 또는 Ethereum (Ethereum 2.0 이전)과 같은 비 샤드 블록 체인에서 모든 트랜잭션은 네트워크의 모든 전체 노드로 검증되어야합니다. 이로 인해 높은 활동 기간 동안 병목 현상이 발생하여 거래 시간이 느려지고 가스 수수료가 높아집니다 .

샤드를 구현함으로써 각 노드는 할당 된 샤드 내의 트랜잭션을 검증하면되므로 각 노드는 처리 해야하는 데이터의 양이 크게 줄어 듭니다. 이는 여러 파편이 트랜잭션을 동시에 처리 할 수 있으므로 지연을 최소화하고 거래 속도를 증가시킵니다 . 결과는 분산 또는 보안을 손상시키지 않으면 서 더 많은 양의 트랜잭션을 처리 할 수있는보다 효율적인 네트워크 입니다.

탈 중앙화를 희생하지 않고 처리량 향상

블록 체인 확장성에 대한 주요 관심사는 성능을 향상시키면서 분산을 유지하는 것입니다. 블록 크기 증가 또는 검증 노드 수를 줄이는 것과 같은 기존의 스케일링 솔루션은 제어를 중앙 집중화 하여 네트워크를 공격 및 조작에 더 취약하게 만듭니다.

Sharding은 네트워크가 수평으로 확장 할 수 있도록하여 이를 해결합니다. 모든 트랜잭션을 처리하기 위해 몇 가지 강력한 노드에 의존하는 대신 많은 노드가 여러 파편에서 트랜잭션 검증에 참여할 수 있습니다 . 이것은 여전히 높은 거래 처리량을 달성하면서 탈 중앙화를 보존합니다 . 각 샤드는 반 독립적으로 작동하지만 전체 네트워크 일관성을 보장하기 위해 메인 체인과 정기적으로 동기화됩니다.

이더 리움 2.0에서 샤드 구현

이더 리움의 이더 리움 2.0 (ETH2)으로의 전환은 확장 성을 향상시키는 데 사용되는 샤딩의 가장 두드러진 예 중 하나입니다. 이더 리움 2.0에서 블록 체인은 64 개의 파편으로 나뉘며 , 각각의 거래 세트 및 스마트 계약을 처리 할 수 있습니다. 이 파편은 Beacon Chain과 통신하며, 이는 유효성 검사기 과제 및 크로스 샤드 커뮤니케이션을 조정합니다.

다음은 Ethereum 2.0에서 Sharding이 작동하는 방식에 대한 단순화 된 고장입니다.

• 검증자는 악의적 인 활동을 방지하기 위해 다른 파편에 무작위로 할당됩니다 .
• 각 유효성 검사기는 할당 된 샤드 내에서만 거래를 처리하여 계산 부하를 줄입니다.
• 가교는 정기적으로 Shard 데이터를 Beacon 체인에 커밋하여 데이터 가용성 및 최종을 보장하는 데 사용됩니다.
• 사용자는 모든 샤드에 트랜잭션을 제출할 수 있으며 필요한 경우 비콘 체인을 통해 보장 간 커뮤니케이션이 처리됩니다 .

이 아키텍처를 통해 Ethereum은 초당 수천 개의 트랜잭션을 처리 할 수 있으며 , 초당 약 15-45 개의 트랜잭션의 이전 한도보다 크게 개선되었습니다.

샤드 블록 체인의 보안 고려 사항

샤딩의 잠재적 위험 중 하나는 더 작고 독립적 인 파편으로 인한 공격 표면 증가 입니다. 악의적 인 행위자가 단일 샤드에서 대부분의 노드를 제어 할 경우 해당 샤드 내에서 거래를 조작 할 수 있습니다.

이 위험을 완화하기 위해 Sharded Blockchains는 몇 가지 보안 조치를 취합니다.

• 무작위 유효성 검사기 할당은 공격자가 어떤 파편에 어떤 유효성 검사기를 배치할지 예측할 수 없도록합니다.
• 사기 증거 및 데이터 가용성 증명과 같은 암호화 기술을 통해 네트워크의 다른 부분이 유효하지 않은 트랜잭션을 감지하고 거부 할 수 있습니다.
• 파편을 가로 지르는 유효성 검사기의 주기적 재구성은 악의적 인 행위자에 의한 장기 제어를 방지합니다.
• 크로스 샤드 검증은 네트워크의 다른 부분에 의해 하나의 샤드의 잘못된 활동에 도전 및 수정 될 수 있도록합니다.

이러한 메커니즘은 더 많은 사용자와 거래를 지원할 수 있도록 네트워크의 무결성과 보안을 유지하는 데 도움이됩니다.

자주 묻는 질문

샤딩과 사이드 체인의 차이점은 무엇입니까?

Sharding은 메인 블록 체인을 여러 파편으로 분할하는 기본 스케일링 솔루션입니다. 사이드 체인은 독립적으로 작동하고 교량을 통해 메인 체인과 상호 작용하는 별도의 블록 체인입니다. Sharding은 Sidechains에 비해 더 엄격한 보안 통합을 유지합니다.

블록 체인에서 샤드를 구현할 수 있습니까?

샤딩은 상당한 건축 변화가 필요하며 POS (Proof-of Stake) 시스템에서 가장 효과적입니다. 이론적으로 가능하지만, 자원 할당 및 보안 문제로 인해 Work (Work) 증명 (POW) 블록 체인에 대한 샤딩을 구현하는 것은 복잡합니다.

샤드가 블록 체인 확장성에 대한 유일한 솔루션입니까?

아니요, Layer-2 프로토콜 (예 : Lightning Network, 낙관적 롤업) 및 상태 채널 과 같은 다른 솔루션도 확장 성을 향상시키는 것을 목표로합니다. 그러나 샤딩은 종종 이러한 솔루션과 함께 사용하여 최적의 성능 및 분산화를 달성합니다.

샤드는 거래 수수료에 어떤 영향을 미칩니 까?

트랜잭션을 처리 할 수있는 네트워크의 능력을 높이면 샤딩은 일반적으로 거래 수수료를 줄입니다 . 파편 전체에서 더 많은 거래를 동시에 처리하면 사용자는 정체가 낮고 예측 가능한 가스 비용을 경험합니다 .