Будет ли технология шардинга в криптовалюте Graphene жертвовать безопасностью ради скорости? Обзор того, как Graphene намеревается реализовать шардинг лучше, чем Ethereum 2.0 (часть 1)

С растущей потребностью в криптовалютах также растёт конкуренции среди криптовалют за широкое распространение. В этой конкурентной борьбе одной из значимых тем всегда была проблема масштабируемости. Здесь важно отметить, что блокчейн предоставил бесконечные возможности в мире финансов с его децентрализованным управлением и обработкой транзакций. Теперь мы чётко видим, что финансовая сфера может успешно существовать без центральной власти. Неизменяемость записей, более низкая комиссия за транзакции, безопасность на основе криптографии и ряд других преимуществ считаются сильными сторонами криптоэкономики, которая превосходит по росту традиционную финансовую систему.

Основное препятствие для массового внедрения

Несмотря на то, что все эти другие факторы имеют большое значение для финансового сектора, масштабируемость по-прежнему остается серьезным узким местом, которое замедляет скорость принятия криптовалют в мировом масштабе. Разработчикам криптовалют приходится учитывать тот факт, что поставщики финансовых услуг, такие как Visa, уже обладают способностью выполнять транзакции со скоростью более 24 000 транзакций в секунду. Именно поэтому становится понятно, почему программисты и разработчики криптовалют с высокой капитализацией, но более низкими скоростями транзакций, такие как Биткоин, всё ещё должны заботиться о масштабируемости, чтобы стать серьезной конкуренцией традиционному финансовому сектору.

В попытке исправить этот недостаток программистами были протестированы различные реализации технологии #шардинга [#sharding] на предмет масштабируемости. Это одна из самых ожидаемых функций в выпуске Ethereum 2.0 с момента объявления его основателем Виталиком Бутериным.

Так что же такое шардинг [#sharding]?

Шардинг — это одно из решений, над которым разработчики из команды #Phore Blockchain, а также другие разработчики в этой области в настоящее время работают. В основном эта работа идёт над увеличением пропускной способности транзакций, а также масштабируемости. #Шардинг блокчейна просто означает разделение сети блокчейна на сегменты (осколки, шарды) или, проще говоря, маленькие и более быстрые разделы, каждый со своим независимым состоянием и историей транзакций. Это позволяет увеличить пропускную способность, поскольку узлы обработки транзакций распределены и только определенные узлы обрабатывают транзакции для определенных шардов (сегментов или осколков) блокчейна. Вместо того, чтобы вести весь блокчейн, разделение сети блокчейна на более мелкие рабочие части не только увеличивает скорость при уменьшении размера обрабатываемых данных, но также позволяет создать более децентрализованную систему обработки транзакций чего раньше не было.

Сравнение скорости обработки транзакций блокчейна в сети Graphene с использованием технологии шардинга по сравнению с другими криптовалютами и платежными системами

Задача состоит в том, чтобы обеспечить безопасность каждого шарда (осколка, сегмента) сети блокчейна и возможность согласования с другими шардами, чтобы поддерживать единый реестр и обеспечивать общую целостность всех цепочек блоков. Разработчики команды #Phore Blockchain подошли к реализации с разных сторон и разработали решения, которые были соединены вместе, чтобы обеспечить оптимальный результат.

Почему технология #шардинг’а хорошо продумана?

Почему технология #шардинг’а хорошо продумана?

На данный момент каждый узел в блокчейне #Phore как и во многих других криптовалютах должен обрабатывать все транзакции. Хотя эта модель прекрасно подходит для обеспечения безопасности, потому что задействован тщательный процесс проверки, он мало подходит для масштабируемости. Как мы видим в случае инцидента с Cryptokitties в сети блокчейна Ethereum, когда увеличение объема транзакций приводит к тому, что в результате Ethereum буквально задыхается от такой нагрузки всего лишь от одного децентрализованного приложения [#DApps].

