ブロックチェーンシャーディングとは：ブロックチェーンスケーリングソリューションの概要

あなたはブロックチェーンのスケーリングとパフォーマンスの問題の解決策を考え出そうとしているブロックチェーン開発者ですか？ブロックチェーンシャーディングに関する情報を検索している可能性があります。この記事では、ブロックチェーンシャーディングとは何かを説明します.

分散型ブロックチェーンとその価値

有望なブロックチェーンテクノロジーは、その2つの中心的な約束により、世界を席巻しました。

地方分権;
不変の記録.

分散化により、次のようなまったく新しいビジネスモデルを作成できます。

ビットコインの分散型支払いネットワークは完全に政府や中央銀行の管理外であり、人々は「ピアツーピア」（P2P）ネットワークを介してビットコインの支払いを送信できます.
多くのブロックチェーンおよび暗号プロジェクトは、Ethreumブロックチェーンプラットフォーム上に暗号トークンを構築しており、集中経済を混乱させることを意図しています。例： Storjは分散型クラウドストレージネットワークであり、Amazon、Google、Microsoft、IBMなどのクラウドコンピューティングの巨人をいつか混乱させる可能性があります.

ブロックチェーンの不変のレコードは、トランザクションレコードが改ざんされないことを人々に保証し、これによりシステムへの信頼が生まれます。ただし、この記事では、このテクノロジーの分散化の側面に焦点を当てます。.

分散型ブロックチェーンはどのように実装されますか?

分散型ブロックチェーンの背後にある主な概念は、P2Pネットワークです。「ノード」、つまりこのネットワーク上のコンピューターは、ブロックチェーンにすべての情報が存在するため、各ノードはすべてのトランザクションの元帳になります。したがって、ブロックチェーンを「分散型台帳テクノロジー」とも呼びます。.

ご覧のとおり、このP2Pネットワークには中央管理者がいないため、検閲や仲介はできません。したがって、ブロックチェーンテクノロジーは仲介者を排除します。これにより、ピアツーピアトランザクションが可能になり、イーサリアムプロジェクトが「スマートコントラクト」の概念を導入した後、多くの新しいビジネスモデルが可能になりました.

さらに、ネットワークがハッカーに対して持つ利点を考慮してください。ハッカーは、「単一障害点」を悪用できる場合に利点を享受します。一元化されたサーバーは、ハッカーのお気に入りのターゲットです。ただし、ブロックチェーンには多くのノードがあり、すべてにトランザクションの元帳全体があります!

ハッカーが1つのノードを乗っ取ったとしても、常に他のノードが存在し、ハッカーはそれらすべてを乗っ取ることができません。また、この分散ネットワークでは、ハッカーは「51％の攻撃」を行うことはできません。これらの攻撃には、ネットワーク内のコンピューティング能力の大部分を獲得することが含まれます。ハッカーが圧倒するコンピューターの数?

分散化により、ブロックチェーンは非常に安全になります。暗号化ハッシュ関数、秘密鍵公開鍵データ暗号化、およびコンセンサスアルゴリズムがセキュリティを強化します.

サイバー攻撃者は、公的な許可のない分散型ブロックチェーンをハッキングしたことはありません。あなたが耳にする暗号通貨ハッキングの事件は、暗号交換の集中型サーバーを攻撃するハッカーのすべてのインスタンスです.

イーサリアムDAOハックでさえ、ブロックチェーンネットワークを標的にすることはできませんでした。イーサリアムブロックチェーン上で実行されているイーサリアムDAOスマートコントラクトコードの抜け穴のみを利用しました。詳細については、「初心者向けガイド：イーサリアムクラシックとは」をご覧ください。.

ブロックチェーン分散型ネットワークのコスト

ブロックチェーンシャーディングとは何かを説明する前に、そのアイデアがブロックチェーン開発者の頭に浮かんだ状況を説明する必要があります。ブロックチェーン分散型ネットワークの利点を見てきましたが、コストもかかります.

最も有名なブロックチェーンネットワーク。ビットコインとイーサリアムは、「プルーフオブワーク」（POW）と呼ばれるコンセンサスアルゴリズムを使用しています。すべてのノードがトランザクション検証プロセスに参加する必要があります。詳細については、「PoW Vs. PoS：2つのブロックチェーンコンセンサスアルゴリズムの比較」.

これには、すべてのノードがすべてのトランザクション検証要求を処理する必要があるため、すべてのノードがすべてのトランザクションを格納する必要があります。ビットコイン、イーサリアム、および同様に人気のあるブロックチェーンネットワークは、より多くのユーザーとトランザクションで毎日成長しています。これは、ノードが継続的に増加する数のトランザクションを格納する必要があることを意味します.

新しいユーザーが完全なビットコインノードを実行すると、「初期ブロックダウンロード」（IBD）に数日かかる場合があります。読んだこのビットコインStackExchangeディスカッションスレッドこの操作にどれだけ時間がかかるかを確認する.

