định nghĩa shard

Sharding là gì?

Sharding là một giải pháp mở rộng quy mô blockchain, chia nhỏ quá trình xử lý giao dịch thành nhiều “làn song song” trên cùng một chuỗi. Mỗi làn sẽ tự động đảm nhận một phần giao dịch riêng biệt và sau đó tổng hợp kết quả vào một sổ cái thống nhất. Mục tiêu là nâng cao thông lượng mà vẫn duy trì an toàn và nhất quán tổng thể.

Bạn có thể hình dung blockchain như một đường cao tốc chỉ có một làn, nơi mỗi chiếc xe (tức giao dịch) phải xếp hàng chờ. Sharding giúp mở rộng thành nhiều làn, mỗi làn xử lý luồng giao dịch riêng. Trong ví dụ này, “xe” là giao dịch, còn “làn” là các shard. Khi nhiều shard vận hành đồng thời, thông lượng mạng—tức số lượng giao dịch xử lý trong một đơn vị thời gian—tăng mạnh.

Sharding cải thiện hiệu suất blockchain như thế nào?

Sharding nâng cao hiệu suất bằng cách cho phép các node khác nhau xử lý giao dịch ở các shard riêng biệt cùng lúc, thay vì dồn toàn bộ hoạt động vào một kênh xử lý duy nhất.

Khi mọi giao dịch đều được xác thực tuần tự bởi cùng một nhóm node, hệ thống sẽ bị tắc nghẽn vào các thời điểm cao điểm, dẫn đến biến động phí gas mạnh. Sharding phân phối giao dịch cho nhiều nhóm, cho phép xác thực và đóng gói diễn ra đồng thời, giảm các điểm nghẽn đơn lẻ. Người dùng sẽ được hưởng thời gian xác nhận ổn định hơn và phí dễ dự đoán hơn.

Lợi ích này không phải vô hạn—chúng phụ thuộc vào chi phí giao tiếp giữa các shard, số lượng node tham gia mỗi shard và các yếu tố bảo mật.

Sharding hoạt động như thế nào?

Sharding gồm nhiều giai đoạn: phân bổ shard, đồng thuận trong shard, giao tiếp giữa các shard và tổng hợp cuối cùng.

Bước 1: Phân bổ shard. Mạng sẽ chia trạng thái toàn cục hoặc dữ liệu thành nhiều shard, mỗi shard duy trì hàng đợi giao dịch và tập hợp trạng thái riêng. “Node”—máy tính chạy phần mềm blockchain—được phân công vào các shard khác nhau để tham gia xử lý.

Bước 2: Xử lý trong shard. Các node trong mỗi shard đạt đồng thuận về các giao dịch trong shard của mình (đồng thuận là đa số node thống nhất kết quả), và tạo ra các block hoặc bản ghi của shard đó.

Bước 3: Giao tiếp giữa các shard. Khi một giao dịch liên quan đến hai shard (ví dụ: tài khoản trên shard A và hợp đồng trên shard B), hệ thống sẽ truyền kết quả giữa các shard qua thông điệp hoặc bằng chứng. Hoạt động này làm tăng độ trễ và đòi hỏi các giao thức hoặc hàng đợi chuyên biệt để đảm bảo thứ tự và bảo mật.

Bước 4: Tổng hợp mạng và xác nhận cuối cùng. Kết quả từ tất cả các shard được tổng hợp lên chuỗi chính hoặc lớp điều phối, tạo thành góc nhìn sổ cái thống nhất. Xác nhận cuối cùng (finality) là mức độ chắc chắn rằng kết quả sẽ không bị đảo ngược—để đạt được điều này thường cần thêm nhiều vòng xác nhận hoặc thời gian.

Sharding và Rollups liên quan như thế nào?

Sharding và rollups bổ trợ lẫn nhau: rollups chuyển phần lớn tính toán ra ngoài chuỗi hoặc lên Layer 2, sau đó nén dữ liệu và bằng chứng gửi lại chuỗi chính; sharding (đặc biệt là data sharding/danksharding trong tương lai) tăng băng thông dữ liệu sẵn có cho rollups.

Hãy hình dung rollups như “đi chung xe”: hành khách được gom lại bên ngoài trước khi cùng di chuyển vào đường cao tốc. Sharding mở rộng làn đường, giúp các nhóm đi chung xe lưu thông dễ dàng mà không bị tắc nghẽn. Hai giải pháp này kết hợp giúp mở rộng cả khả năng xử lý lẫn dữ liệu.

Đến năm 2025, EIP-4844 của Ethereum (proto-danksharding, ra mắt năm 2024) đã giới thiệu không gian dữ liệu blob, cung cấp cho rollups một kênh đăng tải dữ liệu rẻ hơn và mở đường cho danksharding hoàn chỉnh (theo cập nhật công khai từ các nhà phát triển cốt lõi Ethereum).

