Вирішення проблеми масштабування: як працює технологія хешування в блокчейні

Виконавчий підсумок

Розподіл є одним з найважливіших запропонованих рішень для вирішення обмежень масштабованості у блокчейн-мережах першого рівня. Ця технологія розділяє мережу на кілька “частин”, що дозволяє обробляти транзакції паралельно. Результат: вища швидкість, нижчі витрати та покращена продуктивність мережі. Проте розподіл не позбавлений безпекових та технічних викликів, які потрібно вирішувати обережно.

Основний виклик: Триєдина проблема блокчейну

Технологія блокчейну стикається з суттєвим протиріччям: неможливо одночасно досягти децентралізації, безпеки та масштабованості. Це відоме як “трикутна дилема”.

Традиційні мережі обрали жертву масштабованості на користь безпеки та децентралізації. Кожен вузол зберігає повну копію даних, що забезпечує безпеку та прозорість, але суттєво сповільнює обробку.

Тут настає черга сегментації як стратегічного рішення, яке прагне досягти балансу між цими трьома елементами.

Що таке хешування?

Розподіл - це концепція, натхненна сучасним управлінням базами даних. Суть проста: замість обробки всіх транзакцій послідовно, мережа розділяється на незалежні частини, звані “частинами”.

Кожна частина працює як окрема одиниця, здатна на:

• Обробка своїх транзакцій незалежно
• Виконання смарт-контрактів
• перевірка даних
• усе це паралельно з іншими частинами

Застосування цієї моделі в блокчейн-мережах досягає двох основних цілей: покращення швидкості при збереженні децентралізації.

Як практично застосувати хешування

з послідовного в паралельний

У традиційній моделі (послідовна обробка), кожен вузол у мережі відповідає за:

• Обробка кожної транзакції
• перевірка її дійсності
• Зберігання всіх повних даних

Це забезпечує високий рівень безпеки, але створює справжнє уповільнення продуктивності.

Розподіл повністю змінює цей сценарій. Замість одного лінійного оброблення відбувається кілька обробок одночасно в різних частинах. Це означає набагато більшу кількість транзакцій, оброблених за одну секунду.

Горизонтальне поділ: технічна основа для сегментації

Розподіл ґрунтується на тому, що називається “горизонтальним поділом”, а не вертикальним.

Горизонтальне розподілення: дані діляться за рядками та розподіляються на різні вузли. Кожен вузол зберігає незалежну підмножину даних. Це забезпечує збереження цілісності інформації.

Вертикальне розділення: дані діляться за стовпцями (властивості). Кожен вузол зберігає всі властивості для певної групи сутностей. Це менш ефективно для блокчейну.

Чому горизонтальне розділення є оптимальним?

Три основні причини:

1. Справжня масштабованість: кожна частина працює незалежно, що значно збільшує кількість оброблюваних транзакцій.
2. Збережена децентралізація: Більше контрактів можуть приєднуватися, оскільки вимоги до обчислень і зберігання набагато нижчі.
3. Безпека даних: Кожна частина зберігає свої повні транзакції, що підтримує цілісність даних.

Конкретні переваги роздрібної торгівлі

радикальне прискорення транзакцій

Замість того, щоб чекати на завершення першої транзакції перед початком другої, тисячі транзакцій можуть оброблятися одночасно на різних частинах.

Практичний приклад: мережа Ziliqua вже використовує хешування і виконує тисячі транзакцій щосекунди. Це було неможливо з традиційною моделлю.

зменшення комп'ютерних та фінансових навантажень

Традиційна модель вимагає від кожного вузла:

• Зберігання повної ланцюга даних
• Обробка кожної транзакції
• перевірка кожної операції

Це означає, що участь у мережі вимагає величезних ресурсів і дуже високих витрат.

З розподілом, кожен вузол обробляє тільки частину загальних даних. Результат: люди з звичайними пристроями можуть стати перевіряючими. Це зміцнює справжню децентралізацію та зберігає демократичний характер мережі.

Покращення загальної продуктивності мережі

У традиційних мережах, чим більше вузлів, тим нижча продуктивність (, оскільки зв'язок між ними стає складнішим ).

Фрагментація відображає цю тенденцію. Кожна частина працює паралельно, нові вузли додаються до певних частин, а не до всієї мережі. Результат: краща продуктивність із зростанням мережі, а не її погіршення.

Виклики та ризики, які не можна ігнорувати

слабкість окремих частин перед атаками

У моделі розподілу обчислювальна потужність, необхідна для контролю за однією частиною, набагато менша, ніж контроль за усією мережею.

Це відкриває двері для “атаки одного відсотка”: нападник з відносно обмеженими ресурсами може захопити одну частину. Це реальна загроза безпеці, яка вимагає додаткових потужних механізмів захисту.

ускладнення транзакцій між частинами

Коли одна транзакція залучає дані з кількох частин, справи стають дуже складними.

Проблема: ризик подвійних витрат. Якщо одна частина не відстежує стан іншої частини точно, користувачі можуть скористатися цим, щоб витратити ті ж самі гроші двічі. Управління цим сценарієм вимагає дуже складних протоколів.

надає дані та мережу

Якщо деякі частини стануть недоступними (недоступні оффлайн контракти), мережа може зіткнутися з проблемами відновлення та перевірки повних даних. Це може порушити всю мережу.

дисбаланс між частинами

Якщо дані та операції не розподіляються рівномірно між частинами, деякі частини можуть бути надто перевантажені, тоді як інші залишаються без діла. Це шкодить загальній продуктивності.

Затримка синхронізації між вузлами

Обмін даними та їх оновлення між тисячами різних вузлів займає час. Якщо є вузол з повільним підключенням або слабкою обробкою, це може зірвати весь процес.

Додаток для сегментації в Ethereum: шлях до майбутнього

Ethereum планує впровадити шардінг як частину оновлення Ethereum 2.0 (, яке також відоме як Eth2 або Serenity).

Мета: поліпшити швидкість мережі та її ефективність, що дозволяє обробляти значно більше транзакцій і зменшувати затори.

Етапи:

• перший та другий етап: поступові покращення
• Фінальна стадія: Повноцінний додаток для сегментації

Розробники Ethereum сподіваються, що це оновлення вирішить проблеми масштабування та високих витрат. Але застосування вимагає дуже ретельного тестування, щоб не піддати ризику безпеку та децентралізацію.

Резюме: Майбутнє блокчейну проходить через сегментацію

Частка є серйозним кроком до вирішення тривимірної проблеми блокчейну. Незважаючи на реальні технічні виклики, потенціал величезний:

• Справжнє розширення без жертви децентралізації
• Конкурентні швидкості транзакцій
• Більш демократичні та справедливі мережі

Багато інших блокчейн-мереж серйозно вивчають сегментацію. Успіх Ethereum у впровадженні сегментації стане прикладом для наслідування.

Але, як і з будь-якою новою технологією, справжній успіх буде залежати від постійних інвестицій у дослідження, розробки та строгі випробування перед широким впровадженням.