## エグゼクティブサマリーシャーディングは、レイヤー1のブロックチェーンネットワークのスケーラビリティ制約を解決するために提案された最も重要なソリューションの1つを表します。この技術はネットワークを複数の「シャード」に分割し、取引を並行して処理できるようにします。結果：より高い速度、低コスト、改善されたネットワークパフォーマンス。しかし、シャーディングには慎重に対処すべきセキュリティおよび技術的な課題が存在します。## 基本的な挑戦：三重ブロックチェーンのジレンマブロックチェーン技術は根本的な矛盾に直面しています：分散化、安全性、スケーラビリティを同時に達成することはできません。これを「トリレンマ」と呼びます。従来のネットワークは、安全性と非中央集権性を維持する代わりに、スケーラビリティの犠牲を選択しました。各ノードはデータの完全なコピーを保持し、安全性と透明性を保証しますが、処理速度を大幅に遅くします。ここで分割が、この3つの要素の間のバランスを達成することを目指す戦略的解決策として登場します。## 正確に言うと、ハッシュとは何ですか？シャーディングは、現代のデータベース管理からインスパイアされた概念です。簡単に言えば、すべてのトランザクションを直列で処理するのではなく、ネットワークを「シャード」と呼ばれる独立したセクションに分割します。各部分は独立したユニットとして機能し、次のことができます:- 彼のトランザクションを独立して処理する- スマートコントラクトの実行- データの検証- それらはすべて他の部分と並行して行われますこのモデルをブロックチェーンネットワークに適用することで、2つの主要な目標が達成されます: 分散性を維持しながら速度を向上させることです。## ハッシュを実際に適用する方法### から 並列 へ従来のモデル(における逐次処理)では、ネットワーク内の各ノードが以下の責任を負います：- すべての取引を処理する-検証- すべての完全なデータを保存するこれは高いセキュリティを提供しますが、パフォーマンスに実際のボトルネックを生み出します。分散化はこのシナリオを完全に変えます。直線的な処理の代わりに、異なる部分で同時に複数の処理が行われます。これは、1秒あたりに処理される取引の数が大幅に増加することを意味します。### 水平分割：シャーディングの技術的基盤分割は「水平分割」と呼ばれるものに依存しており、垂直分割ではありません。**水平分割:** データは行に基づいて分割され、異なるノードに配布されます。各ノードは独立したデータのサブセットを保持します。これにより、情報の整合性が失われないことが保証されます。**縦の分割:** データはカラムに基づいて分割されます (特性)。各ノードは特定のエンティティのセットに対するすべての特性を保持します。これはブロックチェーンにとって効率が低いです。**なぜ水平分割が最適なのか？**三つの主な理由:1. **真のスケーラビリティ:** 各部分が独立して機能し、処理される取引の数が大幅に増加します。2. **保持された非中央集権性:** より多くのノードが参加できるのは、コンピューティングとストレージの要件がはるかに少ないためです。3. **データの安全性:** 各部分は完全なトランザクションを保持し、データの整合性を維持します。## 目に見える分散化の利点### 取引を劇的に加速する最初のトランザクションが完了するのを待つのではなく、異なる部分で同時に数千のトランザクションを処理することができます。実例：Ziliquaネットワークはすでにハッシュを使用しており、毎秒数千のトランザクションを処理しています。これは従来のモデルでは不可能でした。### コンピュータおよび財務の負担を軽減する従来のモデルは、すべてのノードに次のことを要求します:- 完全なデータチェーンの保管- すべての取引を処理する- すべての取引を確認するこれは、ネットワークへの参加には膨大なリソースと非常に高いコストが必要であることを意味します。分散化により、各ノードは全体のデータの一部のみを処理します。結果として、通常のデバイスを持つ人々が検証者になることができます。これにより、真の分散化が促進され、ネットワークの民主的な性質が維持されます。### ネットワークの全体的なパフォーマンスを向上させる従来のネットワークでは、ノードの数が増えるほど、相互の通信が複雑になるため、パフォーマンスが低下します(。分割はこの傾向を反映しています。各部分は並行して機能し、新しいノードは特定の部分に追加され、ネットワーク全体には追加されません。結果：ネットワークが成長するにつれて、パフォーマンスが向上し、劣化しません。