визначення терміна shard

Що таке шардинг?

Шардинг — це метод масштабування блокчейна, який розбиває обробку транзакцій на кілька паралельних смуг у межах одного ланцюга. Кожна смуга окремо обробляє свою частину транзакцій, а результати об’єднуються в єдиний реєстр. Мета — підвищити пропускну здатність без втрати безпеки чи узгодженості даних.

Блокчейн можна порівняти з односмуговою автомагістраллю, де кожна транзакція чекає в черзі. Шардинг розширює дорогу на кілька смуг, і кожна обслуговує власний потік. У цій аналогії «автомобілі» — транзакції, а «смуги» — шарди. Коли кілька шардів працюють одночасно, пропускна здатність мережі, тобто кількість транзакцій за одиницю часу, значно зростає.

Як шардинг підвищує продуктивність блокчейна?

Шардинг підвищує продуктивність, тому що різні вузли можуть одночасно обробляти транзакції у своїх шардах, а не пропускати всі операції через один канал.

Якщо всі транзакції перевіряють однакові вузли, система перевантажується у пікові періоди, і це спричиняє коливання комісій за газ. Шардинг розподіляє транзакції між кількома групами, що дозволяє проводити валідацію та пакування паралельно і зменшує вузькі місця. Для користувачів це означає стабільніший час підтвердження і передбачувані комісії.

Варто зазначити, що приріст продуктивності обмежений — він залежить від витрат на міжшарду комунікацію, кількості вузлів у шарді та питань безпеки.

Як працює шардинг?

Шардинг охоплює кілька етапів: розподіл шардів, консенсус у межах шарда, міжшардова комунікація та фінальна агрегація.

Крок 1: Розподіл шардів. Мережа розділяє глобальний стан або дані на кілька шардів, і кожен веде власну чергу транзакцій та частину стану. Вузли призначаються до різних шардів для обробки.

Крок 2: Обробка в межах шарда. Вузли в кожному шарді досягають консенсусу щодо транзакцій у межах шарда (консенсус — це коли більшість вузлів погоджується з одним результатом) і формують блоки або записи шарда.

Крок 3: Міжшардова комунікація. Якщо транзакція охоплює два шарди (наприклад, рахунок у шарді А і контракт у шарді B), система передає результати між шардами через повідомлення або докази. Міжшардова взаємодія створює затримки і потребує спеціальних протоколів або черг для порядку та безпеки.

Крок 4: Агревація і фіналізація. Вихідні дані всіх шардів об’єднуються на основний ланцюг або координаційний рівень, формуючи єдиний вигляд реєстру. Фіналізація означає впевненість, що результати не буде скасовано — для цього часто потрібен додатковий час або раунди.

Який зв’язок між шардингом і rollups?

Шардинг і rollups — взаємодоповнюючі технології: rollups переносять обчислення поза основний ланцюг або на Layer 2, а потім повертають стиснені дані та докази на основний ланцюг; шардинг (особливо data sharding або майбутній danksharding) збільшує доступну пропускну здатність даних для rollups.

Rollups — це «carpooling» (групова поїздка): пасажирів збирають поза дорогою, а потім разом запускають на автомагістраль. Шардинг розширює смуги, полегшуючи доступ для таких груп без заторів. Разом ці технології масштабують і виконання, і дані.

Станом на 2025 рік, EIP-4844 (proto-danksharding, запущений у 2024 році) у Ethereum ввів простір для blob-даних, надаючи rollups дешевший канал для публікації даних і відкриваючи шлях до повного danksharding (джерело: публічні оновлення від core-розробників Ethereum).

Який прогрес шардингу в Ethereum та інших мережах?

Ethereum обрав підхід «спочатку пропускна здатність даних, потім виконання». EIP-4844 (2024) розширив data layer; наступні кроки — danksharding для кращої підтримки rollups (відповідно до публічних дорожніх карт на 2024–2025 роки).

NEAR застосовує архітектуру Nightshade, використовуючи шардинг для розподілу стану та виконання між паралельними потоками з моменту запуску основної мережі у 2020 році. Zilliqa впровадила шардинг на рівні мережі для підвищення паралельної пропускної здатності з моменту запуску основної мережі у 2019 році. MultiversX (раніше Elrond) використовує адаптивний state sharding для обробки змінних навантажень.

Підходи та технічні деталі різні, але спільна тенденція — розглядати паралельну обробку й міжшарду комунікацію як основні елементи дизайну, підтримуючи безпеку через випадковий розподіл і механізми доказів.

Як шардинг використовується на практиці?

Для кінцевих користувачів шардинг — це технологія, яка працює у фоновому режимі. Ви продовжуєте користуватися гаманцями й dApps, а мережа автоматично розподіляє транзакції по шардах і забезпечує міжшардові підтвердження у фоновому режимі.

Крок 1: Оберіть мережу з підтримкою шардингу та сумісний гаманець. Перевірте, чи гаманець підтримує формати адрес і процеси транзакцій цієї мережі.

Крок 2: Створіть транзакцію або взаємодійте зі смарт-контрактом. Якщо застосунок розгорнуто на конкретному шарді, гаманець або застосунок автоматично направляє запити до цього шарда.

Крок 3: Дочекайтеся міжшардового підтвердження. Транзакції, що охоплюють кілька шардів, можуть підтверджуватися поетапно; інтерфейс зазвичай показує прогрес або статус виконання. Для великих сум рекомендується чекати більшої кількості підтверджень.

