definição de shard

O que é Sharding?

Sharding é uma técnica de escalabilidade utilizada em blockchain, que segmenta o processamento de transações em várias «faixas paralelas» dentro da mesma cadeia. Cada faixa processa autonomamente um conjunto de transações e, posteriormente, os resultados são agregados num registo único. O objetivo consiste em aumentar o desempenho sem comprometer a segurança ou a consistência global.

Imagine uma blockchain como uma estrada de faixa única, onde cada carro (transação) aguarda na fila. Com o sharding, a estrada passa a ter várias faixas, cada uma a gerir o seu próprio fluxo de tráfego. Nesta analogia, os «carros» representam as transações e as «faixas» correspondem aos shards. Quando múltiplos shards funcionam em simultâneo, o desempenho da rede — isto é, o número de transações processadas por unidade de tempo — cresce de forma significativa.

Como é que o Sharding melhora o desempenho da Blockchain?

O sharding aumenta o desempenho ao permitir que diferentes nós processem transações em shards distintos, em simultâneo, em vez de canalizar toda a atividade por um único pipeline de processamento.

Quando todas as transações são verificadas sequencialmente pelo mesmo conjunto de nós, o sistema torna-se congestionado nos períodos de maior atividade, provocando variações acentuadas nas taxas de gás. O sharding distribui as transações por diferentes grupos, permitindo que a validação e o empacotamento ocorram simultaneamente, reduzindo os estrangulamentos. Para o utilizador, isto traduz-se em tempos de confirmação mais estáveis e taxas mais previsíveis.

Convém sublinhar que os ganhos de desempenho não são ilimitados — dependem do overhead da comunicação entre shards, do número de nós participantes em cada shard e de fatores de segurança.

Como funciona o Sharding?

O sharding desenrola-se em várias etapas: atribuição de shards, consenso intra-shard, comunicação entre shards e agregação final.

Passo 1: Atribuição de shards. A rede divide o estado global ou os dados em múltiplos shards, cada um com a sua própria fila de transações e subconjunto de estado. Os «nós» — computadores que executam o software blockchain — são atribuídos a diferentes shards para participarem no processamento.

Passo 2: Processamento intra-shard. Os nós de cada shard chegam a consenso relativamente às transações do seu shard (consenso significa que a maioria dos nós valida o mesmo resultado) e produzem blocos ou registos desse shard.

Passo 3: Comunicação entre shards. Quando uma transação envolve dois shards (por exemplo, uma conta no shard A e um contrato no shard B), o sistema transfere resultados entre shards através de mensagens ou provas. A atividade entre shards gera latência e exige protocolos ou filas dedicadas para garantir ordem e segurança.

Passo 4: Agregação e finalização da rede. Os outputs de todos os shards são agregados na cadeia principal ou numa camada de coordenação, formando uma visão consolidada do registo. A finalidade refere-se ao grau de certeza de que os resultados não serão revertidos — este processo pode exigir rondas adicionais ou tempo extra.

Qual a relação entre Sharding e Rollups?

Sharding e rollups funcionam de forma complementar: os rollups deslocam grande parte do processamento para fora da cadeia ou para soluções Layer 2, submetendo posteriormente dados comprimidos e provas à cadeia principal; o sharding (especialmente data sharding/danksharding no futuro) aumenta a largura de banda disponível para dados nos rollups.

Pense nos rollups como «boleias partilhadas»: os passageiros agrupam-se fora da estrada antes de entrar coletivamente na via principal. O sharding alarga as faixas, facilitando o acesso dos carpoolers sem congestionamento. Em conjunto, permitem escalabilidade tanto na execução como na publicação de dados.

Em 2025, o EIP-4844 da Ethereum (proto-danksharding, lançado em 2024) introduziu espaço para blob data, proporcionando aos rollups um canal de publicação de dados mais económico e abrindo caminho para o danksharding completo (fonte: atualizações públicas dos core developers da Ethereum).

Qual é o progresso do Sharding na Ethereum e noutras redes?

Ethereum adotou uma abordagem «primeiro largura de banda de dados, depois execução». O EIP-4844 (2024) reforçou a camada de dados; os próximos passos visam o danksharding para melhor suporte aos rollups (de acordo com discussões públicas sobre o roadmap para 2024–2025).

NEAR utiliza arquitetura Nightshade, aplicando sharding para distribuir estado e execução por threads paralelas desde o lançamento da mainnet em 2020. Zilliqa implementou sharding a nível de rede para aumentar o rendimento paralelo desde a entrada em funcionamento da mainnet em 2019. MultiversX (antiga Elrond) apresenta sharding adaptativo de estado na mainnet para responder a cargas variáveis.

Cada rede apresenta abordagens e detalhes técnicos distintos, mas a tendência geral é considerar o processamento paralelo e a comunicação entre shards como elementos centrais do design, mantendo a segurança através de atribuição aleatória e mecanismos de prova.

Como se aplica o Sharding na prática?

Para o utilizador final, o sharding é uma tecnologia «invisível». Continua a utilizar as wallets e dApps como habitualmente; a rede aloca automaticamente as suas transações aos shards adequados e gere as confirmações entre shards em segundo plano.

Passo 1: Selecionar uma rede com sharding e uma wallet compatível. Certifique-se de que a wallet suporta os formatos de endereço e processos da rede.

Passo 2: Iniciar uma transação ou interagir com um smart contract. Se a aplicação estiver implementada num shard específico, a wallet ou app encaminha os pedidos para esse shard de forma automática.

Passo 3: Aguarde pela confirmação entre shards. Transações que abrangem vários shards podem ser confirmadas em fases; as interfaces normalmente apresentam o progresso ou o estado de conclusão. Para montantes elevados, é recomendável aguardar por limiares de confirmação mais elevados.