## 無視できない課題とリスク) 個別の部品が攻撃に対して脆弱であるハッシュモデルでは、ネットワーク全体を支配するよりも、1つの部分を支配するために必要な計算能力ははるかに低いです。これは「1%攻撃」の扉を開く：比較的限られたリソースを持つ攻撃者が1つの部分を制御できる可能性があります。これは追加の強力な保護メカニズムを必要とする実際のセキュリティ脅威です。部品間のトランザクションの複雑さ###一つの取引が複数の部分からのデータを含むと、事は非常に複雑になります。問題: ダブルスペンディングの危険。もし一方の部分がもう一方の状態を正確に追跡しなければ、ユーザーはこれを利用して同じ資金を二回使うことができます。このシナリオを管理するには、非常に複雑なプロトコルが必要です。### データとネットワークを提供します一部のパーツが利用できなくなった場合、###オフラインのノード(、ネットワークはデータの完全な回復と検証に問題を抱える可能性があります。これにより、ネットワーク全体が障害を起こす可能性があります。) パーツ間のアンバランスデータとプロセスが部分間で均等に分配されない場合、一部の部分が非常に過負荷になり、他の部分がアイドル状態のままになる可能性があります。これは全体のパフォーマンスに悪影響を与えます。ノード間の###遅延同期データの共有と更新は、数千の異なるノード間で時間がかかります。接続速度が遅いノードや処理能力が低いノードがあると、全体のプロセスが妨げられる可能性があります。## Ethereumにおける分割アプリケーション：未来への道EthereumはEthereum 2.0のアップグレードの一環としてシャーディングを導入する計画です###、これはEth2またはSerenityとしても知られています(。目標：ネットワークの速度と効率を向上させることで、はるかに多くのトランザクションを処理し、混雑を軽減すること。ステージ:- フェーズIおよびII:段階的な改善- 最終段階：完全な分割アプリケーションEthereumの開発者たちは、このアップグレードがスケーリング問題と高コストの問題を解決することを期待しています。しかし、このアプリケーションはセキュリティと分散化を損なわないことを確認するために非常に慎重なテストを必要とします。## 要約：ブロックチェーンの未来は分散化を経ている分散化はブロックチェーンの三重課題を解決するための重要なステップを表しています。実際の技術的課題にもかかわらず、その可能性は巨大です。- 中央集権を犠牲にすることなく真の拡大- 競争力のある取引速度- より民主的で公正なネットワーク他の多くのブロックチェーンが真剣にシャーディングを研究しています。イーサリアムのシャーディング成功は模範となるでしょう。しかし、新興技術と同様に、真の成功は広範な適用の前に研究開発と厳密なテストへの継続的な投資に依存します。
スケーリング問題の解決: ブロックチェーンにおけるハッシュ技術の仕組み
エグゼクティブサマリー
シャーディングは、レイヤー1のブロックチェーンネットワークのスケーラビリティ制約を解決するために提案された最も重要なソリューションの1つを表します。この技術はネットワークを複数の「シャード」に分割し、取引を並行して処理できるようにします。結果：より高い速度、低コスト、改善されたネットワークパフォーマンス。しかし、シャーディングには慎重に対処すべきセキュリティおよび技術的な課題が存在します。
基本的な挑戦：三重ブロックチェーンのジレンマ
ブロックチェーン技術は根本的な矛盾に直面しています：分散化、安全性、スケーラビリティを同時に達成することはできません。これを「トリレンマ」と呼びます。
従来のネットワークは、安全性と非中央集権性を維持する代わりに、スケーラビリティの犠牲を選択しました。各ノードはデータの完全なコピーを保持し、安全性と透明性を保証しますが、処理速度を大幅に遅くします。
ここで分割が、この3つの要素の間のバランスを達成することを目指す戦略的解決策として登場します。
正確に言うと、ハッシュとは何ですか？
シャーディングは、現代のデータベース管理からインスパイアされた概念です。簡単に言えば、すべてのトランザクションを直列で処理するのではなく、ネットワークを「シャード」と呼ばれる独立したセクションに分割します。
各部分は独立したユニットとして機能し、次のことができます:
このモデルをブロックチェーンネットワークに適用することで、2つの主要な目標が達成されます: 分散性を維持しながら速度を向上させることです。
ハッシュを実際に適用する方法
から 並列 へ
従来のモデル(における逐次処理)では、ネットワーク内の各ノードが以下の責任を負います：
これは高いセキュリティを提供しますが、パフォーマンスに実際のボトルネックを生み出します。
