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¿Qué es Sharding? Explicando la solución de escalado de Ethereum

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Imagínate sentado en un gran auditorio escribiendo un examen con otras 500 personas. Digamos que hay 50 supervisores monitoreando y calificando los exámenes. Imagínese que cada uno de esos 500 exámenes tuvo que ser calificado por los 50 supervisores y la calificación de su examen fue el promedio de todos los puntajes. ¿Te imaginas cuánto tiempo tomaría para calificar todos los exámenes? No es un método escalable o factible de ninguna manera y solo se vuelve más difícil a medida que aumenta el número de estudiantes que escriben exámenes. Esto es similar a los desafíos enfrentados por el Blockchain de Ethereum ya que se vuelve más popular y se usa mucho para las transacciones.

Ahora imagine que, en lugar de que los 50 supervisores tengan que aprobar los exámenes de 500, ahora la responsabilidad se divide en secciones. Cada supervisor era responsable de calificar 10 exámenes solamente y la calificación que cada supervisor evaluaba era la calificación final para cada uno de los 10 estudiantes. Si el supervisor no estaba seguro de cómo debería calificarse una pregunta específica, el individuo consultaría con otros supervisores para obtener más información antes de calificar.

What are Ethereum Nodes And Sharding?

En pocas palabras, este es el problema actual con el blockchain de Ethereum y cómo Sharding puede resolver el problema de escalabilidad para permitir una mayor velocidad de transacción y una adopción más amplia.

El problema

La cadena de bloques de Ethereum actualmente requiere que todos los nodos en la red almacenen y procesen todas las transacciones que tienen lugar. En otras palabras, el problema con la cadena de bloques de Ethereum es que requiere nodos completos. Aunque este proceso proporciona una seguridad relativamente mayor ya que cada transacción debe ser procesada por cada nodo, este es un método muy intensivo y no escalable que la comunidad de desarrollo de Ethereum está actualizando.

What are Ethereum Nodes And Sharding?

Mientras mayor sea el número de nodos completos, más lenta y menos escalable será la cadena de bloques.

En su forma actual, el blockchain de Ethereum debe elegir satisfacer dos de los tres atributos a continuación de manera competente:

  1. Descentralización
  2. Escalabilidad
  3. Seguridad

El estado actual de la cadena de bloques de Ethereum cumple con los atributos primero y tercero, pero se sacrifica mucho en lo que respecta a la escalabilidad. Los tiempos han cambiado y la escalabilidad es una amenaza real para la adopción masiva, por lo que la comunidad de desarrolladores de Ethereum ha decidido que la decisión correcta aquí es sacrificar un poco de seguridad. Luego pueden escalar la cadena de bloques de manera eficiente aumentando la velocidad de transacción.

Sharding, en el sentido tradicional, es un tipo de partición que separa grandes bases de datos en partes más pequeñas y más rápidas llamadas fragmentos. Un fragmento por definición es solo una pequeña parte de algo completo.

What are Ethereum Nodes And Sharding?

Mayo de 2017: Ethereum tenía 25,000 nodos en comparación con los 7,000 de Bitcoin.

Cómo se relaciona con el blockchain de Ethereum es un concepto muy complicado y técnico. Este artículo simplifica enormemente el concepto, pero puede profundizar en la tecnología aquí. Implica dividir la red en muchas particiones diminutas llamadas fragmentos, y cada fragmento contiene datos de transacción independientes. Lo que la comunidad Ethereum está tratando de lograr con la implementación de Sharding es alejarse del requisito de nodo completo. La fusión se realizará exclusivamente en la capa de protocolo.

Con la implementación de Sharding, este problema se puede resolver haciendo que cada nodo almacene un subconjunto de datos y sea responsable de verificar ese conjunto particular de transacciones, en lugar de que todas las transacciones tengan lugar secuencialmente en el blockchain debido a la naturaleza no paralelizable del Máquina virtual de Ethereum (EVM).

What are Ethereum Nodes And Sharding?

Ethereum eligió seguir el paradigma de recibos para las comunicaciones entre fragmentos.

Cuando un nodo específico requiere información que no está almacenada en su propio bloque, encontrará el otro nodo que tiene la información que requiere. Esta es la premisa detrás de la comunicación cruzada.

Actualmente, el blockchain de Ethereum permite 8 transacciones por segundo (TPS) mientras que Sharding permitiría miles de TPS sin la necesidad de nodos completos, lo que también reduciría drásticamente el tamaño total del nodo. Sin embargo, el proceso no es infundado ya que los nodos son dependientes en lugar de independientes. Este es el sacrificio de seguridad que se requiere para aumentar la escalabilidad.

¿Por qué la Prueba de Participacion es crítica para Sharding?

Dicho esto, la falla de seguridad solo es inherente si Ethereum continúa utilizando un mecanismo de consenso de Prueba de trabajo. Dado que PoW depende del poder de hash, y debe haber una manera de desalentar a los malos actores de manipular la red con la mayoría de la potencia de hash, dado que los datos de transacción ahora están en fragmentos o piezas más pequeñas. En otras palabras, la posibilidad de un ataque de red aumenta dado que la potencia de hash para comprometer un fragmento dado es drásticamente menor que la potencia necesaria para comprometer toda la red.

En una cadena de bloques basada en PoW sin Sharding, un ‘ataque del 51%’ es casi inviable debido a la potencia de hash requerida y al costo total, que sería de miles de millones. Un hacker necesitaría el 51% del poder de hash total de la red para atacar la red y controlar un voto mayoritario.

Aquí es donde Proof-of-Stake resulta fundamental para garantizar un EVM completo que sea seguro, descentralizado y escalable. PoS le permitiría a Ethereum eliminar la habilidad de un atacante para concentrar el poder de hash en un solo fragmento, mediante el uso efectivo del muestreo aleatorio. Un sistema basado en la prueba de participacion (PoS) eliminaría la vulnerabilidad de seguridad que de otro modo estaría presente si Sharding se implementara bajo un sistema basado en la prueba de trabajo.

En una cadena de bloques basada en PoS con Sharding, los posibles atacantes no pueden elegir el fragmento en el que desean trabajar y no sabrán con qué fragmento se les asignará de antemano, lo que mitiga el riesgo de seguridad inherente con la implementación de Sharding.

Si tiene alguna pregunta sobre Sharding, no dude en comentar a continuación.

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