Sharding như một giải pháp cho vấn đề mở rộng của blockchain

Các nhà phát triển mạng blockchain hiện đại đang gặp phải một vấn đề cơ bản: một chuỗi đơn lẻ không thể xử lý khối lượng giao dịch ngày càng tăng. Shard là gì? Đây là câu trả lời công nghệ cho vấn đề này — hệ thống phân chia blockchain thành nhiều chuỗi độc lập, mỗi chuỗi chịu trách nhiệm xử lý một phân đoạn dữ liệu nhất định.

Cách hoạt động của cơ chế sharding

Thay vì yêu cầu một mạng lưới xử lý tất cả các giao dịch, sharding phân phối tải giữa nhiều chuỗi song song. Mỗi sharding như vậy hoạt động độc lập, có sổ cái riêng và xử lý tập hợp các giao dịch của riêng mình. Trong khi đó, blockchain chính thực hiện vai trò điều phối, quản lý sự tương tác giữa các sharding riêng lẻ và đảm bảo sự đồng bộ của chúng.

Kiến trúc này là một giải pháp mở rộng cấp độ đầu tiên, vì nó liên quan đến việc thay đổi trực tiếp cấu trúc cơ bản của chính mạng blockchain, thay vì áp dụng các lớp bên ngoài.

Ethernet và việc triển khai sharding

Cộng đồng Ethereum đang tích cực làm việc để triển khai cơ chế này. Trong kiến trúc mới, mạng sẽ được chia thành 64 shard riêng biệt dưới sự phối hợp của Beacon Chain. Sự chuyển đổi từ mô hình Proof of Work hiện tại sang cơ chế Proof of Stake đi kèm với một sự chuyển đổi sâu sắc: chuỗi gốc Ethereum sẽ được tích hợp với hệ thống đồng thuận mới, và sharding sẽ được thêm vào trong giai đoạn phát triển tiếp theo.

Lợi ích thực tiễn cho các thành viên trong mạng

Một trong những lợi ích quan trọng nhất là đơn giản hóa quá trình khởi động các nút trong mạng. Khi thông tin được phân phối giữa nhiều shard, các validator và operator nút không còn phải lưu giữ toàn bộ lịch sử blockchain. Chỉ cần lưu trữ xác nhận tính toàn vẹn của dữ liệu cho shard mà nút tham gia. Điều này giảm yêu cầu kỹ thuật và làm cho mạng trở nên phi tập trung hơn.

Tương tác với giải pháp rollup

Thú vị là sharding không cạnh tranh với rollup, mà bổ sung cho chúng. Rollup, xử lý giao dịch off-chain và gộp chúng lại để kiểm tra cuối cùng trên chuỗi chính, sẽ trở nên hiệu quả hơn trong môi trường có sharding. Chúng sẽ có thể gửi thông tin về trạng thái của mình nhanh hơn rất nhiều, sử dụng băng thông của các chuỗi song song này.

Các lỗ hổng chính khi triển khai sharding

Tuy nhiên, cơ chế này không thiếu những rủi ro nghiêm trọng. Mối đe dọa chính là khả năng bị những kẻ xấu chiếm đoạt một shard riêng lẻ. Một shard bị xâm phạm có khả năng lan truyền tác động tiêu cực đến các thành phần khác của mạng. Nếu không có mức độ bảo vệ mã hóa đủ và việc áp dụng các giao thức xác thực thích hợp, thì về lý thuyết, kẻ tấn công dễ dàng hơn để chiếm đoạt một shard hơn là xâm phạm toàn bộ mạng hoạt động mà không có sự phân chia thành các shard.