また、これらのブロックチェーンネットワークのすべてのトランザクション検証操作はシーケンシャルです。つまり、複数のブロックのトランザクション検証を同時に実行することはできません。すべてのノードが検証に参加する必要があるため、ブロックチェーンネットワークは最も遅いノードと同じくらい高速になります!

すべてのトランザクションを格納するすべてのノードのこの要件は、パブリックブロックチェーンネットワークを保護しますが、これらのネットワークのスケーラビリティも低下させます。ブロックチェーン開発者は、この問題のために代替案を考え始めました.

データベースシャーディングは、ブロックチェーンシャーディングの概念を生み出しました

シャーディングの概念はデータベース管理テクノロジーに端を発し、「シャード」という言葉は「全体のごく一部」を意味します。これは、大きなデータベースを小さな部分に分割し、さまざまなサーバーインスタンスに保存できるようにすることです。.

シャードにはインデックス作成メカニズムがあり、データベースクエリに応じて、システムは適切な「シャード」からデータをフェッチします。これにより、データベースのパフォーマンスと拡張性が向上します。データベースシャーディングの詳細については、シャーディングのこのTechTarget定義.

では、ブロックチェーンシャーディングとは何ですか？データベースシャーディングの概念に厳密に従って、ブロックチェーンデータベースは水平パーティションに分割されます。ノードのグループはそのようなパーティションを1つ維持し、ノードの別のグループは別のシャードを維持します.

これにより、すべてのノードがブロックチェーンデータベース全体を保存する必要がなくなります。この配置では、元帳全体をロードする必要がないため、低速のノードでも高速に動作できるようになりました。これにより、ネットワークのスケーラビリティが向上します.

シャーディングには、異なるブロックチェーンコンセンサスメカニズムが必要です

ここまでで、ブロックチェーンシャーディングを実装すると、ノードはブロックチェーンデータベース全体を見ることができなくなることがわかります。では、POWコンセンサスアルゴリズムはどのように機能しますか？すべてのノードがトランザクション検証に参加する必要があり、ノードはブロックチェーン台帳全体を見ることさえできなくなりました!

ブロックチェーンシャーディングには、「プルーフオブステーク」（PoS）と呼ばれる別のブロックチェーンコンセンサスアルゴリズムが必要です。このアルゴリズムでは、一部のノードが独自の暗号トークンを取得し、トランザクション検証の責任を負います.

ノードが賭けるトークンが多いほど、また賭けの期間が長いほど、そのノードがトランザクション検証の責任を負う可能性が高くなります。私たちは彼らを「ステーカー」と呼んでいます.

シャーディングの実装により、トランザクション検証のPOWアルゴリズムが除外されるため、ネットワークは、トランザクションを検証する各シャードの「ステーカー」を特定する必要があります。したがって、シャーディングを実装するには、ブロックチェーンネットワークでPoSアルゴリズムを使用する必要があります.

ブロックチェーンシャーディングのデメリット

ブロックチェーンシャーディングとは何かについての議論は、その欠点について議論せずに不完全になります。データベースシャーディングの概念は必ずしも簡単ではないことに注意してください!

プロジェクトチームには、データベースシャードの非常に優れたインデックス作成戦略を計画できる、非常に優れたデータベースエキスパートが必要です。別の方法ではありますが、ブロックチェーン台帳のシャーディングを非常によく計画する必要があります.

また、シャーディングによってブロックチェーンネットワークのスケーラビリティが向上する可能性があると聞くこともありますが、セキュリティは犠牲になります。ただし、ブロックチェーンシャーディングとは何かを覚えておく必要があります。これは単なるパーティション分割手法です。データベースのパーティション分割だけでは、データベースのセキュリティを低下させることはできません。.

実際には、シャーディングではなく、分散化されていないセキュリティを提供するのはPoSアルゴリズムです。ハッカーが多くの暗号トークンを購入して賭けた場合、彼は非常に好まれるステーカーになる可能性があります。その後、彼はトランザクションを操作できます.

しかし、自然の経済力学はそれに対する保険を提供します。あまりにも多くの暗号トークンを購入する人は誰でも多くの注目を集め、それは価格を押し上げるでしょう。スポットライトに加えて、ハッカーは最終的にトランザクションを操作するためにより多くのお金を費やす必要があります.

さらに、提案されているイーサリアムの「キャスパー」プロトコルは、PoSアルゴリズムへの移行を計画しており、ランダム化された方法でスタッカーを割り当てることを計画しています。これにより、悪意のあるステーカーがトランザクションを操作する可能性が低くなります。キャスパープロトコルはまた、賭けた金額をロックダウンし、将来賭ける機会を得ることのない悪意のあるスタッカーのためにそれを没収することを提案しています.

ブロックチェーンシャーディングは比較的新しい概念です。ザ・ SHARDコインプロジェクトそれを使用します。テクノロジーがどのように進化し、ブロックチェーンのスケーラビリティとパフォーマンスに持続可能な価値を追加するかどうかを確認する必要があります.