Was ist Datenpartitionierung (Sharding, Sharding) in einer Blockchain?

Die Datenpartitionierung (Sharding) ist eine Methode zur Skalierung eines verteilten Ledgers, bei der die Blockchain in mehrere parallel arbeitende Segmente, sogenannte Shards, aufgeteilt wird. In der klassischen Architektur speichert jeder Netzwerk-Knoten eine vollständige Kopie der gesamten Kette und verifiziert jede Transaktion, was die Leistung einschränkt, wenn die Anzahl der Teilnehmer wächst. Sharding beseitigt diese Einschränkung, indem Daten und Berechnungen auf Gruppen von Knoten verteilt werden.

Wie Sharding funktioniert

Jeder Shard verarbeitet sein eigenes Set von Transaktionen und verwaltet einen Teil des gesamten Netzwerkzustands. Knoten müssen nicht mehr das gesamte Ledger aufbewahren — es reicht aus, für ihr eigenes Segment verantwortlich zu sein. Durch die parallele Verarbeitung vieler Shards ist das Netzwerk in der Lage, signifikant mehr Operationen pro Zeiteinheit durchzuführen.

• erhöhte Durchsatz- und Verarbeitungsgeschwindigkeit;
• reduzierte Speicher- und Berechnungsanforderungen für einen einzelnen Knoten;
• die Möglichkeit des horizontalen Wachstums des Netzwerks, wenn die Last zunimmt.

Die zentrale ingenieurtechnische Aufgabe des Shardings besteht darin, die Sicherheit und Konsistenz der Daten zwischen den Shards zu gewährleisten sowie Operationen, die mehrere Segmente gleichzeitig betreffen, korrekt durchzuführen. Daher erfordern solche Lösungen gut durchdachte Mechanismen für die Interaktion der Shards und den Schutz vor der Konzentration unehrlicher Knoten in einem einzigen Segment.