Ethereum переживает множество проблем с масштабируемостью и скоростью транзакций. Прежде всего это обеспечивается тем, что сейчас ETH при проверке внутрисетевых операций и формировании блоков использует слишком сложную систему алгоритма, которая и замедляет всё движение сети.
Только представьте, огромное множество транзакций ежеминутно протекает по данной системе Blockchain и каждую из них необходимо проверить, а после утвердить каждому узлу. Пока что каждому майнеру сети Ethereum необходимо обрабатывать транзакции и выносить собственный вердикт – является ли она оригинальной и удовлетворяет ли операция всем требованиям системы.
После этого необходимо достичь полного консенсуса между всеми узлами сети, где их окончательным решением и будет являться добавление новой транзакции в основную цепочку блоков.
Подобная система обработки внутрисетевых переводов, по сути, очень надежна и безопасна, но вместе с этим она довольно сложна и слишком длительна по времени. А так как количество операций все время только увеличивается, то продолжать использовать нынешнюю систему алгоритма Blockchain ETH просто непозволительно, ведь сеть становится слишком перегружена необработанными транзакциями.
Перед разработчиками Ethereum Foundation появилась задача устранить данную проблему. Основным ее решением предлагается использование такой технологии, как Шардинг (с английского «Sharding»), которая будет реализована уже в ближайшие несколько лет.
По словам основателей, она позволит значительно увеличить масштабируемость сети и ускорить проведение транзакций.
В данной статье, мы постараемся разобраться, что же представляет из себя система Шардинга и как она поможет решить основную проблему криптовалюты Ethereum.
Актуальная проблема ETH
Итак, прежде всего стоит более подробно разобраться в системе Ethereum и ее проблемах.
В данный момент Блокчейн ETH требует, чтобы все узлы в сети продолжали хранить и обрабатывать все входящие/исходящие транзакции. Это является и плюсом, и минусом данной криптовалюты.
Плюс заключается в том, что такой подход обеспечивает максимальную безопасность платформы, так как каждая операция здесь в исключительном порядке проверяется каждым узлом.
Минус же такого строения алгоритма ETH заключается в требовании, чтобы абсолютно все узлы участвовали в работе цифровой платформы. Таким образом скорость обработки операций снижается вместе с пропускной возможностью системы Blockchain.
Также хочется отметить, что чем больше узлов в системе, тем медленней работает сеть криптовалюты, ведь каждому из них нужно проверять и утверждать транзакции.
Если разбирать свойства криптовалюты на 3 самых главных параметра, то можно выделить следующие основные качества, которым должна обладать топовая цифровая платформа:
1. Масштабируемость
2. Децентрализация
3. Безопасность
В наше время Blockchain проект Ethereum полностью удовлетворяет второму и третьему свойству, однако с первым – масштабируемостью у данной цифровой монеты пока что проблемы.
Ранее (когда ETH был не так востребован и за сутки в этой сети наблюдалось значительно меньшее количество транзакций), криптовалюта Ethereum полностью устраивала своих пользователей, но теперь все полностью изменилось, и низкая масштабируемость сильно мешает дальнейшему развитию компании.
Шардинг, как основное «лекарство» Ethereum
Для начала объясним, что же такое «sharding». Шардинг в классическом смысле – это некий тип разбиения системы, который делит огромные базы данных платформы на небольшие и быстрые части, называемые, в свою очередь, шардами.
Если брать понятие «шард», то это небольшая частичка чего- то целого.
Интеграция данной технологии в криптовалюту Ethereum является очень непростым и весьма запутанным делом. Для этого придется разбить сеть на множество частей, которые и будут являться шардами. Каждый из них будет содержать некую долю сведений о транзакциях системы.
Сама система шардинга будет внедряться здесь исключительно на уровне протокола. После ее интегрирования каждый узел Ethereum сможет хранить множество подданных сети и отвечать за проверку лишь определенного количества внутрисетевых операций, а не за все последовательно выполняемые транзакции Blockchain, как это есть сейчас.
Когда же какому-либо узлу потребуется информация, которая на данный момент будет отсутствовать его в блоке системы, то он сможет легко и без каких-либо лишних затрат найти другой узел с нужными ему данными. Это, в общем-то, и является исходным основным условием для взаимодействия между шардами.
В наши дни Ethereum может выполнять совсем незначительное количество транзакций в секунду, после же внедрения технологии Шардинга пропускная возможность сети возрастет до 1000 операций в секунду, а нагрузка на каждый узел снизится в несколько раз.
