Sharding adalah cara untuk menyelesaikan masalah skalabilitas Blockchain seperti apa?

Ringkasan - Sharding adalah metode membagi jaringan blockchain menjadi beberapa bagian independen, di mana setiap bagian memproses transaksi secara paralel untuk meningkatkan kecepatan dan kinerja. - Teknologi ini membantu mengurangi beban pada setiap node, menurunkan biaya partisipasi dalam jaringan, dan meningkatkan jumlah transaksi yang dapat diproses per detik. - Sharding disertai risiko keamanan seperti serangan kontrol segmen tunggal dan kompleksitas transaksi antar segmen yang berbeda.

Masalah Skalabilitas - Tantangan Terbesar Blockchain

Teknologi blockchain pernah menjanjikan akan menciptakan revolusi dalam cara kita mengelola data dan menukar aset. Namun, jaringan blockchain saat ini sedang menghadapi sebuah dinding: kemampuan pemrosesan yang melampaui batas. Ini adalah titik yang terletak dalam “trilemma yang terkenal” dari blockchain - keseimbangan antara tiga faktor yaitu skalabilitas, keamanan, dan desentralisasi. Mencapai ketiga hal ini sekaligus masih merupakan teka-teki yang sulit, sampai solusi strategis seperti sharding muncul.

Sharding Adalah Apa - Membagi untuk Menyelesaikan

Sharding berasal dari manajemen basis data tradisional, tetapi diterapkan pada blockchain dengan tujuan yang jelas: membagi pekerjaan agar tidak ada node yang terbebani.

Pada dasarnya, sharding membagi jaringan blockchain menjadi “segmen” yang lebih kecil - setiap segmen berfungsi sebagai blockchain mini independen. Segmen-segmen ini dapat memproses transaksi dan mengeksekusi smart contract secara bersamaan, alih-alih harus menunggu satu sama lain seperti dalam sistem tradisional.

Blockchain Pengolahan Data - Dua Cara yang Sangat Berbeda

Untuk memahami mengapa sharding penting, kita perlu memahami cara blockchain biasanya beroperasi:

Metode tradisional (memproses secara berurutan): Setiap node blockchain harus memproses seluruh transaksi, menyimpan semua data, dan memverifikasi setiap blok. Ini memastikan keamanan yang tinggi - setiap node adalah salinan lengkap dari blockchain. Namun, harga yang harus dibayar adalah kecepatan: ketika jumlah transaksi meningkat, jaringan akan melambat karena segala sesuatunya harus diproses secara berurutan.

Metode dengan sharding (pemrosesan paralel): Pekerjaan dibagi - node A hanya perlu memproses segmen 1, node B hanya perlu segmen 2, dan seterusnya. Setiap segmen beroperasi secara independen, memungkinkan banyak transaksi berjalan sekaligus. Hasil: kecepatan meningkat secara signifikan tetapi kompleksitas juga meningkat.

Pembagian Wilayah Horizontal Vs Pembagian Wilayah Vertikal - Mengapa Blockchain Memilih Cara Ini

Ada dua cara untuk membagi data dalam basis data - horizontal dan vertikal - tetapi blockchain lebih mengutamakan partisi horizontal (horizontal partitioning) yang dilakukan oleh sharding:

Pembagian horizontal: Membagi data berdasarkan baris - setiap baris masuk ke dalam segmen yang berbeda. Misalnya, transaksi pengguna A masuk ke segmen 1, pengguna B ke segmen 2. Setiap node hanya membutuhkan satu subset data yang lengkap, tidak terputus.

Pembagian vertikal: Memisahkan data berdasarkan kolom - satu node menyimpan nama, node lain menyimpan saldo, dll. Cara ini merusak integritas data dan membuat setiap node harus terhubung dengan banyak bagian lain untuk verifikasi, meningkatkan kompleksitas.

Mengapa segmentasi horizontal lebih baik dengan blockchain:

1. Perluasan yang lebih baik - Setiap segmen dapat memproses transaksi secara independen, tanpa harus menunggu segmen lain
2. Lebih terdesentralisasi - Node tidak perlu akses ke semua data, turun permintaan sumber daya, memungkinkan lebih banyak peserta
3. Keamanan yang lebih baik - Setiap segmen tetap berisi data transaksi yang lengkap, memastikan integritas alih-alih membagi informasi.

Manfaat Nyata dari Sharding

Kecepatan Transaksi Meningkat Pesat

Alih-alih memproses transaksi secara bertahap, sharding memungkinkan pemrosesan paralel di beberapa segmen. Jika jaringan memiliki 64 segmen, secara teori dapat memproses 64 kali lebih banyak transaksi dibandingkan saat ini.

