Shardeum — это EVM-совместимый блокчейн первого уровня с функцией шардинга. Он отличается надежной защитой, низкими комиссиями и линейной масштабируемостью. Масштабируемый блокчейн первого уровня очень трудно построить, поскольку придется поддерживать постоянно растущую экосистему децентрализованных приложений Web 3.0 (DApps). А это очень большой сегмент рынка: DeFi, SocialFi, Metaverse, NFT, …
Но разве существующие блокчейны первого уровня не перегружены? Например, сеть Ethereum, мать экосистем смарт-контрактов, переполнена большим количеством децентрализованных приложений, которые не успевает обрабатывать. Кроме того, Ethereum поддерживает модель приоритетной оплаты транзакций, вследствие чего с пользователей удерживается непомерно высокая комиссия за газ. Подтверждение одной транзакции занимает от 5 минут до нескольких часов, в зависимости от загруженности сети. При большом количестве операций это становится неудобно и невыгодно.
Существует несколько альтернативных сетей уровня 1, которые претендуют на решение этой проблемы, но встречают сопротивление со стороны трилеммы масштабируемости. Суть ее в том, что открытая сеть единовременно может соответствовать только двум из трех основных принципов: Масштабируемость, Децентрализация и Безопасность. Масштабируемые и безопасные сети в некоторой степени жертвуют децентрализацией и со временем становятся централизованными. Децентрализованным и безопасным блокчейнам не хватает масштабируемости.
Шардинг — наш ответ трилемме масштабируемости
Ethereum предложил решить трилемму масштабируемости путем перехода от модели консенсуса Proof of Work (PoW) к модели консенсуса Proof of Stake (PoS) и шардинга (разделения). Он предложил разделить сеть на 64 различных сегмента в дополнение к цепочке Beacon. Разделение блокчейна теоретически дает Ethereum бóльшую вычислительную мощность, что приводит к высокой пропускной способности транзакций и эффективному хранению. Идея состоит в том, чтобы транзакции обрабатывались цепочками сегментов (или комитетами) одновременно и передаваться в цепочку Beacon, которая их координирует.
Важно отметить, что в Ethereum 2.0 на данный момент не предлагается разделять состояние цепочки, а только хранилище. Хотя шардинг может позволить Ethereum в несколько раз увеличить пропускную способность, в одноименном сообществе ведутся споры о том, следует ли разделять вычислительную мощность цепочки или нет, поскольку это позволяет комитетам вычислять смарт-контракты. Даже после слияния и перехода на PoS шарды Ethereum по-прежнему должны фиксировать блоки целиком. По сути, это означает, что скорость сети будет равна скорости узла с наименьшей пропускной способностью. Как отмечает соучредитель Ethereum Виталик, существуют ограничения на масштабируемость блокчейна, однако шардинг — единственное решение, которое пытается масштабировать децентрализованные сети. Даже после слияния и перехода на PoS шарды Ethereum по-прежнему должны подтверждать блок целиком. Это означает, что скорость сети будет ограничена пропускной способностью валидатора. Как отмечает соучредитель Ethereum Виталик, существуют пределы масштабируемости блокчейна, однако шардинг — это единственное решение, позволяющее масштабировать децентрализованные сети.
Shardeum будет использовать многомерную архитектуру шардинга на основе своего базового протокола Shardus. Это позволит распределить сетевую нагрузку между шардами. Динамическое разделение состояний позволит выполнять смарт-контракты на разделенных цепочках. В целом сеть будет иметь очень высокую пропускную способность, низкую задержку и мгновенную финализацию. В дальнейшем она сможет автоматически масштабироваться таким образом, чтобы показатель TPS (количество транзакций в секунду) пропорционально увеличивался по мере внедрения.
Уникальная модель консенсуса
Shardeum использует гибридную модель консенсуса Proof of Stake (доказательство доли владения) + Proof of Quorum (доказательство кворума). Узлы сети Shardeum проверяют не блоки, а отдельные транзакции с практически мгновенным подтверждением и финализацией, прежде чем передать их в консенсусную группу шардов. Затем эти транзакции объединяются в блок и добавляются в цепочку блокчейна.