Для розробників важливо враховувати, в якому шарді зберігаються дані чи стан, як виконувати міжшардові виклики та як управляти фіналізацією й повторними спробами. Поширена практика — залишати часті локальні взаємодії в одному шарді й запускати міжшардові операції лише за потреби.

Які ризики й обмеження має шардинг?

Шардинг ускладнює систему. Міжшардова комунікація створює затримки й додаткові точки відмови — розробники мають забезпечити правильний порядок повідомлень і повторні спроби. Користувачі можуть стикатися зі «slippage» (прослизанням) або невизначеністю під час високої волатильності через затримки підтверджень між шардами.

Щодо безпеки: якщо в шарді мало учасників або він централізований, зростає ризик цільових атак. Мережі знижують ці ризики завдяки випадковому розподілу та періодичному перемішуванню.

Проблема доступності даних: усі учасники мережі повинні мати доступ до даних шарда для незалежної перевірки. Відсутність доступності підриває безпеку, тому використовують вибіркову перевірку та механізми зобов’язань щодо даних.

Порада щодо безпеки активів: під час міжшардових або міжланцюгових операцій завжди перевіряйте фіналізацію транзакції перед виконанням операцій із великими сумами.

У чому різниця між шардингом, sidechains і partitioning?

Шардинг розподіляє обробку в межах одного основного ланцюга; контроль над безпекою та фінальною цілісністю реєстру залишається за основною мережею. Sidechains — незалежні блокчейни з власними механізмами безпеки й консенсусу, які взаємодіють з основним ланцюгом через мости; їхні межі безпеки різні.

Partitioning у базах даних — це інженерний розподіл даних між машинами без питань ончейн-консенсусу чи фіналізації. Шардинг у блокчейні має забезпечити децентралізовану довіру й уніфіковані міжшардові результати, що робить його складнішим за традиційний partitioning.

Які майбутні тенденції в шардингу?

Тенденція — до modular parallelism (модульного паралелізму). Основний ланцюг працює як рівень даних і розрахунків; rollups розширюють обчислювальні можливості; шарди — особливо ті, що орієнтовані на data sharding і danksharding — забезпечують високошвидкісні канали для публікації даних.

До 2025 року провідні блокчейни інвестують у підвищення доступності даних і вдосконалення міжшардової комунікації. Ethereum зберігає rollup-centric підхід із шардингом для масштабування даних; інші мережі досліджують гнучкіші варіанти state sharding і планування для балансу продуктивності, досвіду розробників і безпеки.

Основні висновки щодо шардингу

Шардинг розділяє обробку в блокчейні на кілька паралельних підмножин, зберігаючи узгодженість реєстру через міжшардову комунікацію й уніфіковану агрегацію. Він доповнює rollups: rollups масштабують виконання, шардинг — пропускну здатність і паралелізм даних. Користувачі працюють у звичному режимі, а мережі автоматично маршрутизують транзакції по шардах; розробники зосереджуються на міжшардових викликах, фіналізації та доступності даних. Основні ризики — складність і межі безпеки; для мінімізації застосовують випадковий розподіл, вибіркову перевірку даних і прозоріші процеси підтвердження для користувачів.

FAQ

Як шардинг вирішує проблему перевантаження блокчейна?

Шардинг розділяє мережу блокчейна на незалежно оброблювані шарди, що дозволяє кожному шарду паралельно обробляти різні транзакції — це значно підвищує загальну пропускну здатність. Замість перевірки всіх транзакцій кожним вузлом, кожен вузол перевіряє лише частину даних — це зменшує навантаження і пришвидшує обробку. Це як поділ однієї каси на кілька: клієнти розраховуються одночасно, а не чекають у черзі.

Чи зміниться моя адреса гаманця через шардинг?

Ні — адреса гаманця не змінюється через шардинг. Це оптимізація блокчейна, яка не впливає на адреси, активи чи досвід переказів. Ваша адреса залишається дійсною; процеси депозиту, виведення й торгівлі на Gate не змінюються. Для користувачів оновлення непомітні — ви просто побачите швидші транзакції і можливе зниження комісій.

Чи стає робота вузлів простішою після впровадження шардингу?

Так — шардинг суттєво знижує вимоги до роботи вузлів. Раніше повний вузол мав зберігати й перевіряти всі транзакції, що вимагало значних ресурсів. Зі шардингом звичайний вузол перевіряє лише один або кілька шардів; потреба в сховищі й обчисленнях різко знижується. Це дозволяє більшій кількості людей запускати вузли й сприяє децентралізації мережі.

Якщо шард виходить із ладу, чи впливає це на всю мережу?

Серйозного впливу немає — шарди відносно незалежні. Якщо один шард виходить із ладу, це впливає лише на транзакції в цьому шарді; інші працюють у звичайному режимі. Добре спроєктовані системи мають надійні протоколи міжшардової комунікації та механізми відновлення для підтримки безпеки й стабільності мережі. Тому технологія шардингу проходить ретельне тестування перед публічним запуском.

Які блокчейни успішно впровадили шардинг?

Beacon Chain у Ethereum 2.0 заклала основу для шардингової архітектури, зараз впроваджується danksharding. Zilliqa і Harmony впровадили шардинг на основних мережах. Gate підтримує торгівлю на цих провідних шардинг-ланцюгах — ви можете безпосередньо оцінити їхню швидкість транзакцій і нижчі комісії.