BCGAME - Bônus diário grátis de 5BTC!Desde sua origem em 2009, a tecnologia Blockchain teve um desenvolvimento significativo. Nesse período, Satoshi Nakamoto apresentou o Bitcoin como uma alternativa descentralizada aos sistemas financeiros tradicionais, com o intuito de oferecer uma opção segura e transparente.
O Bitcoin alcançou esse objetivo utilizando a tecnologia de Ledger Distribuído (DLT) e a própria Blockchain, o que permitiu que a rede alcançasse consenso sem a necessidade de uma autoridade centralizada. Contudo, com o aumento de usuários e transações, a rede começou a enfrentar desafios relacionados à velocidade e escalabilidade.
Por sua vez, a rede Ethereum propôs uma solução para o problema de escalabilidade do Bitcoin ao implementar uma série de melhorias. Uma das mais notáveis foi a transição do mecanismo de consenso de proof of work (PoW) para proof of stake (PoS), similarmente ao utilizado pelo Bitcoin.
Essa mudança, conhecida como Merge, combinou a camada de execução original do Ethereum com a nova camada de consenso PoS. Esta transição do PoW para o PoS resultou em uma diminuição de 99,95% no consumo de energia do Ethereum, abordando um dos principais problemas dos sistemas blockchain baseados em PoW.
Entretanto, os esforços do Ethereum para melhorar a escalabilidade não se limitam a isso. A rede está em processo de desenvolvimento de atualizações que incluem o sharding, uma técnica destinada a aumentar ainda mais a capacidade e escalabilidade das transações. Mas o que é exatamente o sharding no contexto da tecnologia blockchain, e especificamente no Ethereum?
Neste artigo, vamos discutir:
O que é Sharding Database?
O conceito de Sharding Database remonta aos sistemas de gerenciamento de banco de dados dos anos 1980. Na época, “SHARD” era um acrônimo para “System for Highly Available Replicated Data”, um produto de banco de dados daquele período.
Curiosamente, a palavra “shard” também significa “um pedaço pequeno de algo maior”, e é justamente essa a função do sharding na tecnologia blockchain: segmentar uma rede blockchain em partes menores e gerenciáveis, conhecidas como shards. Cada shard opera com um conjunto único de dados transacionais, processando simultaneamente transações na rede.
Essa segmentação da rede blockchain em múltiplos shards permite o processamento paralelo de transações, o que melhora a latência e amplia a capacidade de escalabilidade. Isso resulta em uma redução da carga computacional na rede, permitindo que mais transações sejam processadas em um intervalo de tempo mais curto.
No contexto do Ethereum, a implementação do sharding é vista como uma solução para um dos seus maiores desafios: as elevadas taxas de gás. O termo “gás” refere-se ao custo necessário para processar uma transação na rede Ethereum. Com a implementação do sharding, espera-se uma diminuição na competição pelos recursos da rede, o que consequentemente reduziria as taxas de gás.
Atualmente, a rede Ethereum tem capacidade para processar aproximadamente 13 transações por segundo (TPS). Com a adoção do sharding, estima-se que a capacidade de processamento do Ethereum possa alcançar até 100.000 TPS. Embora o valor exato possa variar até que o sharding seja completamente integrado à rede, esta é uma melhoria significativa em comparação com a capacidade atual.
Como o sharding funciona?
Para entender o sharding, é essencial compreender o papel dos nós em uma rede blockchain. Os nós são computadores que armazenam e distribuem dados transacionais, sendo fundamentais para o funcionamento da rede.
Na Ethereum, que atualmente utiliza o mecanismo de consenso proof of work (PoW), todos os nós processam cada transação da rede. Isso acarreta desafios de escalabilidade com o aumento do volume de transações.
O sharding transforma essa dinâmica ao dividir os nós da rede em grupos denominados shard chains. Cada shard chain gerencia um subconjunto específico de transações, permitindo o processamento paralelo. Essas shard chains interagem umas com as outras para alcançar consenso e validar blocos de dados transacionais.
No caso do Ethereum, a abordagem para o sharding envolve o uso de danksharding, uma técnica mais avançada. Nesse sistema, o Ethereum será composto por 64 databases interligados, e as transações serão processadas de forma simultânea e paralela em cada shard. Cada shard será supervisionado por um comitê de 128 validadores, encarregados de propor e validar blocos a cada 12 segundos.
