Sharding là gì? Thách thức và rủi ro tiềm ẩn của Sharding

Sharding là một trong những giải pháp được đưa ra để giải quyết vấn đề scalability trên các blockchain như Ethereum. Với việc tăng số lượng người sử dụng, khối lượng giao dịch và sự phát triển của các ứng dụng phi tập trung, scalability đã trở thành một thách thức lớn đối với các mạng blockchain. Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu cụ thể hơn về Sharding là gì? Từ cơ bản đến ứng cách hoạt động của công nghệ này. Bên cạnh đó, chúng ta cũng sẽ xem xét những thách thức và rủi ro tiềm ẩn của Sharding đối với các mạng blockchain. Hãy cùng tìm hiểu nhé!

Sharding là một kỹ thuật rất quan trọng được sử dụng trong các hệ thống blockchain. Nó giúp giải quyết vấn đề về khả năng mở rộng. Với sự phát triển không ngừng của blockchain, việc giải quyết vấn đề khả năng mở rộng đang trở nên cực kỳ cấp bách. Sharding giúp giải quyết vấn đề này bằng cách cho phép các giao dịch được chia nhỏ và phân tán đến các shard khác nhau của hệ thống. Kỹ thuật này giúp tăng tốc độ xử lý và giảm chi phí cho các giao dịch.

Thay vì phải xử lý tất cả các giao dịch trên toàn bộ mạng blockchain, sharding cho phép các giao dịch được xử lý bởi một nhóm nhỏ các node trong shard tương ứng. Điều này giúp giảm thiểu khối lượng công việc cho từng node, tăng tốc độ xử lý, giảm chi phí và tăng khả năng mở rộng của hệ thống.

Tuy nhiên, sharding cũng đặt ra những thách thức mới cho các hệ thống blockchain. Việc đảm bảo tính đồng bộ của dữ liệu giữa các shard và bảo vệ an ninh của hệ thống là hai trong số những thách thức đó. Vì vậy, các nhà phát triển phải đối mặt với nhiều vấn đề để triển khai sharding hiệu quả và đảm bảo tính bảo mật của hệ thống.

Sharding là gì?

Sharding là gì?

Sharding là một kỹ thuật trong cơ sở dữ liệu để giải quyết vấn đề mở rộng horizontally (ngang). Khi một ứng dụng phải xử lý một lượng dữ liệu lớn và phức tạp, việc lưu trữ và truy vấn dữ liệu trên một server đơn lẻ có thể gây ra tắc nghẽn và giới hạn hiệu suất. Để giải quyết vấn đề này, chúng ta có thể sử dụng nhiều server để lưu trữ dữ liệu và phân chia dữ liệu giữa các server đó.

Sharding giải quyết vấn đề này bằng cách phân chia cơ sở dữ liệu thành các phần nhỏ hơn được gọi là shard, mỗi shard được lưu trữ trên một server khác nhau. Mỗi shard có thể được xử lý bởi một máy chủ riêng biệt. Giúp tăng cường khả năng mở rộng. Đồng thời giảm thiểu chi phí và tăng tốc độ truy vấn.

Khi một yêu cầu truy vấn dữ liệu được gửi đến cơ sở dữ liệu, hệ thống sẽ tự động xác định shard nào chứa thông tin cần truy vấn, và trả về kết quả cho client. Quá trình này được thực hiện một cách thông minh. Giúp tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống và đảm bảo tính khả dụng của dịch vụ.

Công nghệ Sharding được phát triển bởi Vitalik Buterin với mục tiêu giải quyết những vấn đề trong việc xử lý các giao dịch trên mạng Blockchain. Để làm được điều này, Sharding thực hiện phân chia một cơ sở dữ liệu lớn thành nhiều mảnh nhỏ hơn với cùng định dạng. Các mảnh này sẽ được chia sẻ các nguồn lực tính toán cho mạng Blockchain, giúp tăng hiệu suất và khả năng mở rộng quy mô.

Sau đó, Sharding sẽ chuyển đổi mô hình xử lý từ tuần tự sang song song. Việc xử lý các giao dịch trên các node sẽ được thực hiện đồng thời và song song. Nhờ đó, khối lượng công việc sẽ được phân tán và thông lượng giao dịch sẽ tăng lên. Các node chỉ cần xử lý những hoạt động nhất định chứ không cần xử lý tất cả các hoạt động như trong mô hình cũ.

Sharding cũng áp dụng cơ chế đồng thuận PoS (Proof of Stake) trong việc xác thực các giao dịch. Các node sẽ xử lý các giao dịch dựa trên số lượng Token đã Stake. Sharding sẽ phân bổ các mảnh khác nhau cho các người đã Stake để xử lý các giao dịch trên mạng lưới.

Tuy nhiên, Sharding không thể áp dụng cơ chế đồng thuận PoW (Proof of Work) trên mạng lưới. Vì các node sẽ gặp khó khăn trong việc xác thực các giao dịch với lượng thông tin chỉ có trên một mảnh thay vì toàn mạng lưới. Sharding giúp các node chỉ cần lưu trữ dữ liệu liên quan đến mảnh của mình, giúp mạng lưới có thể mở rộng quy mô.

