Exploración de la tecnología de fragmentación: el camino innovador de Ethereum a Shardeum
El 15 de septiembre de 2022, Ethereum completó la esperada fusión (Merge). Esta actualización transformó Ethereum de un mecanismo de prueba de trabajo (PoW) a un mecanismo de prueba de participación (PoS), pero no trajo directamente una mayor escalabilidad, seguridad y sostenibilidad. Lograr estos objetivos requiere soluciones más integrales, que incluyan una red principal con capacidad de fragmentación y soluciones Layer2 que mejoren la escalabilidad.
La fragmentación es una solución de escalabilidad en el contexto de la trilema de escalabilidad. Divide los nodos en la red en grupos más pequeños, que manejan diferentes conjuntos de transacciones y logran el procesamiento en paralelo. Al distribuir la carga de procesar los datos de toda la red, la fragmentación puede aumentar la eficiencia del procesamiento, similar a cómo las tiendas añaden más cajas de pago para reducir el tiempo de espera.
Aunque el principio de la fragmentación es simple y directo, aún enfrenta numerosos desafíos en el proceso de implementación. Este artículo revisará la dirección de desarrollo y las dificultades de la tecnología de fragmentación, trazando un mapa de ruta para los exploradores de fragmentación. Al mismo tiempo, mediante la comparación de las soluciones de fragmentación existentes, identificaremos problemas comunes y propondremos una nueva dirección de exploración: Shardeum y fragmentación dinámica.
Sobre "Fragmentación"
Desde Ethereum como punto de referencia, podemos dividir los métodos de escalabilidad de blockchain en dos grandes categorías:
Escalado Vertical(Vertical Scaling): Se logra mejorando el rendimiento del hardware existente del sistema. Este método es simple y efectivo, adecuado para escenarios sensibles a la latencia, pero limitará el grado de descentralización de la red.
Escalado Horizontal(Horizontal Scaling): Hay principalmente tres enfoques:
Distribuir la carga de cálculo de transacciones en múltiples cadenas de bloques independientes.
Blockchain modular, dividiendo la infraestructura en una capa de ejecución, una capa de disponibilidad de datos y una capa de consenso.
Dividir una cadena de bloques en múltiples fragmentos para su ejecución en paralelo
Estas ideas de escalabilidad no existen de forma aislada, cada solución busca un equilibrio dentro del triángulo de imposibilidad, combinándose con el diseño de mecanismos de incentivos económicos para lograr un equilibrio efectivo a nivel macro y micro.
Para discutir la "Fragmentación", necesitamos revisar desde cero algunas cuestiones clave:
¿Cómo determinar a qué fragmentación pertenecen los nodos/validadores de toda la red? Es decir, fragmentación de la red (Network Sharding)
¿Cómo determinar a qué fragmentación se asigna cada transacción? Es decir, fragmentación de transacción (Transaction Sharding)
¿Cómo se almacenan los datos de blockchain en diferentes fragmentaciones? es decir, fragmentación de estado (State Sharding)
¿Cómo evitar la fragmentación de la seguridad de todo el sistema?
Fragmentación de red (Network Sharding )
La fragmentación de la red se refiere a dividir la red blockchain en fragmentos, permitiendo que cada fragmento procese transacciones en la cadena y compita por el derecho a llevar la contabilidad. El principal desafío es que, a medida que los nodos se dividen en diferentes fragmentos, la dificultad y el costo para los atacantes disminuyen significativamente.
Las soluciones suelen consistir en construir un cierto grado de aleatoriedad imparcial, minimizando así la probabilidad de éxito del atacante. Por ejemplo, Ethereum selecciona aleatoriamente un validador de un fragmento cada 6.4 minutos y realiza rotaciones.
Sin embargo, la aleatoriedad en la blockchain es en sí misma un tema desafiante. Muchos diseños existentes han desarrollado cadenas separadas para mantener toda la red, como la cadena Beacon de Ethereum y Near, la cadena Relay de PolkaDot, y el Cosmos Hub de Cosmos.
Transacción Fragmentación (
La fragmentación de transacciones se refiere a establecer reglas que determinan a qué fragmentos se asignan las transacciones. El modelo de libro mayor de la cadena de bloques afectará el desarrollo de la fragmentación de transacciones.
Actualmente existen dos tipos principales de métodos de contabilidad:
Modelo UTXO: Su representante típico es Bitcoin. En el modelo UTXO, la fragmentación de transacciones requiere comunicación entre fragmentos. Una posible forma es utilizar funciones hash para asignar transacciones a diferentes fragmentos.