Почему Proof-of-Stake и система «Casper» критически важны для «Шардинга»
Если говорить о потери безопасности, которую влечет за собой система Sharding, то, то ее незначительная потеря при внедрении данной технологии в криптовалюту Ethereum будет наблюдаться, только если разработчики ETH соберутся использовать эту систему на нынешнем развитии своего Blockchian проекта.
Они же планируют изначально перейти на обновлении сети «Casper» в 2019-2020 году (согласно Road Map компании Ethereum Foundation), функционирующем на Proof-of-Stake. В этом случае проблема безопасности никак не коснется данной цифровой платформы.
Связано это с тем, что «старый» Proof-of-Work сильно зависит от вычислительной мощности майнеров и при использовании системы Sharding будет сильно сокращаться количество мощностей для каждой отдельной подобласти цепочки блоков, позволяя мошенникам и хакерам получить возможный контроль над ней.
То есть вероятность атаки 51% на сеть сильно возрастает, поскольку вычислительная мощность для контроля каждого шарда будет гораздо меньше по сравнению с той вычислительной мощностью, которая нужна для контроля все сети сразу.
В случае PoS подобная практика невозможна, так как здесь нужно использовать огромную вычислительную мощность, чтобы начать контролировать хотя бы 1 шард.
Таким образом, чтобы организовать хакерскую атаку на сеть Proof-of-Stake с системой шардинга, потребуются суммы в несколько миллиардов долларов, соответственно, подобная затея не имеет никакого экономического смысла.
Заключение
Подведя итог статьи, можно сделать вывод, что технология sharding способна решить основную проблему криптовалюты Ethereum – сниженную масштабируемость и низкую скорость транзакций.
Однако, ее внедрение рационально использовать только на алгоритме PoS, но никак не на PoW, власть над которым злоумышленники смогут легко получить в случае атаки 51%.
Именно поэтому разработчикам Ethereum сейчас прежде всего необходимо пустить все силы на разработку обновления Casper, работающего на алгоритме Proof-of-Stake. В этом случае они смогут внедрить систему шардинга и при этом минимизировать риски взлома своей платформы с помощью атаки 51%, которой так любят пользоваться хакеры в наше время, чтобы получить контроль над криптовалютой.
Сейчас нам остаётся только верить, что в ближайшие несколько лет данное обновление обязательно выйдет для Ethereum. Тогда уже основная проблема ETH решиться и стоимость данной криптовалюты возрастёт в несколько раз.
Источник: https://cryptex.net/page/eth_sharding
Только представьте, огромное множество транзакций ежеминутно протекает по данной системе Blockchain и каждую из них необходимо проверить, а после утвердить каждому узлу. Пока что каждому майнеру сети Ethereum необходимо обрабатывать транзакции и выносить собственный вердикт – является ли она оригинальной и удовлетворяет ли операция всем требованиям системы.
После этого необходимо достичь полного консенсуса между всеми узлами сети, где их окончательным решением и будет являться добавление новой транзакции в основную цепочку блоков.
Подобная система обработки внутрисетевых переводов, по сути, очень надежна и безопасна, но вместе с этим она довольно сложна и слишком длительна по времени. А так как количество операций все время только увеличивается, то продолжать использовать нынешнюю систему алгоритма Blockchain ETH просто непозволительно, ведь сеть становится слишком перегружена необработанными транзакциями.
Перед разработчиками Ethereum Foundation появилась задача устранить данную проблему. Основным ее решением предлагается использование такой технологии, как Шардинг (с английского «Sharding»), которая будет реализована уже в ближайшие несколько лет.
По словам основателей, она позволит значительно увеличить масштабируемость сети и ускорить проведение транзакций.
В данной статье, мы постараемся разобраться, что же представляет из себя система Шардинга и как она поможет решить основную проблему криптовалюты Ethereum.
Актуальная проблема ETH
Итак, прежде всего стоит более подробно разобраться в системе Ethereum и ее проблемах.
В данный момент Блокчейн ETH требует, чтобы все узлы в сети продолжали хранить и обрабатывать все входящие/исходящие транзакции. Это является и плюсом, и минусом данной криптовалюты.
Плюс заключается в том, что такой подход обеспечивает максимальную безопасность платформы, так как каждая операция здесь в исключительном порядке проверяется каждым узлом.
Минус же такого строения алгоритма ETH заключается в требовании, чтобы абсолютно все узлы участвовали в работе цифровой платформы. Таким образом скорость обработки операций снижается вместе с пропускной возможностью системы Blockchain.
Также хочется отметить, что чем больше узлов в системе, тем медленней работает сеть криптовалюты, ведь каждому из них нужно проверять и утверждать транзакции.