Tiến trình sharding trên Ethereum và các mạng khác ra sao?

Ethereum lựa chọn hướng tiếp cận “ưu tiên băng thông dữ liệu, xử lý sau”. EIP-4844 (2024) mở rộng lớp dữ liệu; các bước tiếp theo hướng tới danksharding để hỗ trợ rollup tốt hơn (theo lộ trình công khai 2024–2025).

NEAR sử dụng kiến trúc Nightshade, áp dụng sharding để phân phối trạng thái và thực thi trên các luồng song song từ khi mainnet ra mắt năm 2020. Zilliqa đã triển khai sharding ở tầng mạng nhằm tăng thông lượng song song từ khi mainnet hoạt động năm 2019. MultiversX (trước đây là Elrond) có sharding trạng thái thích ứng trên mainnet để xử lý tải công việc biến động.

Mỗi mạng có cách tiếp cận và chi tiết kỹ thuật khác nhau, nhưng điểm chung là đều xem xử lý song song và giao tiếp giữa các shard là yếu tố cốt lõi trong thiết kế, đồng thời đảm bảo bảo mật qua phân bổ ngẫu nhiên và cơ chế bằng chứng.

Sharding được sử dụng thực tế như thế nào?

Với người dùng cuối, sharding là công nghệ “hậu trường”. Bạn vẫn sử dụng ví và dApp như bình thường; mạng sẽ tự động phân bổ giao dịch vào shard phù hợp và xử lý xác nhận giữa các shard ở phía sau.

Bước 1: Chọn mạng hỗ trợ sharding và ví tương thích. Đảm bảo ví của bạn hỗ trợ định dạng địa chỉ và quy trình giao dịch của mạng đó.

Bước 2: Khởi tạo giao dịch hoặc tương tác với smart contract. Nếu ứng dụng được triển khai trên một shard cụ thể, ví hoặc ứng dụng sẽ tự động chuyển yêu cầu tới shard đó.

Bước 3: Chờ xác nhận giữa các shard. Giao dịch liên quan nhiều shard có thể xác nhận theo từng giai đoạn; giao diện người dùng thường hiển thị tiến trình hoặc trạng thái hoàn tất. Với số tiền lớn, nên chờ đủ ngưỡng xác nhận cao hơn.

Với nhà phát triển, triển khai hợp đồng và thiết kế kiến trúc cần cân nhắc shard nào lưu trữ dữ liệu/trạng thái, cách gọi giữa các shard, và cách quản lý xác nhận cuối cùng cũng như logic thử lại. Thông lệ là giữ các tương tác thường xuyên, cục bộ trong một shard và chỉ thực hiện giao dịch liên shard khi thực sự cần thiết.

Rủi ro và hạn chế của sharding là gì?

Sharding làm tăng độ phức tạp. Giao tiếp giữa các shard có thể gây trễ và thêm các điểm lỗi mới—nhà phát triển phải xử lý thứ tự thông điệp và thử lại. Người dùng có thể gặp trượt giá hoặc bất định trong giai đoạn biến động cao do chậm xác nhận giữa các shard.

Về bảo mật, nếu một shard có quá ít thành viên hoặc bị tập trung hóa, sẽ có nguy cơ bị tấn công nhắm mục tiêu. Các mạng thường giảm thiểu rủi ro này bằng phân bổ ngẫu nhiên và xáo trộn định kỳ.

Còn tồn tại vấn đề về khả năng truy cập dữ liệu: mọi thành viên mạng đều phải có khả năng truy cập dữ liệu shard để xác thực độc lập. Thiếu khả năng truy cập dữ liệu sẽ làm suy yếu bảo mật, do đó các cơ chế xác thực lấy mẫu và cam kết dữ liệu thường được sử dụng.

Lưu ý an toàn tài sản: Khi thực hiện giao dịch giữa các shard hoặc giữa các chuỗi, luôn xác nhận trạng thái cuối cùng của giao dịch trước khi thực hiện các thao tác giá trị lớn.

Sự khác biệt giữa Sharding, Sidechains và Partitioning là gì?

Sharding chia nhỏ xử lý trong một chuỗi chính duy nhất; bảo mật và tính toàn vẹn sổ cái cuối cùng vẫn thuộc quyền kiểm soát của mạng chính. Sidechains là các blockchain độc lập với cơ chế bảo mật và đồng thuận riêng, tương tác với chuỗi chính qua bridge—ranh giới bảo mật khác biệt.