Modelo de cuenta/saldo: Representa como Ethereum. Siempre que se fragmenten las transacciones según la dirección del remitente, se puede garantizar que múltiples transacciones de la misma cuenta se procesen en la misma fragmentación, evitando eficazmente el doble gasto. Por lo tanto, la mayoría de las blockchains que utilizan tecnología de fragmentación adoptan un sistema de libro mayor de cuentas.
) Estado Fragmentación ###State Sharding (
La fragmentación del estado se refiere a cómo se distribuyen los datos de la blockchain en diferentes fragmentos para su almacenamiento. Este es el mayor desafío de la tecnología de fragmentación, ya que bajo el mecanismo de fragmentación, las transacciones se procesan en diferentes fragmentos según la dirección, y el estado solo se almacena en el fragmento correspondiente a su dirección.
El principal desafío es manejar las transacciones de )Cross-Sharding( entre fragmentos. Por ejemplo, cuando la cuenta A transfiere fondos a la cuenta B, y ambas cuentas se encuentran en diferentes fragmentos. En este caso, se requiere comunicación entre fragmentos, lo que puede reducir la eficiencia del procesamiento de transacciones.
Hay dos enfoques principales para resolver este problema:
Sincronización de Fragmentación ) Synchronous (: También conocido como Acoplamiento Cercano ) Tight Coupling (. Cada vez que se realiza una transacción entre fragmentos, los bloques relacionados ocurren simultáneamente y los nodos de fragmento colaboran para ejecutar la transacción.
Fragmentación Asíncrona)Asynchronous(: También conocida como Acoplamiento Suelto)Loosely Coupling(. Este enfoque tiene un uso más amplio, como NEAR, Ethereum, Cosmos, Kadena, entre otros. El mayor desafío es garantizar la atomicidad de las transacciones.
![Explicación detallada de la nueva cadena pública Shardeum: otra posibilidad de fragmentación])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-6e8d3331d7d68cb512eb2eb47bd9064d.webp(
Exploración y Prueba de la Fragmentación
Vamos a revisar varias soluciones de tecnología de fragmentación de conocidas cadenas de bloques públicas para explorar la innovación de Shardeum.
) Cálculo de Fragmentación
Zilliqa es una de las primeras plataformas de contratos inteligentes que intentó la fragmentación. Utiliza un enfoque de fragmentación computacional, dividiendo el trabajo de validar transacciones en diferentes fragmentos. Sin embargo, dado que cada nodo aún recibe todas las transacciones y actualiza todos los estados de las cuentas, el ancho de banda de la red y las operaciones de almacenamiento siguen siendo cuellos de botella.
estado estático de fragmentación
Un método de fragmentación más general es dividir el espacio de direcciones de las cuentas en fragmentos de tamaño fijo y asignar nodos a diferentes fragmentos. Plataformas como Near, Elrond y Harmony utilizan este método.
![Explicación detallada de la nueva cadena de bloques Shardeum: otra posibilidad de fragmentación]###https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-4227a2e49f76cd01b23d7b5398e51a3c.webp(
)# La idea de fragmentación de datos de Ethereum
Ethereum planea implementar fragmentación de datos para aumentar la disponibilidad. Una opción es la fragmentación basada en "disponibilidad de datos", utilizando "muestras de disponibilidad de datos" para confirmar que todos los datos están disponibles. Otra opción es agregar funciones adicionales a cada fragmento, haciéndolo más parecido a la red principal actual de Ethereum.
Harmony
Harmony adopta un método estándar de Fragmentación, teniendo una cadena de baliza que coordina múltiples fragmentos. Utiliza el mecanismo de prueba de participación efectiva ###EPoS( y tecnología de fragmentación aleatoria segura, distribuyendo los tokens apostados por grandes tenedores en múltiples fragmentos, evitando que un solo fragmento sea atacado.
)# Elrond
Elrond utiliza fragmentación de estado adaptable, ajustando dinámicamente la cantidad de fragmentos. Emplea un mecanismo de consenso de prueba de participación seguro y logra una determinación rápida de transacciones entre fragmentos a través de la cadena meta ###.
(# Cerca
Near presentó el protocolo Nightshade ), modelando el sistema como una única cadena de bloques y realizando la fragmentación a nivel de bloque. No tiene cadenas de fragmentación, sino que todos los productores y validadores de bloques están construyendo una cadena principal.