Если разбирать свойства криптовалюты на 3 самых главных параметра, то можно выделить следующие основные качества, которым должна обладать топовая цифровая платформа:
1. Масштабируемость
2. Децентрализация
3. Безопасность
В наше время Blockchain проект Ethereum полностью удовлетворяет второму и третьему свойству, однако с первым – масштабируемостью у данной цифровой монеты пока что проблемы.
Ранее (когда ETH был не так востребован и за сутки в этой сети наблюдалось значительно меньшее количество транзакций), криптовалюта Ethereum полностью устраивала своих пользователей, но теперь все полностью изменилось, и низкая масштабируемость сильно мешает дальнейшему развитию компании.
Шардинг, как основное «лекарство» Ethereum
Для начала объясним, что же такое «sharding». Шардинг в классическом смысле – это некий тип разбиения системы, который делит огромные базы данных платформы на небольшие и быстрые части, называемые, в свою очередь, шардами.
Если брать понятие «шард», то это небольшая частичка чего- то целого.
Интеграция данной технологии в криптовалюту Ethereum является очень непростым и весьма запутанным делом. Для этого придется разбить сеть на множество частей, которые и будут являться шардами. Каждый из них будет содержать некую долю сведений о транзакциях системы.
Сама система шардинга будет внедряться здесь исключительно на уровне протокола. После ее интегрирования каждый узел Ethereum сможет хранить множество подданных сети и отвечать за проверку лишь определенного количества внутрисетевых операций, а не за все последовательно выполняемые транзакции Blockchain, как это есть сейчас.
Когда же какому-либо узлу потребуется информация, которая на данный момент будет отсутствовать его в блоке системы, то он сможет легко и без каких-либо лишних затрат найти другой узел с нужными ему данными. Это, в общем-то, и является исходным основным условием для взаимодействия между шардами.
В наши дни Ethereum может выполнять совсем незначительное количество транзакций в секунду, после же внедрения технологии Шардинга пропускная возможность сети возрастет до 1000 операций в секунду, а нагрузка на каждый узел снизится в несколько раз.
Почему Proof-of-Stake и система «Casper» критически важны для «Шардинга»
Если говорить о потери безопасности, которую влечет за собой система Sharding, то, то ее незначительная потеря при внедрении данной технологии в криптовалюту Ethereum будет наблюдаться, только если разработчики ETH соберутся использовать эту систему на нынешнем развитии своего Blockchian проекта.
Они же планируют изначально перейти на обновлении сети «Casper» в 2019-2020 году (согласно Road Map компании Ethereum Foundation), функционирующем на Proof-of-Stake. В этом случае проблема безопасности никак не коснется данной цифровой платформы.
Связано это с тем, что «старый» Proof-of-Work сильно зависит от вычислительной мощности майнеров и при использовании системы Sharding будет сильно сокращаться количество мощностей для каждой отдельной подобласти цепочки блоков, позволяя мошенникам и хакерам получить возможный контроль над ней.
То есть вероятность атаки 51% на сеть сильно возрастает, поскольку вычислительная мощность для контроля каждого шарда будет гораздо меньше по сравнению с той вычислительной мощностью, которая нужна для контроля все сети сразу.
В случае PoS подобная практика невозможна, так как здесь нужно использовать огромную вычислительную мощность, чтобы начать контролировать хотя бы 1 шард.
Таким образом, чтобы организовать хакерскую атаку на сеть Proof-of-Stake с системой шардинга, потребуются суммы в несколько миллиардов долларов, соответственно, подобная затея не имеет никакого экономического смысла.
Заключение
Подведя итог статьи, можно сделать вывод, что технология sharding способна решить основную проблему криптовалюты Ethereum – сниженную масштабируемость и низкую скорость транзакций.
Однако, ее внедрение рационально использовать только на алгоритме PoS, но никак не на PoW, власть над которым злоумышленники смогут легко получить в случае атаки 51%.
Именно поэтому разработчикам Ethereum сейчас прежде всего необходимо пустить все силы на разработку обновления Casper, работающего на алгоритме Proof-of-Stake. В этом случае они смогут внедрить систему шардинга и при этом минимизировать риски взлома своей платформы с помощью атаки 51%, которой так любят пользоваться хакеры в наше время, чтобы получить контроль над криптовалютой.
Сейчас нам остаётся только верить, что в ближайшие несколько лет данное обновление обязательно выйдет для Ethereum. Тогда уже основная проблема ETH решиться и стоимость данной криптовалюты возрастёт в несколько раз.
Источник: https://cryptex.net/page/eth_sharding