Sebuah contoh yang jelas: Zilliqa, jaringan blockchain yang menggunakan sharding, mencapai ribuan transaksi per detik. Ini cukup untuk mendukung sebagian besar pengguna tanpa menyebabkan kemacetan.

Biaya Partisipasi Jaringan Turun Kuat

Biasanya, untuk menjadi validator diperlukan komputer yang kuat karena harus menyimpan seluruh blockchain. Dengan sharding, Anda hanya perlu menyimpan satu segmen - pekerjaan dan biaya berkurang secara signifikan.

Ini mendemokratisasi jaringan: bukan hanya orang-orang yang memiliki sumber daya besar yang dapat berpartisipasi, tetapi siapa saja yang memiliki komputer biasa juga memiliki kesempatan untuk menjadi validator.

Kinerja Jaringan Meningkat Secara Menyeluruh

Dalam blockchain tradisional, semakin banyak node yang berpartisipasi, jaringan menjadi semakin lambat karena harus menyinkronkan dengan semua orang. Tetapi dengan sharding, node baru dapat bergabung ke dalam segmen tertentu alih-alih seluruh jaringan - total kinerja tidak terpengaruh dan bahkan dapat meningkat.

Pembatasan Sharding - Risiko yang Tersembunyi

Serangan Kontrol Segmen

Kekuatan komputasi yang diperlukan untuk mengendalikan segmen yang jauh lebih kecil dibandingkan dengan mengendalikan seluruh jaringan. Seorang penyerang hanya perlu menguasai validator dalam suatu segmen ( yang disebut “kontrol segmen” ) untuk dapat merusak atau mengubah data. Ini meningkatkan vektor serangan dibandingkan dengan blockchain tanpa sharding.

Transaksi Antara Segmen Sangat Rumit

Ketika Anda mengirim uang dari segmen A ke segmen B, koordinasi antara kedua segmen menjadi rumit. Jika tidak dikelola dengan hati-hati, dapat terjadi keadaan “pengeluaran ganda” - Anda menghabiskan koin yang sama dua kali karena kedua segmen tidak saling tahu telah mengonfirmasi transaksi.

Masalah Ketersediaan Data

Jika validator dalam satu segmen semuanya offline sekaligus, data segmen tersebut tidak akan dapat diakses. Ini menyebabkan gangguan pada seluruh jaringan karena tidak dapat memverifikasi atau memproses transaksi dari segmen.

Keseimbangan Sumber Daya Sulit

Sharding memerlukan mekanisme penyeimbangan sumber daya yang kompleks. Jika tidak dilakukan dengan benar, data dapat terdistribusi secara tidak merata di antara segmen-segmen, menyebabkan satu segmen kelebihan beban sementara segmen lainnya tidak terpakai.

Lag Penyelarasan

Ketika banyak node perlu berbagi dan memperbarui informasi secara bergantian, latensi jaringan dapat meningkat. Jika salah satu node memproses dengan lambat, seluruh proses sinkronisasi akan terhambat.

Ethereum Sedang Menerapkan Sharding ke Dunia Nyata

Ethereum tidak secara kebetulan memilih sharding. Dalam rencana peningkatan Ethereum 2.0 ( yang juga dikenal sebagai Eth2 atau Serenity), sharding adalah bagian penting untuk menyelesaikan masalah skala.

Saat ini, pembaruan sedang berlangsung secara bertahap. Tahap terakhir (Phase 2) akan mencakup penerapan sharding secara penuh. Para pengembang Ethereum berharap itu akan turun kemacetan jaringan dan menurunkan biaya transaksi yang saat ini harus ditanggung oleh jaringan.

Namun, Ethereum juga tidak terburu-buru. Karena sharding membawa banyak tantangan keamanan dan desentralisasi, tim pengembang sedang melakukan pengujian yang luas dan berpikir dengan cermat sebelum sepenuhnya menerapkannya untuk memastikan tidak ada celah.

Kesimpulan - Masa Depan Blockchain Mungkin Bergantung Pada Sharding

Sharding merupakan lompatan besar dalam mengatasi trilema ketidakmungkinan blockchain. Meskipun menimbulkan kompleksitas baru, kemampuan untuk meningkatkan kecepatan tanpa mengorbankan desentralisasi adalah janji besar.

Tidak hanya Ethereum, tetapi banyak blockchain lain juga sedang menjelajahi sharding. Setiap kali sebuah jaringan berhasil menerapkan sharding, itu tidak hanya membantu jaringan itu sendiri tetapi juga memberikan pengalaman bagi seluruh ekosistem blockchain.

Namun kunci keberhasilan terletak pada penelitian, pengembangan, dan pengujian yang terus-menerus dan ketat - dengan cara yang dilakukan oleh tim pengembang terkemuka seperti Ethereum.