Por que o Sharding é importante no blockchain?
A importância do sharding na tecnologia blockchain vai além do aprimoramento da escalabilidade. Esta abordagem também tem implicações significativas para a descentralização. O sharding permite a inclusão de mais nós na rede, contribuindo para um aumento na descentralização e na distribuição equitativa do poder. Essa expansão na participação dos nós também pode fortalecer a segurança, reduzindo a vulnerabilidade a falhas únicas em uma rede altamente descentralizada.
Contudo, o sharding traz desafios adicionais para a manutenção da descentralização. Dado que os nós em uma rede fragmentada são divididos em grupos menores, pode haver um risco maior de conluio e centralização dentro desses grupos.
Neste contexto, a Ethereum adota o danksharding, uma solução que promove maior aleatoriedade e diversidade entre os membros dos comitês. Essa estratégia visa mitigar as preocupações relacionadas à centralização.
O danksharding emprega uma técnica chamada amostragem de disponibilidade de dados, que permite à Ethereum verificar grandes volumes de dados por meio da análise de uma pequena parcela de nós. Esse método diminui as chances de manipulação de dados.
Em suma, o sharding representa um passo vital para a ampla adoção da tecnologia blockchain e para a solução de problemas de escalabilidade. Apesar de introduzir desafios próprios, sua implementação eficaz pode resultar em um desempenho aprimorado e em uma maior descentralização nas redes blockchain.
O que é Sharding no Ethereum?
No Ethereum, o sharding será implementado em conjunto com rollups de camada 2, ou contratos inteligentes, que processam e armazenam dados de transações de forma descentralizada. O sharding focará no processamento de transações, enquanto os rollups se concentrarão no armazenamento de dados de estado, proporcionando uma estrutura mais eficiente para a escalabilidade do Ethereum tanto on-chain quanto off-chain.
Embora ainda não haja um cronograma definitivo para a implementação completa do sharding no Ethereum, discussões iniciais apontaram para 2023 como um ano potencial para sua implementação, conforme informações divulgadas pela comunidade Ethereum em seu site oficial.
A equipe do Ethereum está em processo de finalizar os planos de sharding, buscando otimizar sua eficiência. O danksharding é uma das abordagens pioneiras nesse processo.
Atualmente, prevê-se que as primeiras shard chains serão inicialmente utilizadas para fornecer dados adicionais à rede, sem lidar diretamente com contratos e transações inteligentes. A expectativa é que essa abordagem, aliada aos rollups, resulte em um aumento substancial na escalabilidade.
Os rollups permitirão que os aplicativos descentralizados (DApps) consolidem transações em um único grupo, armazenem essas informações off-chain e criem provas criptográficas para serem enviadas ao blockchain. Quando combinados com shards que oferecem disponibilidade adicional de dados, essas técnicas poderão tornar possível alcançar até 100.000 TPS.
O objetivo final é desenvolver shards do Ethereum altamente funcionais que possam armazenar e executar código, bem como gerenciar transações. Cada shard deverá conter um conjunto exclusivo de saldos de contas e contratos inteligentes, necessitando de comunicação entre shards para transações inter-shard.
Embora essas funcionalidades adicionais ainda estejam em discussão e pesquisa na comunidade Ethereum, duas opções estão sendo consideradas. A primeira é eliminar completamente a execução de estado nos shards, deixando-os funcionar apenas como repositórios de armazenamento de dados. A segunda opção envolve tornar alguns shards “mais inteligentes”, adicionando funcionalidades específicas de execução a eles, enquanto os demais operam de maneira convencional.
Outra possibilidade é aguardar a implementação dos zero-knowledge SNARKs, um tipo de prova criptográfica que permite verificar a existência de transações sem revelar dados sobre elas. Isso poderia resolver o problema de comunicação entre shards, pois os zk-SNARKs facilitariam a verificação de transferências entre shards sem a necessidade de expor dados confidenciais.
O sharding tem grande potencial para revolucionar o Ethereum e o setor de blockchain como um todo, mas enfrenta desafios que precisam ser superados antes de sua implementação completa.
