Lösung des Skalierbarkeitsrätsels von Ethereum mit Sharding

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Ethereum hat sich seit seiner Einführung im Jahr 2015 zu einem Eckpfeiler des Blockchain-Ökosystems entwickelt. Berühmt für seine Fähigkeit, dezentrale Anwendungen (DApps) und Smart Contracts auszuführen, hat es einen enormen Nutzen gefunden. Mit zunehmender Beliebtheit des Netzwerks wuchs jedoch auch sein Transaktionsvolumen, was zu dem führte, was wir als „Skalierbarkeitskrise“ bezeichnen. Dies bezieht sich im Wesentlichen auf den Kampf von Ethereum, eine große Anzahl von Transaktionen gleichzeitig abzuwickeln, ohne dass es zu Verzögerungen oder höheren Transaktionsgebühren kommt. Der neueste Trend in der Kryptowelt ist Ethereum, und Sie können es mit kaufen diesen Link.

Die Herausforderung der Skalierbarkeit verstehen

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  • Historischer Zusammenhang: Ethereum wurde ursprünglich auf einem Proof-of-Work (PoW)-Mechanismus aufgebaut, einem Konsensmodell, das zwar sicher, aber notorisch langsam und energieintensiv ist. Als DApps an Bedeutung gewannen und DeFi-Projekte aufblühten, kam es im Netzwerk von Ethereum zu einer Überlastung.
  • Transaktionsdurchsatz: Derzeit kann Ethereum etwa 30 Transaktionen pro Sekunde (TPS) verarbeiten. Im Gegensatz dazu verarbeiten globale Zahlungssysteme wie Visa Tausende von TPS, was die Grenzen von Ethereum verdeutlicht.
  • Gasgebühren: Gas ist die Gebühr, die für die Durchführung einer Transaktion oder die Ausführung eines Vertrags auf Ethereum erforderlich ist. Bei einer Überlastung des Netzwerks steigen diese Gebühren sprunghaft an, was Transaktionen für Benutzer teuer und manchmal unrentabel macht.

Sharding: Eine dezentrale Lösung für Skalierbarkeit

Sharding ist im Kern die Aufteilung des gesamten Ethereum-Netzwerks in kleinere Partitionen, sogenannte „Shards“. Jeder Shard verarbeitet seine Transaktionen und Smart Contracts.

  • Funktionsweise des Produkts Stellen Sie sich das Ethereum-Netzwerk als einen globalen Computer vor. Sharding teilt diesen Computer im Wesentlichen in mehrere kleinere Computer auf, von denen jeder seine Aufgaben verarbeiten kann.
  • Vergleich zum herkömmlichen Datenbank-Sharding: Auch herkömmliche Datenbanken nutzen Sharding, um die Effizienz zu verbessern. Bei Blockchains besteht die Herausforderung jedoch darin, Dezentralisierung und Sicherheit aufrechtzuerhalten, was den Prozess weitaus komplizierter macht.

Wie Sharding die Engpässe von Ethereum behebt

Erhöhter Transaktionsdurchsatz: Da jeder Shard Transaktionen unabhängig verarbeitet, kann das Netzwerk Transaktionen im Wert mehrerer Shards gleichzeitig verarbeiten. Hätte Ethereum 100 Shards, könnte es hypothetisch möglicherweise 3,000 TPS (30 TPS x 100) verarbeiten.

  • Staus reduzieren: Durch die Verteilung der Transaktionslast auf mehrere Shards wird eine Überlastung in einem einzelnen Shard unwahrscheinlich. Dies sorgt für reibungslosere und schnellere Transaktionen.
  • Sinkende Gasgebühren: Eine geringere Überlastung bedeutet einen geringeren Wettbewerb bei der Transaktionsvalidierung. Dies kann zu niedrigeren Gasgebühren führen und das Ethereum-Ökosystem benutzerfreundlicher und wirtschaftlicher machen.

Ethereum 2.0: Die nächste Evolution mit Sharding im Mittelpunkt

Ethereum 2.0 oder Eth2 ist eine Reihe von Upgrades, die darauf abzielen, die Skalierbarkeits-, Sicherheits- und Nachhaltigkeitsprobleme von Ethereum anzugehen.

  • Rolle des Shardings: Sharding ist eine Grundpfeiler von Eth2. Mit dem Übergang von PoW zu Proof-of-Stake (PoS) will Ethereum Sharding integrieren, um seine Transaktionskapazität zu erhöhen.

Die Roadmap: Ethereum 2.0 soll in mehreren Phasen eingeführt werden:

  • Phase 0: Einführung der Beacon Chain, einer PoS-Blockchain, die neben der ursprünglichen PoW-Kette läuft.
  • Phase 1: Implementierung von Shard-Ketten. Der ursprüngliche Plan sieht 64 Shards vor, wodurch die Kapazität von Ethereum deutlich erhöht wird.
  • Über Phase 1 hinaus: Integration von Shard-Chains in das Mainnet, um ihnen die vollständige Verarbeitung von Transaktionen und Smart Contracts zu ermöglichen.

PoMögliche Herausforderungen und Kritik am Sharding

  • Bedenken hinsichtlich der Netzwerksicherheit: Kleinere Shards sind möglicherweise anfälliger für böswillige Angriffe. Allerdings zielt das PoS-Modell von Ethereum in Verbindung mit dem Absteckmechanismus der Validatoren darauf ab, dieses Risiko auszugleichen.
  • Shardübergreifende Transaktionen: Transaktionen mit mehreren Shards können komplex sein und möglicherweise die durch Sharding erzielten Geschwindigkeitsgewinne verringern.
  • Debatte über Zentralisierung: Während Sharding die Geschwindigkeit steigern kann, argumentieren Kritiker, dass es zu einer Zentralisierung führen könnte. Ethereum-Entwickler legen jedoch Wert auf das Design der Architektur zur Aufrechterhaltung der Dezentralisierung.

Fallstudien: Sharding in Aktion

  • Zilliqa: Als einer der ersten Anwender von Sharding hat Zilliqa deutliche Verbesserungen der Transaktionsgeschwindigkeit gezeigt, was die Argumente für Sharding untermauert.
  • Testnetze von Ethereum: Die Experimente von Ethereum mit Sharding in seinen Testnetzen haben unschätzbare Einblicke in potenzielle Herausforderungen und Vorteile in der realen Welt geliefert.

Die Zukunft: Was Sharding für Ethereum und das breitere Blockchain-Ökosystem bedeutet

Mit Sharding an der Spitze von Ethereum 2.0 steht das Blockchain-Ökosystem vor einem transformativen Wandel. Erhöhte Transaktionsgeschwindigkeiten können DApps und DeFi-Projekte revolutionieren und die Blockchain-Technologie der allgemeinen Akzeptanz näher bringen.

Fazit: Sharding als Schlüssel zur anhaltenden Dominanz von Ethereum

In der dynamischen Landschaft der Blockchain-Technologie ist die strategische Entscheidung von Ethereum, Sharding zu integrieren, ein Beweis für sein Engagement, die führende Smart-Contract-Plattform zu bleiben. Durch die aktive Bewältigung seiner Skalierbarkeitsherausforderungen festigt Ethereum nicht nur seine eigene Zukunft, sondern ermöglicht auch eine breitere Akzeptanz von Blockchain-Technologien.


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