![Explicación detallada de la nueva cadena de bloques Shardeum: otra posibilidad de Fragmentación]###https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-21183f66edba6389ed99a8c668bb88d6.webp(
Shardeum y Fragmentación de Estado Dinámico
Shardeum propuso dos soluciones novedosas para abordar las limitaciones de la tecnología de Fragmentación existente:
) consenso a nivel de transacciones
Shardeum combina prueba de número legal ( PoQ ) y prueba de participación ### PoS (, completando el consenso a nivel de transacción en lugar de a nivel de bloque. Esto permite procesar transacciones simultáneamente a través de la fragmentación, eliminando la complejidad necesaria para asegurar el procesamiento atómico.
) expansión lineal
Shardeum utiliza fragmentación de estado dinámica, permitiendo que cada nodo tenga rangos de direcciones diferentes y superpuestos. Este enfoque tiene una complejidad mayor, pero logra una verdadera escalabilidad lineal.
Shardeum actualmente tiene 10 fragmentaciones, cada fragmentación con 128 nodos, un total de 1280 nodos. Se espera que la red principal se lance en el cuarto trimestre de 2022. En la red de prueba Liberty 2.0, Shardeum ha demostrado una capacidad de 100 TPS.
Conclusión
Una verdadera fragmentación y una blockchain escalable necesitan ser construidas desde cero. De igual manera, una comunidad fuerte requiere esfuerzo continuo. Después del lanzamiento de la red de prueba de Shardeum, ha recibido una atención amplia, aunque también enfrenta cuestionamientos, pero creemos que el camino hacia el progreso siempre es tortuoso.
Como dice el antiguo proverbio, "El país tiene seis funciones, y cientos de oficios se ocupan de una de ellas. Algunos se sientan a discutir la teoría, otros actúan en consecuencia". Jsquare espera que más constructores se unan a la exploración de la descentralización y la fragmentación. Creemos que solo cuando se adopte ampliamente Web3, las cadenas de bloques públicas descentralizadas de alta calidad y alto rendimiento podrán destacar. Aquellas comunidades que han pasado por cuestionamientos, discusiones y repetidas demostraciones, podrán avanzar más en el camino de la descentralización.
![Explicación detallada de la nueva cadena de bloques Shardeum: Fragmentación como otra posibilidad]###https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-d20b7d1dbc15c9f665151aba3a8d52de.webp(
![Explicación detallada de la nueva cadena pública Shardeum: otra posibilidad de fragmentación])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-93daeddd2b8a13824f6237ed7fd61163.webp(
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Lonely_Validator
· hace17h
v神 no dice nada y nadie sabe qué hacer
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HodlBeliever
· hace17h
Sigue siendo el fundamento quien lo dice. Mantener durante 2000 días, solo creo en el Valor intrínseco.
Ethereum a Shardeum: la evolución e innovación de la fragmentación
Exploración de la tecnología de fragmentación: el camino innovador de Ethereum a Shardeum
El 15 de septiembre de 2022, Ethereum completó la esperada fusión (Merge). Esta actualización transformó Ethereum de un mecanismo de prueba de trabajo (PoW) a un mecanismo de prueba de participación (PoS), pero no trajo directamente una mayor escalabilidad, seguridad y sostenibilidad. Lograr estos objetivos requiere soluciones más integrales, que incluyan una red principal con capacidad de fragmentación y soluciones Layer2 que mejoren la escalabilidad.
La fragmentación es una solución de escalabilidad en el contexto de la trilema de escalabilidad. Divide los nodos en la red en grupos más pequeños, que manejan diferentes conjuntos de transacciones y logran el procesamiento en paralelo. Al distribuir la carga de procesar los datos de toda la red, la fragmentación puede aumentar la eficiencia del procesamiento, similar a cómo las tiendas añaden más cajas de pago para reducir el tiempo de espera.
Aunque el principio de la fragmentación es simple y directo, aún enfrenta numerosos desafíos en el proceso de implementación. Este artículo revisará la dirección de desarrollo y las dificultades de la tecnología de fragmentación, trazando un mapa de ruta para los exploradores de fragmentación. Al mismo tiempo, mediante la comparación de las soluciones de fragmentación existentes, identificaremos problemas comunes y propondremos una nueva dirección de exploración: Shardeum y fragmentación dinámica.