Operação de nó descentralizada
Com uma execução eficaz, o sharding pode melhorar significativamente o desempenho e a descentralização na rede Ethereum. Além disso, a operação descentralizada de nós em um Ethereum fragmentado é uma característica chave. Isso significa que qualquer pessoa pode executar um nó, evitando a centralização que pode ocorrer ao escalar com bancos de dados maiores. Os validadores não precisariam armazenar todos os dados de estado da rede, e técnicas como Rollups de conhecimento zero poderiam ser utilizadas para verificar a disponibilidade de dados na rede.
Maior participação
A implementação do sharding no Ethereum traz como um de seus benefícios a longo prazo um aumento significativo na participação. Com a capacidade de escalar a rede de forma gerenciável e segura, o objetivo é tornar possível a execução do Ethereum em dispositivos mais acessíveis, como laptops ou smartphones.
Esta mudança deverá tornar os clientes de execução, softwares essenciais para interagir com a rede Ethereum e acessar seus dados, muito mais acessíveis. Tal acessibilidade é esperada para atrair uma comunidade global de usuários mais ampla, reforçando a segurança e a descentralização da rede. Uma rede mais descentralizada minimiza substancialmente as chances de ataques ou falhas.
Desempenho e eficiência aprimorados
Em termos de desempenho e eficiência, o sharding promete aumentar significativamente a velocidade e o volume de transações do Ethereum. A expectativa é que o sharding possa elevar o número de transações por segundo na rede a níveis comparáveis a sistemas de pagamento concorrentes, como Visa ou PayPal, que processam milhares de transações por segundo.
O Sharding é seguro?
Quanto à segurança do sharding, esse é um aspecto crucial na implementação de atualizações de rede. A fragmentação em redes menores pode suscitar preocupações, como a possibilidade de ataques entre shards por atores mal-intencionados. Para enfrentar esses desafios, o protocolo Ethereum incorpora várias medidas de segurança, incluindo a amostragem aleatória de validadores e medidas preventivas contra transições de estado inválidas e dependências na ordenação de transações.
A Fundação Ethereum, junto com a comunidade, continua a pesquisar e desenvolver soluções para os desafios associados ao sharding. O objetivo é estabelecer uma rede que seja ao mesmo tempo segura, escalável e descentralizada.
Se bem-sucedida, a implementação do sharding no Ethereum tem o potencial de revolucionar negócios e indústrias, promovendo a adoção em massa e abrindo caminho para novos usos da tecnologia blockchain. Entre as possibilidades estão o aumento da eficiência, a criação de novas oportunidades em redes de valor compartilhado, cadeias de abastecimento globais e finanças descentralizadas.
Conclusão
O sharding no Ethereum representa um avanço significativo na evolução da tecnologia blockchain. Ao introduzir uma estrutura que permite a divisão da rede em múltiplos shards, o Ethereum busca resolver desafios críticos relacionados à escalabilidade, desempenho e eficiência. Esta inovação não apenas aumentará a capacidade de processamento de transações, aproximando-a dos grandes sistemas de pagamento existentes, mas também fomentará uma maior descentralização e segurança dentro da rede.
A implementação do sharding, juntamente com outras tecnologias como rollups de camada 2, representa um passo importante em direção a um Ethereum mais acessível e eficiente. Com a possibilidade de execução em dispositivos mais comuns, como laptops e smartphones, espera-se uma participação global mais ampla, reforçando a resiliência e a distribuição do poder dentro da rede.
Embora haja desafios inerentes à segurança e ao desempenho, a equipe da Ethereum, em conjunto com a comunidade, está empenhada em desenvolver soluções robustas para garantir a eficácia do sharding. Com esses esforços, o sharding no Ethereum tem o potencial de transformar a indústria de blockchain, promovendo a adoção em massa e abrindo novos horizontes para aplicativos descentralizados e finanças digitais.
Portanto, o sharding é mais do que uma mera atualização técnica; é um passo evolutivo crucial para o Ethereum e para o ecossistema blockchain como um todo. Sua implementação bem-sucedida pode abrir as portas para uma nova era de inovação, eficiência e oportunidades expansivas no mundo das criptomoedas e além.
