Розуміння шардінгу блокчейну

Harmony реалізує шардінг блокчейну в трьох вимірах: стан, мережа і транзакція. Цей багатовимірний підхід до шардеризації призначений для підвищення масштабованості та продуктивності. При шардінгу станів кожен шард підтримує власний блокчейн і базу даних станів, що дозволяє валідаторам в кожному шарді зберігати лише частину стану всієї мережі. Такий поділ гарантує, що блокчейн може масштабуватися разом з кількістю шардів, підвищуючи ефективність зберігання та швидкість обробки даних.

Шардинг мережі передбачає поділ мережі валідаторів Harmony на окремі шарди, кожен з яких має власний набір валідаторів. Ці валідатори тісно співпрацюють для досягнення консенсусу та синхронізації блоків у своєму шарді. Така структура дозволяє ефективно спілкуватися і досягати консенсусу між валідаторами, зменшуючи накладні витрати і затримки, пов'язані з єдиною, монолітною мережею блокчейну.

Шардинг транзакцій дозволяє Harmony обробляти транзакції паралельно на різних шардах. Кожна транзакція призначається на певний шард, що дозволяє паралельну обробку і значно збільшує загальну пропускну здатність мережі. Цей метод гарантує, що Harmony може обробляти великий обсяг транзакцій без шкоди для швидкості та ефективності.

Механізм шардінгу Harmony розроблений таким чином, щоб працювати безперебійно, а перехресні транзакції полегшуються завдяки структурованому підходу, який забезпечує кінцеву атомарність. Це означає, що, незважаючи на розділення шардів, мережа гарантує, що транзакції між шардами виконуються таким чином, щоб запобігти подвійним витратам, забезпечуючи узгодженість і цілісність всього блокчейну.

Епохи відіграють вирішальну роль у структурі шардів Гармонії, позначаючи періоди, протягом яких комітети валідаторів шардів залишаються незмінними. Перехід між епохами передбачає обрання нових комітетів валідаторів, що гарантує, що мережа залишатиметься динамічною та безпечною. Періодична ротація валідаторів між шардами підвищує безпеку і децентралізацію, оскільки не дозволяє жодній групі валідаторів чинити надмірний вплив на мережу.

Перехресні зв'язки служать мостом між ланцюжками шардів і ланцюжком маяка, гарантуючи, що блоки, підтверджені в ланцюжках шардів, будуть розпізнані і підтверджені всією мережею. Ці перехресні зв'язки не тільки підтверджують канонічний статус шард-ланцюгових блоків, але також відіграють вирішальну роль у записі дій валідаторів, які необхідні для розрахунку винагороди за блок і підтримки цілісності мережі.

Повністю масштабована архітектура Harmony

Архітектура Harmony розроблена таким чином, щоб бути повністю масштабованою, вирішуючи трилему блокчейну шляхом досягнення балансу між децентралізацією, безпекою та масштабованістю. Архітектура використовує шардинг для розподілу навантаження мережі між декількома шардами, кожен з яких здатен обробляти транзакції та підтримувати свій стан незалежно. Такий дизайн дозволяє Harmony лінійно масштабуватися зі збільшенням кількості шардів без шкоди для безпеки та децентралізації.

Масштабована архітектура мережі базується на надійному механізмі консенсусу, Fast Byzantine Fault Tolerance (FBFT), який забезпечує швидкий час підтвердження блоків і підвищує пропускну здатність мережі. FBFT оптимізовано для підвищення продуктивності, що дозволяє Harmony досягати фінальності блоку всього за кілька секунд, що є значним покращенням у порівнянні з традиційними блокчейн-системами.

Архітектура Harmony також включає в себе новий механізм стейкінгу, Effective Proof-of-Stake (EPoS), який покликаний зменшити централізацію і забезпечити справедливий розподіл винагороди серед валідаторів. EPoS заохочує участь, дозволяючи валідаторам з різною кількістю стейків вносити свій вклад в безпеку мережі, гарантуючи, що жоден валідатор або група валідаторів не можуть домінувати в мережі.

Інфраструктура мережі побудована на основі провідного в галузі однорангового протоколу libp2p, який забезпечує надійний і масштабований мережевий рівень. Цей вибір мережевої технології гарантує, що Harmony може ефективно обробляти великі обсяги зв'язку, необхідні для міжшардових і міжшардових транзакцій, що ще більше підвищує масштабованість мережі.

Архітектура Harmony доповнюється набором інструментів і протоколів для розробників, призначених для полегшення створення і розгортання децентралізованих додатків (dApps). Ці інструменти в поєднанні з масштабованою інфраструктурою Harmony створюють сприятливе середовище для розробників, які прагнуть створювати масштабовані та ефективні додатки без обмежень традиційних блокчейн-платформ.