Sobre "Fragmentación"
Desde Ethereum como punto de referencia, podemos dividir los métodos de escalabilidad de blockchain en dos grandes categorías:
Escalado Vertical(Vertical Scaling): Se logra mejorando el rendimiento del hardware existente del sistema. Este método es simple y efectivo, adecuado para escenarios sensibles a la latencia, pero limitará el grado de descentralización de la red.
Escalado Horizontal(Horizontal Scaling): Hay principalmente tres enfoques:
Estas ideas de escalabilidad no existen de forma aislada, cada solución busca un equilibrio dentro del triángulo de imposibilidad, combinándose con el diseño de mecanismos de incentivos económicos para lograr un equilibrio efectivo a nivel macro y micro.
Para discutir la "Fragmentación", necesitamos revisar desde cero algunas cuestiones clave:
Fragmentación de red (Network Sharding )
La fragmentación de la red se refiere a dividir la red blockchain en fragmentos, permitiendo que cada fragmento procese transacciones en la cadena y compita por el derecho a llevar la contabilidad. El principal desafío es que, a medida que los nodos se dividen en diferentes fragmentos, la dificultad y el costo para los atacantes disminuyen significativamente.
Las soluciones suelen consistir en construir un cierto grado de aleatoriedad imparcial, minimizando así la probabilidad de éxito del atacante. Por ejemplo, Ethereum selecciona aleatoriamente un validador de un fragmento cada 6.4 minutos y realiza rotaciones.
Sin embargo, la aleatoriedad en la blockchain es en sí misma un tema desafiante. Muchos diseños existentes han desarrollado cadenas separadas para mantener toda la red, como la cadena Beacon de Ethereum y Near, la cadena Relay de PolkaDot, y el Cosmos Hub de Cosmos.
Transacción Fragmentación (
La fragmentación de transacciones se refiere a establecer reglas que determinan a qué fragmentos se asignan las transacciones. El modelo de libro mayor de la cadena de bloques afectará el desarrollo de la fragmentación de transacciones.
Actualmente existen dos tipos principales de métodos de contabilidad:
Modelo UTXO: Su representante típico es Bitcoin. En el modelo UTXO, la fragmentación de transacciones requiere comunicación entre fragmentos. Una posible forma es utilizar funciones hash para asignar transacciones a diferentes fragmentos.
Modelo de cuenta/saldo: Representa como Ethereum. Siempre que se fragmenten las transacciones según la dirección del remitente, se puede garantizar que múltiples transacciones de la misma cuenta se procesen en la misma fragmentación, evitando eficazmente el doble gasto. Por lo tanto, la mayoría de las blockchains que utilizan tecnología de fragmentación adoptan un sistema de libro mayor de cuentas.
) Estado Fragmentación ###State Sharding (
La fragmentación del estado se refiere a cómo se distribuyen los datos de la blockchain en diferentes fragmentos para su almacenamiento. Este es el mayor desafío de la tecnología de fragmentación, ya que bajo el mecanismo de fragmentación, las transacciones se procesan en diferentes fragmentos según la dirección, y el estado solo se almacena en el fragmento correspondiente a su dirección.
El principal desafío es manejar las transacciones de )Cross-Sharding( entre fragmentos. Por ejemplo, cuando la cuenta A transfiere fondos a la cuenta B, y ambas cuentas se encuentran en diferentes fragmentos. En este caso, se requiere comunicación entre fragmentos, lo que puede reducir la eficiencia del procesamiento de transacciones.
Hay dos enfoques principales para resolver este problema:
Sincronización de Fragmentación ) Synchronous (: También conocido como Acoplamiento Cercano ) Tight Coupling (. Cada vez que se realiza una transacción entre fragmentos, los bloques relacionados ocurren simultáneamente y los nodos de fragmento colaboran para ejecutar la transacción.
Fragmentación Asíncrona)Asynchronous(: También conocida como Acoplamiento Suelto)Loosely Coupling(. Este enfoque tiene un uso más amplio, como NEAR, Ethereum, Cosmos, Kadena, entre otros. El mayor desafío es garantizar la atomicidad de las transacciones.
![Explicación detallada de la nueva cadena pública Shardeum: otra posibilidad de fragmentación])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-6e8d3331d7d68cb512eb2eb47bd9064d.webp(
Exploración y Prueba de la Fragmentación
Vamos a revisar varias soluciones de tecnología de fragmentación de conocidas cadenas de bloques públicas para explorar la innovación de Shardeum.
