بلاک چین به عنوان یک فناوری نوآورانه و انقلابی است که با ایجاد یک سیستم غیرمتمرکز و شفاف، تحولی بزرگ در زمینه‌های مختلف مانند مالی، قراردادهای هوشمند و زنجیره تأمین ایجاد کرده است. با این حال، یکی از چالش‌های اساسی که بلاک چین از گذشته با آن مواجه بوده، مشکل مقیاس پذیری است. به عبارت دیگر، توانایی پردازش حجم بالای تراکنش‌ها در زمان کوتاه یکی از مشکلات عمده‌ای است که شبکه‌های بلاک چینی مانند بیت‌کوین و اتریوم با آن روبرو هستند.
البته در چندین سال اخیر پروژه‌های متفاوتی راه اندازی شدند که هر یک سعی در برطرف کردن مشکل مقیاس پذیری بلاک چین داشتند. با در نظر داشتن این موضوع بهتر است بدانید شاردینگ (Sharding) نیز یکی از روش‌های پیشنهادی برای حل مشکل مقیاس پذیری حوزه بلک چین است. به صورت کلی شاردینگ روشی است که با تقسیم شبکه به بخش‌های کوچکتر، یا شاردها، سعی در افزایش کارایی و مقیاس‌پذیری شبکه دارد. از همین رو در ادامه مقاله قصد داریم به توضیح کامل‌تری در خصوص شاردینگ و نقش آن در حوزه بلاک چین بپردازیم.
شاردینگ چیست؟
شاردینگ یک استراتژی متفاوت برای بهبود مقیاس پذیری مراکز ذخیره داده‌ها یا Data Base می‌باشد. این تکنیک شامل تقسیم بندی یک شبکه بزرگ به بخش‌های کوچک می‌باشد که به این بخش‌های کوچک شارد گفته می‌شود. به صورت کلی فرایند شاردینگ تمامی دیتاها را جمع آوری می‌کند و برای مقیاس پذیری بیشتر دیتاها را به صورت افقی دیتاها به شاردهای دیگر انتقال می‌دهد. البته شاردها یا بخش‌های کوچکتر ساختاری مشابه با بخش‌های بزرگ‌تر دارد اما از داده‌های متفاوتی بهره‌مند می‌باشند و به صورت مستقل پردازش و ذخیره سازی داده‌های را انجام می‌دهند.
با در نظر داشتن این موضوع بهتر است Sharding را با مثالی به شما توضیح دهیم با خود فرض کنید که در چندین سال است که در یک محیط کاری فعالیت می‌کنید و در این سال‌ها اطلاعات زیادی را جمع آوری کرده‌اید. از همین رو روزی مدیر شما اعلام می‌کند که به یکی از این اطلاعات نیاز دارد، در حالت عادی شما باید تمامی اطلاعات چندین سال گذشته را چک کنید تا به دیتای اصلی برسید.
اما اگر از ابتدا دیتاها را با استفاده از تکنیک شاردینگ تفکیک کرده بودید و براساس کاربردها و اسامی آن‌ها را به بخش‌های کوچکتر تقسیم می‌کردبد، اکنون به راحتی می‌توانستید در کمترین زمان به اطلاعات مورد نیاز دسترسی پیدا کنید. با در نظر داشتن این موضوع می‌توان گفت شاردبنگ در بیشتر حوزه‌ها به خصوص حوزه بلاک چین کاربرد به‌سزایی دارد.
نقش شاردینگ در بلاک چین
از آنجایی که حوزه بلاک چین از گذشته با مشکل مقیاس پذیری روبرو بوده است فرایند شاردینگ می‌تواند تراکنش‌ها را جمع آوری کند و برای مقیاس پذیری بیشتر به شاردهای کوچکتر انتقال دهد که هر شارد شامل مجموعه‌ای از نودها است. از همین رو این شاردها به صورت موازی کار می‌کنند و هر کدام مسئول پردازش و ذخیره‌سازی بخشی از تراکنش‌ها هستند. بنابراین هر نود تنها نیاز به پردازش و ذخیره‌سازی اطلاعات مربوط به شارد خود را دارد. که این کار باعث کاهش حجم داده‌ها و بار پردازشی بر روی هر نود می‌شود که منجر به افزایش کارایی کلی شبکه می‌گردد.
با در نظر داشتن این موضوع برای هماهنگی بین شاردها و اطمینان از یکپارچگی داده‌ها در بلاک چین، از مکانیزم‌های خاصی مانند ارتباطات بین شاردها (Cross-shard communication) استفاده می‌شود. این مکانیزم‌ها تضمین می‌کنند که تراکنش‌ها و داده‌ها بین شاردهای مختلف به درستی هماهنگ شوند و از هر گونه ناسازگاری جلوگیری شود. برهمین اساس می‌توان گفت این فرایند باعث افزایش ظرفیت شبکه برای پردازش تعداد بیشتری از تراکنش‌ها می‌شود. به طوری که شبکه توانایی پردازش تعداد بیشتری از تراکنش را در ثانیه دارد. با در نظر داشتن این موضوع تکنیک شاردینگ برای بلاک چین‌هایی که با حجم بالای تراکنش‌ها مواجه هستند، بسیار حائز اهمیت است.
نقش شاردینگ در شبکه اتریوم چیست؟
شاردینگ در اتریوم یکی از اجزای اصلی برنامه اتریوم 2 است که هدف آن بهبود مقیاس‌پذیری، کارایی و سرعت شبکه اتریوم می‌باشد. اتریوم به عنوان یکی از پرکاربردترین پلتفرم‌های بلاک‌چین، با چالش‌های مقیاس‌پذیری مواجه بوده است که شاردینگ به عنوان یک راه‌حل برای این مشکلات مطرح شده است. به صورت کلی شاردینگ اتریوم به معنای تقسیم شبکه به بخش‌های کوچکتر به نام شارد (Shard) است. هر شارد یک زنجیره بلوکی مجزا دارد و به طور مستقل تراکنش‌ها و داده‌ها را پردازش می‌کند. این تقسیم بندی به شبکه اجازه می‌دهد تا تراکنش‌ها را به صورت موازی پردازش کند.