Когда между двумя различными узлами проходит транзакция, ответственность за ее проверку возлагается на шарды, к которым эти узлы принадлежат. Затем эти шарды формируют консенсусную группу (кворум) для подтверждения транзакции. В основе этого лежит новая модель межсегментного взаимодействия, которую разрабатывает Shardeum. Для эффективного масштабирования сети узлы в Shardeum делятся на 3 типа на основе первоначального плана, который может быть изменен.
Типы узлов Shardeum
Архивные узлы: Обеспечивают хранение данных в сети Shardeum. Они требуют гораздо больше дискового пространства, чем узлы валидаторов. Последние могут использовать хранилище архивных узлов для выгрузки данных. Это позволяет узлам валидаторов быстрее обрабатывать транзакции, сохраняя при этом безопасность за счет связи с архивными узлами для проверки истории цепочки, когда это необходимо.
Резервные узлы: Как следует из названия, резервный узел “стоит наготове” и ждет своей очереди, чтобы принять участие в процессе валидации. Резервные узлы приходят на помощь, когда нагрузка на сеть возрастает. По мере увеличения числа пользователей Shardeum или резком скачке объема транзакций, сеть будет масштабироваться пропорционально. Пропускная способность (TPS) будет увеличиваться в соответствии со спросом. Налицо горизонтальное масштабирование, когда появление новых узлов не нагружает вычислительные мощности сети, а, наоборот, увеличивает их.
Узлы валидации: Эти узлы выполняют самую тяжелую работу. Они проверяют транзакцию сразу после ее получения. Подтвержденные транзакции передаются всем узлам в группе консенсуса, состоящей из двух или более шардов, а точнее, шардам с узлами, участвующими в конкретной транзакции. После этого происходит кворум (сбор квитанций). Для успешного кворума требуется более 50% квитанций достоверности/голосов, полученных от узлов из группы консенсуса. Только в этом случае транзакция получит подтверждение в сети, после чего она передается на архивные узлы.
Безопасность
$SHM, нативная криптовалюта Shardeum, будет использоваться в качестве платы за транзакции для защиты от спама и ботнет-атак. Каждый узел должен внести минимальный залог, прежде чем его добавят в сеть. Как и большинство одноранговых сетей, Shardeum сдерживает вредоносные узлы, сокращая размер залога плохих игроков. Это мотивирует участников играть по правилам и не действовать в ущерб сети. Каждая транзакция всегда подтверждается более чем 50% узлов в консенсусной группе, что предотвращает двойные траты.
Можно ли получить контроль над шардом путем захвата более 51% его узлов? Теоретически да. Но в случае с Shardeum этого не произойдет. Узлы выбираются случайным образом и ротируются как внутри, так и вне шарда. Таким образом, в любой момент времени злоумышленник не сможет предсказать, какие узлы принадлежат тому или иному шарду.
Внедрение децентрализованных приложений и сообществ в глобальном масштабе
Shardeum является открытым и гибким в построении. Основатели Shardeum решили сделать его совместимым с EVM, чтобы обеспечить совместимость DApps, работающих на различных блокчейнах. Например, любое приложение, поддерживающее Ethereum, такое как Aave, MakerDAO и Yearn Finance, может легко взаимодействовать с Shardeum.
Однако главная цель Shardeum — посадить всех на поезд Web3, включая банки и другие централизованные организации. Компании, которые полагаются на централизованные системы, не имеют безопасной и масштабируемой альтернативы. Shardeum предвидит будущее, в котором любой бизнес, предприятие или частное лицо сможет свободно использовать его из любой точки мира. Проще говоря, Shardeum — это блокчейн для миллиардов людей!
Мнения, выраженные в данной публикации, принадлежат автору(ам). Они не обязательно отражают мнения или взгляды фонда Shardeum.
Об авторе: Шрираам Секар — крипто-писатель/маркетолог, работающий в этой сфере с 2019 года. Он освещает вопросы Layer 1, DeFi, NFT, Metaverse, GameFi, SocialFi, а также правила регулирования криптовалют. По вопросам сотрудничества в сфере криптовалют/Web 3.0 используйте Twitter.
Присоединяйтесь к нам:
Website | Telegram | TelegramRu | Twitter | Reddit | Subreddit | Discord | LinkedIn
#shardeum #блокчейн #криптовалюта #крипта #технологии и интернет