Трилемма, с которой столкнулась вся отрасль криптовалют

Трилемма, с которой столкнулась вся отрасль криптовалют

Децентрализация, безопасность и масштабируемость — это три параметра, за одновременное достижение которых разработчики боролись, не жертвуя ни одним из них ради другого. Хотя первые 2 были достигнуты успешно, но сейчас разработчики с нетерпением ждут использования технологии шардинга [#sharding] для достижения последнего параметра — масштабируемости. Технологическое решения использования шардинга позволят достич скорости обработки до сотен тысяч транзакций в секунду.
Масштабируемость должна быть достигнута, чтобы все обещания, которые дает технология блокчейн, полностью оправдались.

Как это работает

Хотя технический процесс этого довольно сложный и может быть трудным для понимания. Но общая схема работы проста. Представьте себе кабель, который состоит из множества небольших проводов, причем основная сеть представляет собой кабель, а осколки (шарды) — это меньшие провода, которые работают независимо для достижения той же цели. Каждый осколок (шард) сети будет подключен к основному блокчейну Маяка [Цепочка Маяка — Beacon Chain] и будет иметь узлы, которые называются Модули Сегментов, Осколков или Шардингов [Shard Modules], которые будут случайным образом выбраться сетью и получать задание на создание и обработку транзакций в сети осколка блокчейна.

Эти структуры описывают и сохраняют состояние шарда (осколка) блокчейна и транзакций, с которыми они имеют дело. Каждое из этих состояний имеет заголовок, который содержит подписи не менее двух третей Валидаторов [Модули Валидатора — Validator Modules]для обеспечения достоверности блоков в сети блокчейна. Заголовки также будут содержать информацию, которая идентифицирует сегмент [шард, осколок] блокчейна, к которому принадлежит блок, а также информацию о состоянии до и после любых транзакций по аналогии с работой майнеров в других блокчейнах. Когда предлагается обработать блок, то случайный выбор нотариальных узлов проверяет и отправляет его в сеть Цепочки Маяка.

Цепочка Маяка [Beacon Chain] — это ядро всей сети осколков блокчейна. Здесь точно сохраняются контрольные точки состояния шардингов блокчейна. Цепочка Маяка отвечает за случайный выбор валидаторов, отслеживает время и управляет потоком транзакций в шарды. Цепочка Маяка изначально будет иметь свой собственный блокчейн. Также будет существовать протокол для межсетевого обмена данными. Например, Джек из шарда #3 хочет отправить 10 монет #Graphene ($GFN) Джилл на шарде #7. Баланс Джека уменьшается на 10 монет $GFN на шарде #3, далее создается и сохраняется квитанция, транзакция вместе с квитанцией отправляется на шард #7, где она обрабатывается, и баланс Джилл увеличивается на 10 монет $GFN. Шард #7 фиксирует тот факт, что квитанция от шарда #3 была потрачена, и создает новую квитанцию, которая будет использоваться для транзакций в будущем.

Большой вопрос

Несмотря на то, что все эти проблемы были устранены, чтобы создать систему блокчейнов, которая была бы децентрализованной, защищенной и масштабируемой, один вопрос остается первостепенным. Как команда разработчиков #Phore Blockchain может добиться масштабируемости с помощью сегментирования без ущерба для безопасности, поскольку уязвимость одного из сегментов [осколков, шардов]означает, что в него может быть внесен неправильный ввод данных, в результате чего может потребоваться синхронизация всех сегментов в идеально распределенной бухгалтерской книге.

Обо всем этом и многом другом мы поговорим во второй части.

Для получения дополнительной информации о блокчейне **#Graphene**, в вашем распоряжении следующие ссылки.

Самый технологически совершенный блокчейна #Graphene с использованием технологии шардинга

Twitter:
https://twitter.com/getgraphene

Graphene на Meduim:
https://getgraphene.medium.com/

Русскоязычное сообщество:
https://grapheneru.medium.com/