O consenso em nível de transação, a fragmentação dinâmica de estado e a escalabilidade linear do Shardeum garantirão que a rede alcance não apenas a execução de transações paralelas, mas também atômicas e entre fragmentos.
O que é Composabilidade em Blockchain?
Observação: temos um blog separado dedicado a discutir o que é composibilidade, especialmente do ponto de vista do blockchain. No entanto, vamos resumir aqui para facilitar a compreensão e a conexão dos vários pontos de discussão que abordaremos neste blog sobre a importância da composição atômica e de fragmentos cruzados em redes públicas de blockchain.
Composability é um conceito poderoso em blockchain que permite aos desenvolvedores combinar e integrar contratos inteligentes, aplicativos descentralizados (dapps) e redes distintas para criar sistemas inovadores e complexos. Isto incentiva o rápido desenvolvimento, uma vez que os blocos de construção existentes podem ser reutilizados, reduzindo tempo e esforço.
Fonte: Como funciona a composição?
Embora esta proposta pareça ser uma vantagem para plataformas de contratos inteligentes, o seu sucesso depende em grande parte da robustez da camada de protocolo subjacente da plataforma em termos de segurança, escalabilidade, comunicação, armazenamento e DX. Embora a composição analise como um sistema funciona por dentro e como suas partes podem ser reorganizadas para criar novas funções, seu sucesso também depende de vários fatores externos para fortalecer sua usabilidade, como auditorias de segurança e testes completos. Basicamente, isso torna a ‘combinabilidade’ um recurso que determina o sucesso ou o fracasso de uma plataforma blockchain.
O que é atomicidade em Blockchain?
Atomicidade e composibilidade atômica estão intimamente relacionadas. Atomicidade refere-se à natureza indivisível ou tudo ou nada de uma transação ou operação. Em outras palavras, isso significa que uma transação é totalmente executada ou não é executada, sem qualquer status parcial ou intermediário. Se qualquer parte de uma transação falhar ou sofrer um erro, toda a transação será revertida ou revertida, para garantir que o sistema permaneça em um estado consistente. Você verá a atomicidade como parte do conceito ACID (Atomicidade, Consistência, Isolamento, Durabilidade) em computação e ciência de dados.
Fonte: erainnovator.com/acid-properties-in-dbms/
O que é Composibilidade Atômica em Blockchain?
A composição atômica refere-se à capacidade de combinar e executar múltiplas operações ou transações em sistemas de banco de dados distribuídos, como blockchains e DAGs, de forma que todos tenham sucesso ou falhem juntos, geralmente dentro dos limites de um único fragmento ou blockchain. Isso estende o conceito de atomicidade à composição de operações no contexto do blockchain.
Semelhante à forma como as redes blockchain usam mecanismos de consenso para estabelecer acordos relativos à validade e ordenação das transações, as blockchains usam mecanismos especializados, como protocolos de mensagens, coordenadores e roteamento, para manter a capacidade de composição nessas redes. Este é um detalhe de nível técnico sobre o qual aprenderemos mais na próxima seção. No entanto, a nível funcional, deve ser enfatizado que as cadeias de blocos só podem garantir a composição atómica se tiverem um design/implantação perfeito de mecanismos de consenso, contratos inteligentes, escalabilidade, verificação de transações e mecanismos de reversão. Em outras palavras, eles devem ter fundamentos sólidos na forma de protocolos e camadas de aplicação.
Fonte | O que é composição atômica e como funciona?
Conforme mencionado anteriormente, a composição atômica geralmente é alcançada em uma única partição, cluster ou blockchain. No entanto, garantir a composição atômica torna-se mais complexo ao lidar com múltiplas partições e estados, como em redes de fragmentação.
Sharding é uma forma de aumentar a escalabilidade de sistemas distribuídos, como blockchain, dividindo os dados em pedaços menores e mais fáceis de gerenciar, chamados shards. A fragmentação não prejudica necessariamente a composição, mas tem o potencial de limitar a capacidade de diferentes partes do sistema se comunicarem e interagirem entre si. A fragmentação introduz complexidade na arquitetura e implementação da rede e muitas vezes requer mecanismos para comunicação e composição entre fragmentos. A fragmentação também pode resultar na distribuição desigual de dados e transações entre fragmentos devido à falta de design e testes ideais ou, em outras palavras, de uma camada de protocolo sólida. Antes de entender como a composição de fragmentos cruzados pode ser alcançada, vamos dar uma olhada rápida no que significa o próprio fragmento cruzado.
