Понимание шардинга в Blockchain

Harmony реализует шардинг блокчейна в трех измерениях: состояние, сеть и транзакция. Этот многомерный подход к шардингу разработан для повышения масштабируемости и производительности. При шардинге состояний каждый шард поддерживает свой собственный блокчейн и базу данных состояний, позволяя валидаторам в каждом шарде хранить лишь часть состояния всей сети. Такое разделение гарантирует, что блокчейн может масштабироваться с увеличением количества шардов, повышая эффективность хранения и скорость обработки данных.

Разделение сети включает в себя разделение сети валидаторов Harmony на отдельные шарды, каждый из которых имеет свой собственный набор валидаторов. Эти валидаторы работают в тесном контакте, чтобы достичь консенсуса и синхронизировать блоки в пределах своего шарда. Такая структура обеспечивает эффективную связь и достижение консенсуса между валидаторами, снижая накладные расходы и задержки, связанные с единой, монолитной сетью блокчейн.

Разделение транзакций позволяет Harmony обрабатывать транзакции параллельно на разных уровнях. Каждая транзакция назначается на определенный шард, что обеспечивает одновременную обработку и значительно повышает общую пропускную способность сети. Этот метод гарантирует, что Harmony сможет обрабатывать большое количество транзакций без ущерба для скорости и эффективности.

Механизм шардинга Harmony разработан для бесперебойной работы, а транзакции между шардами осуществляются с помощью структурированного подхода, обеспечивающего в конечном итоге атомарность. Это означает, что, несмотря на разделение шардов, сеть гарантирует, что транзакции между шардами будут выполняться таким образом, чтобы предотвратить двойные траты, обеспечивая согласованность и целостность всего блокчейна.

Эпохи играют важную роль в структуре шардинга Harmony, отмечая периоды, в течение которых комитеты валидаторов шардов остаются неизменными. Переход между эпохами включает в себя выборы новых комитетов валидаторов, что обеспечивает динамичность и безопасность сети. Такая периодическая ротация валидаторов между шардами повышает безопасность и децентрализацию, поскольку не позволяет какой-либо одной группе валидаторов оказывать чрезмерное влияние на сеть.

Перекрестные ссылки служат мостом между цепочками шардов и цепочкой маяков, гарантируя, что блоки, подтвержденные в цепочках шардов, будут распознаны и проверены всей сетью. Эти перекрестные ссылки не только подтверждают канонический статус блоков цепочки шардов, но и играют важнейшую роль в регистрации действий валидаторов, которые необходимы для расчета вознаграждения за блок и поддержания целостности сети.

Полностью масштабируемая архитектура Harmony

Архитектура Harmony разработана таким образом, чтобы быть полностью масштабируемой, решая трилемму блокчейна путем достижения баланса между децентрализацией, безопасностью и масштабируемостью. Архитектура использует шардинг для распределения нагрузки на сеть между несколькими шардами, каждый из которых способен обрабатывать транзакции и поддерживать свое состояние независимо. Такая конструкция позволяет Harmony линейно масштабироваться по мере увеличения количества шардов, без ущерба для безопасности и децентрализации.

Масштабируемая архитектура сети опирается на надежный механизм консенсуса, Fast Byzantine Fault Tolerance (FBFT), который обеспечивает быстрое подтверждение блоков и повышает пропускную способность сети. FBFT оптимизирована для производительности, что позволяет Harmony достигать завершенности блока всего за несколько секунд, что значительно превосходит традиционные системы блокчейн.

Архитектура Harmony также включает в себя новый механизм стакинга, Effective Proof-of-Stake (EPoS), который призван уменьшить централизацию и обеспечить справедливое распределение вознаграждения между валидаторами. EPoS поощряет участие, позволяя валидаторам с разным количеством токенов вносить свой вклад в безопасность сети, гарантируя, что ни один валидатор или группа валидаторов не сможет доминировать в сети.

Инфраструктура сети построена на базе ведущего в отрасли однорангового протокола libp2p, который обеспечивает надежный и масштабируемый сетевой уровень. Такой выбор сетевой технологии гарантирует, что Harmony сможет эффективно справляться с большим объемом коммуникаций, необходимых для транзакций между шардами и межшардовых транзакций, что еще больше повышает масштабируемость сети.

Архитектура Harmony дополнена набором инструментов и протоколов для разработчиков, призванных облегчить создание и развертывание децентрализованных приложений (dApps). Эти инструменты в сочетании с масштабируемой инфраструктурой Harmony создают благоприятную среду для разработчиков, желающих создавать масштабируемые и эффективные dApps без ограничений традиционных блокчейн-платформ.