Para developers, a implementação de contratos e o design da arquitetura exigem considerar que shard detém os dados/estado, como realizar chamadas entre shards e como gerir a finalidade e a lógica de repetição. A prática habitual consiste em manter interações frequentes e localizadas num único shard, recorrendo a operações entre shards apenas quando necessário.

Quais são os riscos e limitações do Sharding?

O sharding acrescenta complexidade. A comunicação entre shards pode introduzir latência e aumentar os pontos de falha — os developers devem gerir a ordem das mensagens e as tentativas de repetição. O utilizador pode enfrentar slippage ou incerteza em períodos de elevada volatilidade devido a atrasos nas confirmações entre shards.

Em termos de segurança, se um shard tiver poucos participantes ou se tornar demasiado centralizado, está sujeito a ataques direcionados. As redes mitigam este risco através de atribuição aleatória e reatribuição periódica.

Existe também o desafio da disponibilidade dos dados: todos os participantes da rede devem conseguir aceder aos dados de cada shard para verificação independente. A falta de disponibilidade compromete a segurança, pelo que são utilizados mecanismos de validação por amostragem e compromisso de dados.

Dica de segurança: Ao realizar operações entre shards ou entre cadeias, confirme sempre a finalidade da transação antes de executar operações de valor elevado.

Qual é a diferença entre Sharding, Sidechains e Partitioning?

O sharding divide o processamento dentro de uma cadeia principal; a segurança e a integridade do registo final mantêm-se sob controlo da rede principal. Sidechains são blockchains independentes, com mecanismos próprios de segurança e consenso, que interagem com a cadeia principal através de bridges — os limites de segurança são distintos.

A «partitioning» em bases de dados assemelha-se à gestão de engenharia — distribui dados por máquinas sem preocupações de consenso ou finalidade on-chain. O sharding em blockchain exige confiança descentralizada e resultados unificados entre shards, tornando-se muito mais complexo do que a partitioning tradicional.

Quais são as tendências futuras do Sharding?

A tendência aponta para o «paralelismo modular». A cadeia principal serve como camada de dados e liquidação; os rollups expandem a capacidade de execução; shards — sobretudo os dedicados ao data sharding e danksharding — oferecem canais de elevada largura de banda para publicação de dados.

Em 2025, as principais blockchains continuam a investir na melhoria da disponibilidade de dados e na engenharia de comunicação entre shards. A Ethereum mantém a abordagem «centrada em rollups» com sharding a suportar a escalabilidade de dados; outras cadeias exploram sharding de estado mais flexível e agendamento para equilibrar desempenho, experiência do developer e segurança.

Principais conclusões sobre Sharding

Em essência, o sharding segmenta o processamento da blockchain em múltiplos subconjuntos paralelos, preservando a consistência do registo através da comunicação entre shards e da agregação consolidada. Complementa os rollups: os rollups escalam a execução; o sharding reforça a capacidade de dados e o paralelismo. Os utilizadores mantêm a experiência habitual enquanto as redes gerem a distribuição entre shards; os developers concentram-se em chamadas entre shards, finalidade e disponibilidade de dados. Os principais riscos são a complexidade e os limites de segurança — as estratégias de mitigação incluem atribuição aleatória, amostragem de dados e processos de confirmação mais claros para o utilizador.

FAQ

Como é que o Sharding resolve a congestão da Blockchain?

O sharding divide a blockchain em shards processados autonomamente, permitindo que cada shard trate diferentes transações em paralelo — o que aumenta significativamente o desempenho global. Em vez de todos os nós validarem todas as transações, cada nó verifica apenas parte dos dados — reduzindo a carga e acelerando o processamento. Imagine dividir um único balcão de pagamento em vários: os clientes podem pagar em simultâneo, evitando filas.

O meu endereço de wallet vai mudar devido ao Sharding?

Não — o seu endereço de wallet mantém-se inalterado com o sharding. Trata-se de uma otimização da infraestrutura blockchain que não afeta endereços, ativos ou a experiência de transferência. O endereço permanece válido; os processos de depósito/levantamento e trading na Gate mantêm-se iguais. Para o utilizador comum, as melhorias do sharding são invisíveis — apenas notará transações mais rápidas e, potencialmente, taxas mais baixas.

A operação de nós é mais simples após a implementação do Sharding?

Sim — o sharding reduz substancialmente os requisitos para operar nós. Antes, os full nodes precisavam de armazenar e validar todos os dados de transações — exigindo hardware robusto. Com sharding, os nós regulares verificam apenas um ou poucos shards; tanto as necessidades de armazenamento como a carga computacional diminuem de forma acentuada. Isto facilita a participação de mais operadores de nós, promovendo a verdadeira descentralização da rede.

Se um shard falhar, afeta toda a rede?

Não há impacto significativo — os shards são relativamente autónomos. Se um shard falhar, normalmente apenas as transações desse shard ficam afetadas; os restantes continuam a operar normalmente. Sistemas de sharding bem desenhados integram protocolos sólidos de comunicação entre shards e mecanismos de recuperação para garantir a segurança e estabilidade da rede. Por isso, a tecnologia de sharding é sujeita a testes rigorosos antes de ser lançada ao público.

Que blockchains implementaram com sucesso o Sharding?

A Beacon Chain da Ethereum 2.0 estabeleceu a base para uma arquitetura shardizada, com o danksharding em desenvolvimento. Zilliqa e Harmony também implementaram sharding nas respetivas mainnets. A Gate suporta trading nestas principais cadeias shardizadas — pode experimentar diretamente velocidades de transação superiores e taxas mais baixas.