Принципи проектування архітектури підкреслюють простоту, модульність і орієнтованість на майбутнє, гарантуючи, що Harmony може адаптуватися до технологічних досягнень і потреб користувачів, що розвиваються. Такий далекоглядний підхід позиціонує Harmony як масштабовану і універсальну блокчейн-платформу, здатну підтримувати широкий спектр додатків і варіантів використання.

Прихильність Harmony до повністю масштабованої архітектури очевидна в її постійних дослідженнях і розробках, які зосереджені на розширенні можливостей мережі і вирішенні проблем, пов'язаних з масштабуванням блокчейну. Завдяки постійним інноваціям та залученню громадськості Harmony прагне розширити межі можливого в блокчейн-просторі, сприяючи впровадженню децентралізованих технологій у різних галузях.

Пояснення щодо безпечного випадкового шардінгу

Безпечний випадковий шардинг є наріжним каменем підходу Harmony до створення масштабованого і безпечного блокчейну. Цей метод передбачає випадкове призначення і перемішування валідаторів на різні шарди, що гарантує захист мережі від потенційних атак на основі шардів. Випадковість, що використовується в процесі шарпінгу, генерується за допомогою розподіленого алгоритму генерації випадковостей, який є непередбачуваним, неупередженим, перевіреним і масштабованим.

Безпека процесу шардингу Harmony додатково підвищується завдяки використанню перевірених випадкових функцій (VRF) і перевірених функцій затримки (VDF), які забезпечують криптографічні гарантії випадковості, що використовується при призначенні валідаторів. Це гарантує, що зловмисники не зможуть передбачити або маніпулювати призначенням валідаторів шардам, зберігаючи цілісність і безпеку мережі.

Безпечний механізм випадкового шардингу Harmony також включає в себе процес, відомий як решардинг, який періодично перепризначає валідатори на різні шарди. Цей процес відбувається безперервно, з використанням "правила зозулі", щоб гарантувати, що мережа залишається стійкою проти повільно адаптуючихся візантійських супротивників. Решардинг підвищує безпеку мережі, не дозволяючи зловмисникам встановити постійну присутність в будь-якому окремому шарді.

Використання безпечного випадкового шардінгу дозволяє Harmony підтримувати високий рівень децентралізації та безпеки навіть при масштабуванні мережі. Забезпечуючи рівномірний і випадковий розподіл валідаторів між шардами, Harmony знижує ризики, пов'язані з централізацією, і підвищує загальну безпеку блокчейну.

Безпечний випадковий шардинг також відіграє важливу роль у забезпеченні ефективних перехресних транзакцій. Гарантуючи, що шарди складаються з випадково обраних валідаторів, Harmony забезпечує безперебійний і безпечний зв'язок між шардами, що дозволяє ефективно виконувати міжшардові транзакції без шкоди для безпеки мережі.

Реалізація безпечного випадкового шардінгу в Harmony являє собою значний прогрес в технології блокчейн, вирішуючи ключові проблеми, пов'язані з масштабуванням і безпекою. Завдяки такому інноваційному підходу Harmony може запропонувати масштабовану, безпечну і децентралізовану блокчейн-платформу, яка добре підходить для широкого спектру застосувань і випадків використання.

Основні моменти

• Harmony реалізує шардінг блокчейну в трьох вимірах: стан, мережа і транзакція, підвищуючи масштабованість і продуктивність за рахунок паралельної обробки і зменшення обсягу пам'яті на один валідатор.
• Шардинг стану ділить блокчейн і базу даних станів на шарди, кожен з яких підтримує свій власний ланцюжок, що дозволяє валідаторам зберігати лише частину загального стану мережі.
• Мережевий шардинг організовує валідатори в окремі шарди, оптимізуючи консенсус і синхронізацію блоків всередині шардів і сприяючи ефективній міжшардовій комунікації.
• Шардинг транзакцій розподіляє транзакції на окремі шарди для паралельної обробки, що значно збільшує пропускну здатність та ефективність мережі.
• Архітектура Harmony розроблена для повного масштабування, використовуючи шардінг, надійний механізм консенсусу (FBFT) і новий механізм стейкінга (EPoS), щоб збалансувати децентралізацію, безпеку і масштабованість.
• Безпечний випадковий шардинг забезпечує випадковий розподіл і перемішування валідаторів між шардами, використовуючи криптографічні методи (VRF і VDF) для захисту від атак на основі шардів і підтримки цілісності мережі.
• Поєднання цих технічних основ дозволяє Harmony забезпечити масштабовану, безпечну і децентралізовану платформу, придатну для широкого спектру децентралізованих додатків і сервісів.