Entendendo o Sharding do Blockchain

O Harmony implementa o sharding de blockchain em três dimensões: estado, rede e transação. Essa abordagem de fragmentação multidimensional foi projetada para aumentar a escalabilidade e o desempenho. No sharding de estado, cada shard mantém seu próprio blockchain e banco de dados de estado, permitindo que os validadores em cada shard armazenem apenas uma fração do estado de toda a rede. Essa divisão garante que o blockchain possa ser dimensionado com o número de fragmentos, melhorando a eficiência do armazenamento e a velocidade de processamento.

O sharding de rede envolve a divisão da rede de validadores do Harmony em shards separados, cada um com seu próprio conjunto de validadores. Esses validadores trabalham em conjunto para chegar a um consenso e sincronizar os blocos em seu fragmento. Essa estrutura permite a comunicação eficiente e a obtenção de consenso entre os validadores, reduzindo a sobrecarga e a latência associadas a uma rede de blockchain única e monolítica.

O sharding de transações permite que o Harmony processe transações em paralelo em diferentes shards. Cada transação é atribuída a um fragmento específico, permitindo o processamento simultâneo e aumentando significativamente a taxa de transferência geral de transações da rede. Esse método garante que o Harmony possa lidar com um grande volume de transações sem comprometer a velocidade ou a eficiência.

O mecanismo de sharding do Harmony foi projetado para operar sem problemas, com transações entre shards facilitadas por meio de uma abordagem estruturada que garante eventual atomicidade. Isso significa que, apesar da separação dos shards, a rede garante que as transações entre shards sejam executadas de forma a evitar gastos duplos, assegurando consistência e integridade em toda a blockchain.

As épocas desempenham um papel crucial na estrutura de fragmentação do Harmony, marcando períodos durante os quais os comitês validadores de fragmentos permanecem inalterados. A transição entre épocas envolve a eleição de novos comitês de validação, garantindo que a rede permaneça dinâmica e segura. Essa rotação periódica de validadores entre os fragmentos aumenta a segurança e a descentralização, pois impede que um único grupo de validadores exerça influência indevida sobre a rede.

Os crosslinks funcionam como uma ponte entre as cadeias de fragmentos e a cadeia de beacons, garantindo que os blocos confirmados nas cadeias de fragmentos sejam reconhecidos e validados por toda a rede. Esses crosslinks não apenas endossam o status canônico dos blocos da cadeia de fragmentos, mas também desempenham um papel fundamental no registro das atividades do validador, que são essenciais para o cálculo da recompensa do bloco e para manter a integridade da rede.

Arquitetura totalmente dimensionável do Harmony

A arquitetura do Harmony foi projetada para ser totalmente dimensionável, abordando o trilema do blockchain ao alcançar um equilíbrio entre descentralização, segurança e dimensionamento. A arquitetura aproveita o sharding para distribuir a carga da rede em vários shards, cada um capaz de processar transações e manter seu próprio estado de forma independente. Esse design permite que o Harmony seja dimensionado linearmente à medida que o número de fragmentos aumenta, sem comprometer a segurança ou a descentralização.

A arquitetura dimensionável da rede é sustentada por um mecanismo de consenso robusto, o Fast Byzantine Fault Tolerance (FBFT), que garante tempos rápidos de confirmação de blocos e aumenta a taxa de transferência da rede. O FBFT é otimizado para desempenho, permitindo que o Harmony alcance a finalização do bloco em apenas alguns segundos, uma melhoria significativa em relação aos sistemas tradicionais de blockchain.

A arquitetura do Harmony também inclui um novo mecanismo de staking, o Effective Proof-of-Stake (EPoS), que foi projetado para reduzir a centralização e garantir uma distribuição justa de recompensas entre os validadores. O EPoS incentiva a participação ao permitir que validadores com quantidades variadas de tokens apostados contribuam para a segurança da rede, garantindo que nenhum validador ou grupo de validadores possa dominar a rede.

A infraestrutura da rede é construída sobre o protocolo peer-to-peer líder do setor, libp2p, que fornece uma camada de rede robusta e dimensionável. Essa escolha de tecnologia de rede garante que o Harmony possa lidar de forma eficiente com o alto volume de comunicação necessário para transações entre shards e entre shards, aumentando ainda mais a escalabilidade da rede.

A arquitetura do Harmony é complementada por um conjunto de ferramentas e protocolos para desenvolvedores projetados para facilitar a criação e a implantação de aplicativos descentralizados (dApps). Essas ferramentas, combinadas com a infraestrutura dimensionável do Harmony, proporcionam um ambiente propício para desenvolvedores que buscam criar dApps dimensionáveis e eficientes sem as limitações das plataformas tradicionais de blockchain.

