Sharding – giải pháp mở rộng sức mạnh xử lí của Ethereum

Bạn đã bao giờ nghe nói về sharding trong Ethereum chưa? Nếu chưa, bạn đang bỏ lỡ một trong những giải pháp hứa hẹn nhất cho thách thức lớn nhất của Ethereum và blockchain nói chung. Trong blog này, hãy cùng BlockchainWork đi sâu vào khái niệm sharding, cách thức hoạt động và lý do tại sao nó lại quan trọng đối với sự phát triển và khả năng mở rộng của Ethereum. 

Tổng quan về lí do ra đời Sharding 

Mạng Ethereum đã nhận được rất nhiều sự chú ý trong thời kỳ bùng nổ tiền điện tử vào cuối năm 2017 và đầu năm 2018. Tuy nhiên, khối lượng giao dịch lớn đã gây căng thẳng đáng kể cho mạng, dẫn đến thời gian xử lý chậm. Với khả năng xử lý 7-15 giao dịch mỗi giây hiện tại, Ethereum thua xa khả năng xử lý của các hệ thống thanh toán lớn như VISA, có thể xử lý tới 56.000 giao dịch mỗi giây. 

Khả năng mở rộng là một thách thức nổi tiếng trong thế giới blockchain và người sáng tạo Ethereum Vitalik Buterin đã giải quyết vấn đề này trong bài đăng trên blog Ethereum năm 2015 của mình, Vitalik’s Research and Ecosystem Update. Sau nhiều năm thảo luận và nghiên cứu, Buterin đã trình bày bằng chứng về khái niệm sharding vào tháng 4 năm 2018, đây được coi là một giải pháp tiềm năng để cải thiện khả năng mở rộng của mạng Ethereum.

Thuật ngữ “sharding” bắt nguồn từ từ “shard”, có nghĩa là một mảnh vỡ. Khái niệm này đã được sử dụng từ lâu trong lĩnh vực cơ sở dữ liệu, đề cập đến việc phân phối tải cơ sở dữ liệu bằng cách phân phối dữ liệu cho nhiều cơ sở dữ liệu. 

Trong Ethereum, sharding liên quan đến việc chia các nút xác thực thành các nhóm được gọi là “phân đoạn” và mỗi chuỗi phân đoạn xử lý các giao dịch và trạng thái liên quan. Vào mùa hè năm 2018, sau khi bằng chứng về khái niệm cho sharding được trình bày, người ta đã đề xuất tiến hành di chuyển sang thuật toán đồng thuận Proof-of-Stake có tên là Casper, được lên kế hoạch tách biệt với sharding. Kế hoạch ban đầu là triển khai quản lý phân đoạn dưới dạng hợp đồng thông minh trên chuỗi khối Proof-of-Work hiện tại và dần dần chuyển thuật toán đồng thuận, nhưng sau đó đã quyết định giới thiệu sharding trong chuỗi khối Ethereum 2.0 mới, thuật toán này sẽ ngay lập tức chuyển sang Proof-of-Stake. Ethereum 2.0 là một cuộc đại tu lớn của Ethereum hiện tại, bao gồm các cải tiến đối với Máy ảo Ethereum (EVM).

>> Xem thêm: Ethererum là gì? Giải thích và minh họa Ethereum dễ hiểu

Sharding trong Ethereum 2.0

Cùng với sharding và Casper, Ethereum 2.0 có vô số cải tiến đã được lên kế hoạch. Tuy nhiên, hai thành phần này gắn bó chặt chẽ với nhau và sẽ mang lại những sửa đổi đáng kể cho chuỗi khối Ethereum. 

Vitalik đã tweet về sharding và khi được yêu cầu đọc thêm tài liệu về nó nửa năm sau, anh ấy trả lời “Nó vẫn còn bị phân mảnh.” Kể từ tháng 11 năm 2018, thông tin về sharding vẫn còn rời rạc. Để truy cập vào các tài liệu gốc, bạn có thể tham khảo danh sách tài liệu sharding trên GitHub.

Sharding introduction R&D compendium ethereum/wiki Wiki – GitHub

Chúng ta hãy xem bức tranh toàn cảnh về cách blockchain sẽ thay đổi trong Ethereum 2.0 tại hình minh hoạ sau đây.

Chuỗi khối Ethereum 2.0

Ethereum 2.0 bao gồm nhiều chuỗi khối khác nhau, bao gồm Chuỗi Beacon và Chuỗi phân đoạn (Shard chain), dẫn đến một sự thay đổi đáng kể so với cấu trúc chuỗi khối đơn lẻ hiện tại. 