Cuối cùng, Sharding sử dụng quá trình Shard Sharing để các node có thể biết được dữ liệu giao dịch đã được thực hiện hay chưa. Thông tin về mỗi mảnh sẽ được chia sẻ cho các node và người tham gia, giúp họ có thể thấy các giao dịch mà không cần xử lý hoặc lưu trữ toàn bộ thông tin.

Công nghệ Sharding được phát triển bởi Vitalik Buterin

Công nghệ Sharding được phát triển bởi Vitalik Buterin

Ưu điểm

  • Tăng khả năng mở rộng Blockchain. Giúp cho hệ thống có thể xử lý được nhiều giao dịch hơn
  • Giảm thiểu gánh nặng cho việc lưu trữ và xử lý giao dịch cho các node, giúp cho việc truyền tải dữ liệu giữa các node trở nên hiệu quả hơn.
  • Hoạt động tốt hơn với các Blockchain có ứng dụng cơ chế đồng thuận Proof of Stake, giúp cho quá trình xác thực các giao dịch trở nên nhanh chóng và ít tốn năng lượng hơn.

Nhược điểm

  • Gây khó khăn cho các ứng dụng và cơ sở dữ liệu nếu Sharding không được triển khai đúng cách, có thể dẫn đến việc mất dữ liệu hoặc sự cố trong quá trình xử lý giao dịch.
  • Hạn chế khi Blockchain ứng dụng cơ chế đồng thuận Proof of Work, do đòi hỏi năng lượng và tài nguyên tính toán cao hơn.
  • Vấn đề về quyền riêng tư và bảo mật chưa được giải quyết rõ ràng. Điều này làm cho nhiều nhà đầu tư còn đang quan ngại về việc sử dụng công nghệ Sharding.

Ngoài ra, còn nhiều cơ chế và công nghệ ứng dụng cho Layer-2 như State Channels hay Rollups. Những giải pháp này chủ yếu xử lý các giao dịch ngoài mạng lưới, tách biệt với cơ sở của Blockchain nhưng vẫn ứng dụng mô hình bảo mật phi tập trung của Blockchain chính. Plasma hay Sidechain cũng bảo mật tách biệt với mạng lưới cơ sở.

Sharding là một công nghệ được áp dụng trên mạng Blockchain để tăng cường hiệu suất tính toán. Tuy nhiên, việc tăng số lượng phân đoạn cũng đồng nghĩa với việc tăng khả năng xảy ra lỗi trong cấu trúc Blockchain. Vì vậy, để giải quyết vấn đề này, Sharding được chia thành ba loại khác nhau.

  • Network Sharding: Mạng lưới Blockchain được chia thành nhiều phân đoạn nhỏ để giảm thiểu giao tiếp giữa chúng. Các phân đoạn sẽ xử lý các giao dịch trên chuỗi và công việc được phân chia độc lập cho từng nhóm thợ đào.
  • State Sharding: Cho phép dữ liệu của Blockchain được phân bố cho các phân đoạn khác nhau để giảm tải cho các node. Tuy nhiên, việc phân bổ trạng thái cho các phân đoạn là khó nhất.
  • Transaction Sharding: Tập trung vào việc phân bổ các giao dịch cho các phân đoạn. Sự khác biệt trong mô hình sổ cái của Blockchain sẽ tác động đến giao dịch Sharding. Việc sử dụng Sharding có thể giúp tăng hiệu suất tính toán của mạng Blockchain, nhưng cũng cần phải cân nhắc để tránh các vấn đề liên quan đến cấu trúc của Blockchain.

Sharding được chia thành ba loại khác nhau

Sharding được chia thành ba loại khác nhau

Sharding là một giải pháp để giải quyết vấn đề Scalability Trilemma nhưng nó cũng đem đến những thách thức và rủi ro cho Ethereum và các nhà phát triển. Khi Ethereum được chia thành nhiều mảnh khác nhau, mỗi mảnh có nhiệm vụ thực hiện một số công việc riêng biệt. Tuy nhiên, các giao thức DeFi thường tập trung trên cùng một mảnh để tận dụng lợi ích của sự phối hợp. Điều này dẫn đến sự tăng giá phí Gas trên một số mảnh.

Việc giao tiếp giữa các giao thức trên các mảnh khác nhau cũng trở nên phức tạp hơn. Một số mảnh sẽ trở nên rất tấp nập giống như sự phân chia dân cư giữa thành thị và nông thôn. Ngoài ra, Sharding cũng có thể đem lại một số rủi ro tiềm ẩn cho mạng. Nếu một hacker tấn công một mảnh bất kỳ trong mạng, nó có thể phá hủy toàn bộ hệ sinh thái đang phát triển. Nếu một mảnh bị chiếm đoạt bởi hacker, nó có thể lan rộng và gây ra ảnh hưởng tiêu cực đến giá trị Token, lượng lớn người dùng và các node trên mảnh đó.

Như vậy, qua bài viết này, bạn đã hiểu rõ hơn về Sharding là gì và tầm quan trọng của nó đối với sự phát triển của Ethereum. Sharding là một giải pháp quan trọng để giải quyết vấn đề scalability trong blockchain, nhưng cũng mang đến một số thách thức và rủi ro tiềm ẩn. Tuy nhiên, với sự phát triển của công nghệ và sự cố gắng của cộng đồng, Sharding đang trở thành một phần không thể thiếu trong việc đưa blockchain đến gần hơn với cuộc sống thực.