Os princípios de design da arquitetura enfatizam a simplicidade, a modularidade e a preparação para o futuro, garantindo que o Harmony possa se adaptar aos avanços tecnológicos em evolução e às necessidades dos usuários. Essa abordagem com visão de futuro posiciona o Harmony como uma plataforma de blockchain dimensionável e versátil, capaz de suportar uma ampla gama de aplicativos e casos de uso.

O compromisso da Harmony com uma arquitetura totalmente escalável é evidente em seus esforços contínuos de pesquisa e desenvolvimento, que se concentram em aprimorar os recursos da rede e enfrentar os desafios associados à escalabilidade do blockchain. Por meio da inovação contínua e do envolvimento da comunidade, a Harmony tem como objetivo ampliar os limites do que é possível no espaço do blockchain, impulsionando a adoção de tecnologias descentralizadas em vários setores.

Explicação do sharding aleatório seguro

A fragmentação aleatória segura é a pedra angular da abordagem da Harmony para obter um blockchain escalável e seguro. Essa técnica envolve a atribuição aleatória e o embaralhamento de validadores em diferentes fragmentos, garantindo que a rede permaneça segura contra possíveis ataques baseados em fragmentos. A aleatoriedade usada no processo de sharding é gerada por meio de um algoritmo de geração de aleatoriedade distribuída, que é imprevisível, imparcial, verificável e dimensionável.

A segurança do processo de sharding do Harmony é aprimorada ainda mais pelo uso de Verifiable Random Functions (VRFs) e Verifiable Delay Functions (VDFs), que oferecem garantias criptográficas para a aleatoriedade usada na atribuição de validadores. Isso garante que os invasores não possam prever ou manipular a atribuição de validadores aos fragmentos, mantendo a integridade e a segurança da rede.

O mecanismo de sharding aleatório seguro do Harmony também inclui um processo conhecido como resharding, que reatribui periodicamente validadores a diferentes shards. Esse processo é conduzido de maneira não interruptiva, usando a "Regra do Cuco" para garantir que a rede permaneça resiliente contra adversários bizantinos de adaptação lenta. O resharding aumenta a segurança da rede, impedindo que os invasores estabeleçam uma presença persistente em um único fragmento.

O uso de sharding aleatório seguro permite que o Harmony mantenha um alto grau de descentralização e segurança, mesmo quando a rede é dimensionada. Ao garantir que os validadores sejam distribuídos de forma uniforme e aleatória entre os fragmentos, o Harmony reduz os riscos associados à centralização e aumenta a segurança geral da blockchain.

O sharding aleatório seguro também desempenha um papel fundamental na facilitação de transações eficientes entre shards. Ao garantir que os fragmentos sejam compostos por validadores selecionados aleatoriamente, o Harmony permite uma comunicação contínua e segura entre os fragmentos, possibilitando a execução eficiente de transações entre fragmentos sem comprometer a segurança da rede.

A implementação da fragmentação aleatória segura do Harmony representa um avanço significativo na tecnologia de blockchain, abordando os principais desafios associados à escalabilidade e à segurança. Por meio dessa abordagem inovadora, a Harmony é capaz de oferecer uma plataforma de blockchain escalável, segura e descentralizada que é adequada para uma ampla gama de aplicativos e casos de uso.

Destaques

• O Harmony implementa o sharding de blockchain em três dimensões: estado, rede e transação, aprimorando a escalabilidade e o desempenho ao permitir o processamento paralelo e o armazenamento reduzido por validador.
• O sharding de estado divide o blockchain e o banco de dados de estado em shards, com cada shard mantendo sua própria cadeia, permitindo que os validadores armazenem apenas uma fração do estado total da rede.
• O sharding de rede organiza os validadores em shards separados, otimizando o consenso e a sincronização de blocos dentro dos shards e facilitando a comunicação eficiente entre shards.
• O sharding de transações atribui transações a shards específicos para processamento paralelo, aumentando significativamente a taxa de transferência e a eficiência das transações da rede.
• A arquitetura do Harmony foi projetada para total escalabilidade, aproveitando o sharding, um mecanismo de consenso robusto (FBFT) e um novo mecanismo de staking (EPoS) para equilibrar descentralização, segurança e escalabilidade.
• O sharding aleatório seguro garante a atribuição aleatória e o embaralhamento de validadores em shards, usando métodos criptográficos (VRFs e VDFs) para proteger contra ataques baseados em shards e manter a integridade da rede.
• A combinação desses fundamentos técnicos permite que o Harmony forneça uma plataforma dimensionável, segura e descentralizada, adequada a uma ampla gama de aplicativos e serviços descentralizados.