Chuỗi khối Proof of Work (PoW) hiện tại và chuỗi beacon Proof of Stake (PoS) được kết nối với nhau và có vẻ như chuỗi khối ban đầu sẽ không bị hủy bỏ đột ngột. Khi Ethereum 2.0 triển khai PoS làm thuật toán đồng thuận, các nút xác minh phải gửi 32 ETH làm cổ phần để tham gia nhóm các nút xác minh. Các nút này được xáo trộn định kỳ và được gán ngẫu nhiên cho các phân đoạn để đảm bảo tính ổn định của hệ thống. Mỗi phân đoạn vận hành chuỗi khối riêng của nó, được gọi là chuỗi phân đoạn. 

Đầu tiên, một khối được đề xuất cho chuỗi beacon, nơi nó được phê duyệt bởi một ủy ban gồm các nút xác minh được gọi là Committee. Khối được phê duyệt sau đó được tích hợp vào chuỗi beacon. Thông tin chuỗi beacon này cũng được truyền định kỳ đến chuỗi phân đoạn. 

Thông số kỹ thuật Ethereum 2.0 bao gồm Casper và sharding kết luận rằng “khoảng 60% thông số kỹ thuật đã được hoàn thành” và các cuộc thảo luận về chủ đề này sẽ tiếp tục. Công nghệ này nhằm nâng cao khả năng xử lý của mạng bằng cách phân chia trách nhiệm giữa các thành phần khác nhau và cho phép xử lý song song thông qua việc sử dụng các chuỗi bên.

Thách thức của sharding

Sharding có khả năng cách mạng hóa khả năng xử lý của Ethereum, nhưng nó cũng đưa ra một số thách thức. Phân cấp là một khía cạnh quan trọng của Ethereum và nhiều loại tiền điện tử, chuỗi khối và nền tảng ứng dụng phi tập trung khác. Nó đảm bảo rằng mạng không bị kiểm soát bởi một tổ chức hoặc cá nhân. Tuy nhiên, một số chuyên gia đã bày tỏ lo ngại rằng việc giới thiệu Proof of Stake (PoS) và sharding trong Ethereum sẽ dẫn đến việc tập trung hóa mạng. 

Nhìn lại sự ra đời của Bitcoin, rõ ràng là tính phi tập trung là một yếu tố quan trọng trong sự thành công của các loại tiền kỹ thuật số này. Do đó, điều quan trọng là phải xem xét cẩn thận tác động tiềm năng của công nghệ mới như sharding và PoS đối với việc phân cấp tổng thể của mạng Ethereum. Điều cần thiết là đạt được sự cân bằng giữa việc cải thiện sức mạnh xử lý và duy trì tính toàn vẹn của mạng như một hệ thống phi tập trung.

Tương lai của sharding

Tương lai của sharding trong công nghệ chuỗi khối là rất hứa hẹn. Sharding có khả năng cải thiện đáng kể khả năng mở rộng, hiệu quả và hiệu suất tổng thể của mạng chuỗi khối bằng cách chia mạng thành các phần hoặc phân đoạn nhỏ hơn, dễ quản lý hơn. Điều này có thể giúp giảm tắc nghẽn trên mạng, tăng tốc độ xử lý giao dịch và cho phép nhiều người dùng tham gia vào mạng hơn. 

Trong trường hợp của Ethereum, việc tích hợp sharding được coi là một bước quan trọng. Bản nâng cấp Ethereum 2.0, bao gồm sharding, dự kiến sẽ mang lại một số cải tiến đáng kể cho mạng, bao gồm xử lý giao dịch nhanh hơn, phí thấp hơn và tăng cường bảo mật. Khi việc sử dụng công nghệ chuỗi khối tiếp tục phát triển, có khả năng sharding sẽ ngày càng trở nên quan trọng. 

Ngoài Ethereum, các nền tảng blockchain khác cũng đang khám phá việc sử dụng sharding và dự kiến công nghệ này sẽ đóng một vai trò quan trọng trong sự phát triển của các mạng blockchain trong tương lai. 

Nhìn chung, tương lai của sharding có vẻ tươi sáng và được kỳ vọng sẽ đóng một vai trò quan trọng trong sự phát triển của công nghệ chuỗi khối, giúp cải thiện khả năng mở rộng và hiệu suất của nó, đồng thời cho phép áp dụng rộng rãi các giải pháp dựa trên chuỗi khối. Hy vọng bài viết trên hữu ích với các bạn và hẹn các bạn ở những bài viết sau thú vị hơn. 

BlockchainWork biên dịch

Nguồn: Blockchain101

• Tìm hiểu thêm về BlockchainWork tại website: https://blockchainwork.net/
• Ứng viên nắm bắt cơ hội việc làm tại đây: https://blockchainwork.net/candidate-signup
• Nhà tuyển dụng kết nối các tài năng trẻ tại đây: https://blockchainwork.net/employer-signup

>> Có thể bạn quan tâm: 

• Proof of Stake (PoS) là gì?
• Stablecoin là gì?
• Solidity là gì?