Принципы дизайна архитектуры подчеркивают простоту, модульность и перспективность, гарантируя, что Harmony сможет адаптироваться к развивающимся технологическим достижениям и потребностям пользователей. Такой дальновидный подход позиционирует Harmony как масштабируемую и универсальную блокчейн-платформу, способную поддерживать широкий спектр приложений и сценариев использования.

Стремление Harmony к полностью масштабируемой архитектуре проявляется в ее постоянных исследованиях и разработках, которые направлены на расширение возможностей сети и решение проблем, связанных с масштабируемостью блокчейна. Благодаря постоянным инновациям и участию сообщества, Harmony стремится расширить границы возможного в сфере блокчейна, стимулируя внедрение децентрализованных технологий в различных отраслях.

Объяснение безопасного случайного чередования

Безопасное случайное чередование - это краеугольный камень подхода Harmony к созданию масштабируемого и безопасного блокчейна. Эта техника предполагает случайное назначение и перемешивание валидаторов по разным шардам, что обеспечивает безопасность сети от потенциальных атак на основе шардов. Случайность, используемая в процессе шардинга, генерируется с помощью распределенного алгоритма генерации случайности, который является непредсказуемым, беспристрастным, проверяемым и масштабируемым.

Безопасность процесса шардинга в Harmony дополнительно повышается благодаря использованию проверяемых случайных функций (VRFs) и проверяемых функций задержки (VDFs), которые обеспечивают криптографические гарантии случайности, используемой при назначении валидаторов. Это гарантирует, что злоумышленники не смогут предсказать или манипулировать назначением валидаторов на шарды, сохраняя целостность и безопасность сети.

Механизм безопасного случайного шардинга Harmony также включает в себя процесс, известный как решардинг, который периодически переназначает валидаторов на разные шардинги. Этот процесс происходит без прерывания, с использованием "правила кукушки", чтобы гарантировать, что сеть остается устойчивой к медленно адаптирующимся византийским противникам. Перераспределение повышает безопасность сети, не позволяя злоумышленникам закрепиться в каком-либо отдельном фрагменте.

Использование безопасного случайного чередования позволяет Harmony поддерживать высокую степень децентрализации и безопасности даже при масштабировании сети. Обеспечивая равномерное и случайное распределение валидаторов по шардам, Harmony снижает риски, связанные с централизацией, и повышает общую безопасность блокчейна.

Безопасное случайное чередование также играет важную роль в обеспечении эффективных транзакций между чередованиями. Гарантируя, что шарды состоят из случайно выбранных валидаторов, Harmony обеспечивает бесперебойную и безопасную связь между шардами, позволяя эффективно выполнять межшардовые транзакции без ущерба для безопасности сети.

Реализация Harmony безопасного случайного шардинга представляет собой значительное достижение в технологии блокчейн, решая ключевые проблемы, связанные с масштабируемостью и безопасностью. Благодаря такому инновационному подходу Harmony может предложить масштабируемую, безопасную и децентрализованную блокчейн-платформу, которая хорошо подходит для широкого спектра приложений и случаев использования.

Основные моменты

• Harmony реализует шардинг блокчейна в трех измерениях: состояние, сеть и транзакции, повышая масштабируемость и производительность за счет возможности параллельной обработки и уменьшения объема хранилища на один валидатор.
• Шардинг состояния разделяет блокчейн и базу данных состояния на шарды, каждый из которых поддерживает свою собственную цепочку, позволяя валидаторам хранить лишь часть общего состояния сети.
• Сетевой шардинг организует валидаторы в отдельные шарды, оптимизируя консенсус и синхронизацию блоков внутри шардов и способствуя эффективной межшардовой коммуникации.
• Разделение транзакций распределяет транзакции по определенным шардам для параллельной обработки, что значительно увеличивает пропускную способность и эффективность сети.
• Архитектура Harmony разработана для полной масштабируемости, использует шардинг, надежный механизм консенсуса (FBFT) и новый механизм стейкинга (EPoS), чтобы сбалансировать децентрализацию, безопасность и масштабируемость.
• Безопасный случайный шардинг обеспечивает случайное назначение и перемешивание валидаторов по шардам, используя криптографические методы (VRFs и VDFs) для защиты от атак на шарды и поддержания целостности сети.
• Сочетание этих технических основ позволяет Harmony создать масштабируемую, безопасную и децентрализованную платформу, подходящую для широкого спектра децентрализованных приложений и сервисов.