分散化はこのシナリオを完全に変えます。直線的な処理の代わりに、異なる部分で同時に複数の処理が行われます。これは、1秒あたりに処理される取引の数が大幅に増加することを意味します。
水平分割：シャーディングの技術的基盤
分割は「水平分割」と呼ばれるものに依存しており、垂直分割ではありません。
水平分割: データは行に基づいて分割され、異なるノードに配布されます。各ノードは独立したデータのサブセットを保持します。これにより、情報の整合性が失われないことが保証されます。
縦の分割: データはカラムに基づいて分割されます (特性)。各ノードは特定のエンティティのセットに対するすべての特性を保持します。これはブロックチェーンにとって効率が低いです。
なぜ水平分割が最適なのか？
三つの主な理由:
目に見える分散化の利点
取引を劇的に加速する
最初のトランザクションが完了するのを待つのではなく、異なる部分で同時に数千のトランザクションを処理することができます。
実例：Ziliquaネットワークはすでにハッシュを使用しており、毎秒数千のトランザクションを処理しています。これは従来のモデルでは不可能でした。
コンピュータおよび財務の負担を軽減する
従来のモデルは、すべてのノードに次のことを要求します:
これは、ネットワークへの参加には膨大なリソースと非常に高いコストが必要であることを意味します。
分散化により、各ノードは全体のデータの一部のみを処理します。結果として、通常のデバイスを持つ人々が検証者になることができます。これにより、真の分散化が促進され、ネットワークの民主的な性質が維持されます。
ネットワークの全体的なパフォーマンスを向上させる
従来のネットワークでは、ノードの数が増えるほど、相互の通信が複雑になるため、パフォーマンスが低下します(。
分割はこの傾向を反映しています。各部分は並行して機能し、新しいノードは特定の部分に追加され、ネットワーク全体には追加されません。結果：ネットワークが成長するにつれて、パフォーマンスが向上し、劣化しません。
無視できない課題とリスク
) 個別の部品が攻撃に対して脆弱である
ハッシュモデルでは、ネットワーク全体を支配するよりも、1つの部分を支配するために必要な計算能力ははるかに低いです。
これは「1%攻撃」の扉を開く：比較的限られたリソースを持つ攻撃者が1つの部分を制御できる可能性があります。これは追加の強力な保護メカニズムを必要とする実際のセキュリティ脅威です。
部品間のトランザクションの複雑さ###
一つの取引が複数の部分からのデータを含むと、事は非常に複雑になります。
問題: ダブルスペンディングの危険。もし一方の部分がもう一方の状態を正確に追跡しなければ、ユーザーはこれを利用して同じ資金を二回使うことができます。このシナリオを管理するには、非常に複雑なプロトコルが必要です。
データとネットワークを提供します
一部のパーツが利用できなくなった場合、###オフラインのノード(、ネットワークはデータの完全な回復と検証に問題を抱える可能性があります。これにより、ネットワーク全体が障害を起こす可能性があります。
) パーツ間のアンバランス
データとプロセスが部分間で均等に分配されない場合、一部の部分が非常に過負荷になり、他の部分がアイドル状態のままになる可能性があります。これは全体のパフォーマンスに悪影響を与えます。
ノード間の###遅延同期
データの共有と更新は、数千の異なるノード間で時間がかかります。接続速度が遅いノードや処理能力が低いノードがあると、全体のプロセスが妨げられる可能性があります。
Ethereumにおける分割アプリケーション：未来への道
EthereumはEthereum 2.0のアップグレードの一環としてシャーディングを導入する計画です###、これはEth2またはSerenityとしても知られています(。
目標：ネットワークの速度と効率を向上させることで、はるかに多くのトランザクションを処理し、混雑を軽減すること。
ステージ:
Ethereumの開発者たちは、このアップグレードがスケーリング問題と高コストの問題を解決することを期待しています。しかし、このアプリケーションはセキュリティと分散化を損なわないことを確認するために非常に慎重なテストを必要とします。
要約：ブロックチェーンの未来は分散化を経ている
分散化はブロックチェーンの三重課題を解決するための重要なステップを表しています。実際の技術的課題にもかかわらず、その可能性は巨大です。
他の多くのブロックチェーンが真剣にシャーディングを研究しています。イーサリアムのシャーディング成功は模範となるでしょう。
しかし、新興技術と同様に、真の成功は広範な適用の前に研究開発と厳密なテストへの継続的な投資に依存します。