“Partitioning” trong cơ sở dữ liệu giống như quản trị kỹ thuật—phân phối dữ liệu qua nhiều máy mà không cần quan tâm đến đồng thuận hoặc xác nhận cuối cùng trên chuỗi. Sharding blockchain phải đảm bảo niềm tin phi tập trung và kết quả hợp nhất giữa các shard, phức tạp hơn nhiều so với partitioning truyền thống.

Xu hướng phát triển sharding trong tương lai là gì?

Xu hướng là hướng tới “song song mô-đun”. Chuỗi chính đóng vai trò lớp dữ liệu và thanh toán; rollups mở rộng năng lực thực thi; shard—đặc biệt là data sharding và danksharding—cung cấp các kênh băng thông lớn cho xuất bản dữ liệu.

Đến năm 2025, các blockchain lớn tiếp tục đầu tư vào cải tiến khả năng truy cập dữ liệu và kỹ thuật giao tiếp giữa các shard. Ethereum duy trì chiến lược “trọng tâm rollup” với sharding hỗ trợ mở rộng dữ liệu; các chuỗi khác thử nghiệm sharding trạng thái linh hoạt và lập lịch để cân bằng hiệu suất, trải nghiệm phát triển và bảo mật.

Tóm tắt chính về Sharding

Về bản chất, sharding chia nhỏ xử lý blockchain thành nhiều phần song song, đồng thời duy trì tính nhất quán của sổ cái thông qua giao tiếp giữa các shard và tổng hợp hợp nhất. Sharding bổ trợ cho rollups: rollups mở rộng thực thi; sharding mở rộng năng lực dữ liệu và song song. Người dùng vẫn tương tác bình thường, mạng tự động định tuyến shard phía sau; nhà phát triển tập trung vào gọi liên shard, finality và khả năng truy cập dữ liệu. Rủi ro chính gồm độ phức tạp và ranh giới bảo mật—các chiến lược giảm thiểu bao gồm phân bổ ngẫu nhiên, lấy mẫu dữ liệu và quy trình xác nhận rõ ràng cho người dùng.

Câu hỏi thường gặp

Sharding giải quyết tắc nghẽn blockchain như thế nào?

Sharding chia mạng blockchain thành các shard xử lý độc lập, cho phép mỗi shard xử lý các giao dịch khác nhau song song—tăng mạnh thông lượng tổng thể. Thay vì mọi node đều xác thực toàn bộ giao dịch, mỗi node chỉ kiểm tra một phần dữ liệu—giảm tải và tăng tốc xử lý. Hình dung như chia một quầy thanh toán thành nhiều quầy: khách hàng có thể thanh toán cùng lúc thay vì phải xếp hàng.

Địa chỉ ví của tôi có thay đổi vì sharding không?

Không—địa chỉ ví của bạn không thay đổi do sharding. Sharding là tối ưu hóa tầng nền blockchain, không ảnh hưởng đến địa chỉ ví, tài sản hay trải nghiệm chuyển tiền. Địa chỉ vẫn hợp lệ; quy trình nạp/rút và giao dịch trên Gate không thay đổi. Với người dùng phổ thông, nâng cấp sharding là “vô hình”—bạn chỉ nhận thấy giao dịch nhanh hơn và có thể phí thấp hơn.

Vận hành node có đơn giản hơn sau khi triển khai sharding không?

Có—sharding giảm mạnh yêu cầu vận hành node. Trước đây, node đầy đủ phải lưu trữ và xác thực toàn bộ dữ liệu giao dịch—đòi hỏi phần cứng mạnh. Với sharding, node thường chỉ cần xác thực một hoặc vài shard; nhu cầu lưu trữ và tính toán đều giảm mạnh. Nhờ đó, nhiều người dễ dàng vận hành node—góp phần tăng tính phi tập trung cho mạng lưới.

Nếu một shard gặp sự cố, có ảnh hưởng đến toàn mạng không?

Không ảnh hưởng nghiêm trọng—các shard tương đối độc lập. Nếu một shard gặp sự cố, thường chỉ các giao dịch trong shard đó bị ảnh hưởng; các shard khác vẫn hoạt động bình thường. Hệ thống sharding thiết kế tốt sẽ có giao thức giao tiếp giữa shard và cơ chế phục hồi vững chắc để đảm bảo bảo mật, ổn định tổng thể. Đó là lý do công nghệ sharding được kiểm thử kỹ lưỡng trước khi ra mắt công khai.

Những blockchain nào đã triển khai sharding thành công?

Beacon Chain của Ethereum 2.0 đã đặt nền móng cho kiến trúc sharding với danksharding đang được phát triển. Zilliqa và Harmony cũng đã triển khai sharding trên mainnet. Gate hỗ trợ giao dịch trên các chuỗi sharding hàng đầu này—bạn có thể trực tiếp trải nghiệm tốc độ giao dịch nhanh và phí thấp hơn.