Stellen Sie sich einen einzigen Sachbearbeiter vor, der jeden Fall in einem Gebäude bearbeitet, im Vergleich zu mehreren Schaltern, die jeweils einen Teil der Warteschlange übernehmen, während ein Vorgesetzter die Aufzeichnungen des Tages abgleicht. Gewöhnliche Blockchains funktionieren wie der einzelne Sachbearbeiter: Jeder vollständige Node validiert jede Transaktion. Das ist wunderbar für die Überprüfbarkeit und schrecklich für die Kapazität, denn zusätzliche Maschinen erhöhen den Durchsatz nicht — sie wiederholen alle dieselbe Arbeit.
Zwei Probleme machen das wirklich schwer. Das erste ist die Kommunikation zwischen Shards: Eine Transaktion auf Shard A, die den Zustand von Shard B berührt, braucht ein Nachrichtenprotokoll, und diese Nachrichten brauchen Zeit und können auf halbem Weg fehlschlagen. Das zweite ist die Verdünnung der Sicherheit. Sind Validatoren dünn verteilt, wird ein einzelner Shard nur von einem Bruchteil des Netzwerks verteidigt und ist damit ein günstigeres Ziel. Reale Designs begegnen dem mit zufälliger, häufig rotierender Validator-Zuteilung sowie Betrugs- oder Gültigkeitsnachweisen, sodass eine kleine ehrliche Minderheit trotzdem Alarm schlagen kann, und mit Data-Availability-Sampling, das es Light Clients erlaubt zu bestätigen, dass Daten tatsächlich veröffentlicht wurden, ohne sie vollständig herunterzuladen.
Es lohnt sich, offen über die bisherige Bilanz zu sprechen: Sharding gehört zu den schwierigsten Dingen, die sich in diesem Bereich umsetzen lassen, und Roadmaps wurden mehr als einmal neu gezeichnet. Ethereums Richtung bewegte sich weg davon, Transaktionen über viele Shards hinweg auszuführen, und hin dazu, günstigen Datenraum verfügbar zu machen, damit stattdessen Layer-2-Rollups die Ausführung übernehmen können. Das ist eine bedeutend andere Architektur unter einem ähnlichen Namen.
Wenn ein Projekt also mit Sharding wirbt, lesen Sie die Spezifikation statt des Diagramms. Das Wort deckt Designs mit sehr unterschiedlichen Konsens-Annahmen, unterschiedlichen Ausfallmustern und sehr unterschiedlichen Antworten darauf ab, was passiert, wenn sich ein Shard falsch verhält.
Das Wichtigste in Kürze
- Sharding skaliert, indem es die Anforderung fallen lässt, dass jeder Node jede Transaktion verarbeitet.
- Shard-übergreifende Nachrichten und die Sicherheit je Shard sind die schwierigen Probleme, nicht die reinen Durchsatzzahlen.
- Der Begriff beschreibt mehrere nicht kompatible Architekturen, prüfen Sie also, was eine gegebene Kette konkret damit meint.
Sharding — häufig gestellte Fragen
Macht Sharding eine Blockchain weniger sicher?
Das kann es, wenn es naiv umgesetzt wird, weil jeder Shard nur von einem Teil des Netzwerks verteidigt wird. Ernsthafte Designs wirken dem mit zufälliger, häufig rotierender Validator-Zuteilung entgegen, sodass ein Angreifer sich nicht aussuchen kann, welchen Shard er anvisiert, sowie mit Nachweisen, die es einem einzigen ehrlichen Teilnehmer erlauben, einen ungültigen Zustand zu melden. Sicherheit in einem geshardeten System hängt davon ab, dass diese Mechanismen funktionieren, weshalb die Details mehr Prüfung verdienen als die Schlagzeilen-Durchsatzangabe.
Ist ein Layer 2 dasselbe wie ein Shard?
Nein, auch wenn beide dasselbe Ziel verfolgen. Ein Shard ist Teil des Basisprotokolls selbst, dem die eigenen Validatoren der Kette zugeteilt sind. Ein Layer 2 ist ein separates, darauf aufgebautes System mit eigenen Betreibern, das zurück zur Basiskette abgewickelt wird. Manche Ökosysteme nutzen inzwischen shard-artige Datenkapazität gezielt, um Layer 2s günstiger zu machen, weshalb die beiden Ideen im Gespräch häufig durcheinandergeraten.
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