) Cálculo de Fragmentación
Zilliqa es una de las primeras plataformas de contratos inteligentes que intentó la fragmentación. Utiliza un enfoque de fragmentación computacional, dividiendo el trabajo de validar transacciones en diferentes fragmentos. Sin embargo, dado que cada nodo aún recibe todas las transacciones y actualiza todos los estados de las cuentas, el ancho de banda de la red y las operaciones de almacenamiento siguen siendo cuellos de botella.
estado estático de fragmentación
Un método de fragmentación más general es dividir el espacio de direcciones de las cuentas en fragmentos de tamaño fijo y asignar nodos a diferentes fragmentos. Plataformas como Near, Elrond y Harmony utilizan este método.
![Explicación detallada de la nueva cadena de bloques Shardeum: otra posibilidad de fragmentación]###https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-4227a2e49f76cd01b23d7b5398e51a3c.webp(
)# La idea de fragmentación de datos de Ethereum
Ethereum planea implementar fragmentación de datos para aumentar la disponibilidad. Una opción es la fragmentación basada en "disponibilidad de datos", utilizando "muestras de disponibilidad de datos" para confirmar que todos los datos están disponibles. Otra opción es agregar funciones adicionales a cada fragmento, haciéndolo más parecido a la red principal actual de Ethereum.
Harmony
Harmony adopta un método estándar de Fragmentación, teniendo una cadena de baliza que coordina múltiples fragmentos. Utiliza el mecanismo de prueba de participación efectiva ###EPoS( y tecnología de fragmentación aleatoria segura, distribuyendo los tokens apostados por grandes tenedores en múltiples fragmentos, evitando que un solo fragmento sea atacado.
)# Elrond
Elrond utiliza fragmentación de estado adaptable, ajustando dinámicamente la cantidad de fragmentos. Emplea un mecanismo de consenso de prueba de participación seguro y logra una determinación rápida de transacciones entre fragmentos a través de la cadena meta ###.
(# Cerca
Near presentó el protocolo Nightshade ), modelando el sistema como una única cadena de bloques y realizando la fragmentación a nivel de bloque. No tiene cadenas de fragmentación, sino que todos los productores y validadores de bloques están construyendo una cadena principal.
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Shardeum y Fragmentación de Estado Dinámico
Shardeum propuso dos soluciones novedosas para abordar las limitaciones de la tecnología de Fragmentación existente:
) consenso a nivel de transacciones
Shardeum combina prueba de número legal ( PoQ ) y prueba de participación ### PoS (, completando el consenso a nivel de transacción en lugar de a nivel de bloque. Esto permite procesar transacciones simultáneamente a través de la fragmentación, eliminando la complejidad necesaria para asegurar el procesamiento atómico.
) expansión lineal
Shardeum utiliza fragmentación de estado dinámica, permitiendo que cada nodo tenga rangos de direcciones diferentes y superpuestos. Este enfoque tiene una complejidad mayor, pero logra una verdadera escalabilidad lineal.
Shardeum actualmente tiene 10 fragmentaciones, cada fragmentación con 128 nodos, un total de 1280 nodos. Se espera que la red principal se lance en el cuarto trimestre de 2022. En la red de prueba Liberty 2.0, Shardeum ha demostrado una capacidad de 100 TPS.
Conclusión
Una verdadera fragmentación y una blockchain escalable necesitan ser construidas desde cero. De igual manera, una comunidad fuerte requiere esfuerzo continuo. Después del lanzamiento de la red de prueba de Shardeum, ha recibido una atención amplia, aunque también enfrenta cuestionamientos, pero creemos que el camino hacia el progreso siempre es tortuoso.
Como dice el antiguo proverbio, "El país tiene seis funciones, y cientos de oficios se ocupan de una de ellas. Algunos se sientan a discutir la teoría, otros actúan en consecuencia". Jsquare espera que más constructores se unan a la exploración de la descentralización y la fragmentación. Creemos que solo cuando se adopte ampliamente Web3, las cadenas de bloques públicas descentralizadas de alta calidad y alto rendimiento podrán destacar. Aquellas comunidades que han pasado por cuestionamientos, discusiones y repetidas demostraciones, podrán avanzar más en el camino de la descentralización.
![Explicación detallada de la nueva cadena de bloques Shardeum: Fragmentación como otra posibilidad]###https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-d20b7d1dbc15c9f665151aba3a8d52de.webp(
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![Explicación detallada de la nueva cadena pública Shardeum: otra posibilidad de fragmentación])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-d5254a1f137b64c6ce1a1f4033286822.webp(