مزایای شاردینگ
اکنون که با مفهوم کلی شاردینگ آشنا شدید بهتر است بدانید که این تکنیک از مزایای متعددی برخوردار است و افزایش مقیاس پذیری تنها بخشی از کاربردهای شاردینگ می‌باشد. به صورت کلی با تقسیم شبکه به شاردها، هر نود تنها نیاز به پردازش اطلاعات مربوط به شارد خود را دارد که این موضوع منجر به کاهش حجم کاری و افزایش سرعت پردازش می‌شود. همچنین با این نوع تقسیم بندی، بار پردازشی در سراسر شبکه توزیع می‌شود و از تمرکز بار پردازشی بر روی چند نود خاص کمتر می‌شود. با در نظر داشتن این موضوع می‌توان گفت Sharding از مزایای بسیار زیادی بهره‌مند است.
معایب شاردینگ
تا به اینجای مقاله در خصوص کاربردها و مزایای شاردینگ اشاره کردیم اما بهتر است بدانید این تکنیک معایبی نیز به همراه دارد. به صورت کلی تقسیم شبکه به شاردها ممکن است امنیت شبکه را کاهش دهد، زیرا حمله به یک شارد خاص می‌تواند ساده‌تر از حمله به کل شبکه باشد. از همین رو این امر نیازمند طراحی مکانیزم‌های امنیتی جدید برای محافظت از هر شارد است.
همچنین پیاده سازی شاردینگ نیازمند تغییرات اساسی در ساختار شبکه و پروتکل‌های موجود است. که این موضوع می‌تواند پیچیدگی‌های فنی و هزینه‌های توسعه را افزایش دهد. البته تغییرات اساسی شاردینگ ممکن است مسائل جدیدی را در زمینه حاکمیت شبکه به وجود آورد. تصمیم گیری درباره چگونگی تقسیم شاردها و مدیریت آن‌ها ممکن است به اختلافات در جامعه کاربران منجر شود.
مقایسه شاردینگ با سایر راهکارهای مقیاس پذیری دارد؟
همانطور که در ابتدای مقاله نیز به آن اشاره کردیم در چندین سال اخیر پروژه‌های متعددی با هدف بر طرف کردن مشکل مقیاس پذیری بلاک چین راه اندازی شدند که یکی از این پروژه‌ها شبکه لایتنینگ می‌باشد. به صورت کلی شبکه لایتنینگ یک راهکار مقیاس پذیر می‌باشد که تراکنش‌ها را با کمک کانال‌های پرداختی در خارج از شبکه تایید می‌کنند.
از همین ر و این کانال‌ها شرایطی برای افراد فراهم می‌کند تا آن‌ها بتوانند بدون اینکه نیاز داشته باشند تراکنش‌ها را توسط نودها تایید کنند میان یکدیگر ارسال کنند. با در نظر داشتن این موضوع می‌توان گفت شبکه لایتنینگ پتانسیل بالایی برای تایید میلیون‌ها تراکنس در ثانیه را دارد. اما شاردینگ تفاوت‌های بسیاری با لایتنینگ و سایر راهکارهایی که برای بهبود مقیاس پذیری راه اندازی شدند دارد. زیرا این پروژه تراکنش‌ها را جمع آوری می‌کند و به بخش‌های کوچک‌تری تقسیم می‌کند.
جمع بندی
شاردینگ به عنوان یک راهکار نوآورانه برای حل مشکل مقیاس پذیری در بلاک چین، امکانات جدیدی را برای بهبود کارایی و افزایش توان پردازشی این شبکه‌ها فراهم کرده است. با تقسیم شبکه به شاردهای کوچکتر، هر نود می‌تواند به صورت مستقل تراکنش‌ها را پردازش کند که این امر نه تنها به افزایش سرعت و کارایی شبکه منجر می‌شود، بلکه ظرفیت پردازشی کل شبکه را نیز بهبود می‌بخشد.
با این حال، چالش‌های امنیتی و پیچیدگی‌های پیاده‌سازی شاردینگ نیازمند توجه و تحقیق بیشتر است تا بتوان به طور کامل از مزایای این تکنیک بهره‌مند شد. با توجه به استفاده موفقیت‌آمیز از شاردینگ در پروژه‌های مختلف مانند اتریوم ۲.۰، می‌توان امیدوار بود که این تکنیک در آینده نقش مهمی در توسعه و گسترش بلاک چین‌ها ایفا کند.
سوالات متداول
چگونه می توان امنیت شاردینگ را تضمین کرد؟
با طراحی مکانیزم‌های امنیتی جدید و موثر، نظارت مستمر و به‌روزرسانی‌های متداول امنیت شاردینگ افزایش پیدا می‌کند.
آیا شاردینگ می تواند به بهبود کارایی قراردادهای هوشمند کمک کند؟
بله، با افزایش توان پردازشی و کاهش بار روی هر نود، اجرای قراردادهای هوشمند سریع‌تر و کارآمدتر خواهد بود.
آینده شاردینگ در بلاک‌چین چگونه خواهد بود؟
با پیشرفت‌های فناوری و بهبود مکانیزم‌های امنیتی، انتظار می‌رود شاردینگ نقش مهمی در افزایش مقیاس‌پذیری و کارایی شبکه‌های بلاک‌چین ایفا کند.