Composição entre fragmentos cruzados em sistemas Blockchain
Fonte | O que é a composição entre fragmentos: a importância da composição entre fragmentos
Na tecnologia blockchain, o sharding é uma forma de dividir uma rede em partes menores e mais gerenciáveis, chamadas shards. Cada fragmento contém uma parte do total de dados e transações da rede, permitindo um processamento mais eficiente e maior rendimento. Ao dividir a rede dessa forma, os nós só precisam processar os dados nos fragmentos atribuídos, reduzindo a carga computacional e melhorando o desempenho geral.
A composição entre fragmentos refere-se à capacidade de diferentes fragmentos em uma rede blockchain interagirem perfeitamente. Como cada fragmento opera de forma independente, a composição entre fragmentos requer a implementação de protocolos e mecanismos, como um sistema de conta universal, protocolos de mensagens ou implementação de cadeias laterais ou pontes para conectar diferentes fragmentos. Isso permitirá mover dados e ativos entre fragmentos, bem como manter um estado consistente em todos os fragmentos. Ao permitir a composição entre fragmentos, as redes blockchain podem processar mais transações e obter maior rendimento sem sacrificar a segurança ou a descentralização.
Principais considerações para alcançar a capacidade de composição entre fragmentos em redes Blockchain
Transações cruzadas de fragmentos
Uma transação entre fragmentos é uma transação única que envolve vários fragmentos em uma rede blockchain. Estas transações são fundamentais para alcançar escalabilidade e permitir contratos inteligentes mais complexos. As transações entre fragmentos exigem mecanismos para garantir atomicidade, consistência, isolamento e durabilidade (ACID) entre os fragmentos.
A necessidade de composição
A capacidade de composição é fundamental para permitir a composição entre fragmentos e garantir interações perfeitas entre contratos inteligentes e transações em diferentes fragmentos. Sem capacidade de composição, as redes blockchain ficarão limitadas a operar dentro de seus fragmentos, reduzindo sua utilidade e adoção.
Protocolo de confirmação de duas fases para transações entre fragmentos
O Two-Phase Commit Protocol é um mecanismo para garantir a atomicidade em transações entre fragmentos. Este protocolo envolve um coordenador iniciando uma transação e se comunicando com todos os shards envolvidos para garantir que eles estejam prontos para o commit. Se todos os fragmentos concordarem, a transação será confirmada; caso contrário, a transação será cancelada.
Roteamento de transações entre fragmentos
O roteamento é o mecanismo usado para direcionar transações entre fragmentos para o fragmento apropriado. Isso envolve identificar os fragmentos envolvidos na transação e determinar a rota ideal para executar a transação. Isso é conseguido por meio de tabelas de roteamento e protocolos de mensagens que permitem a comunicação de composição entre fragmentos.
Coordenador de composição entre fragmentos
O coordenador gerencia transações entre fragmentos e garante sua atomicidade, consistência, isolamento e durabilidade. Eles facilitam a comunicação entre os fragmentos envolvidos em uma transação e são essenciais para alcançar a composição entre fragmentos. O coordenador inicia uma transação entre shards, comunica-se com todos os shards envolvidos para garantir que eles estejam prontos para commit e executa um protocolo de commit de duas fases para garantir a atomicidade. Os coordenadores também mantêm informações de status sobre as transações e se comunicam com outros coordenadores se as transações abrangerem várias redes blockchain.
Tenha em mente que os Coordenadores também podem introduzir a centralização na rede blockchain, reduzindo a segurança e a descentralização. Eles também exigem recursos computacionais adicionais e podem introduzir latência no processamento de transações. Além disso, pode surgir um único ponto de falha se o coordenador falhar ou estiver comprometido.
Garantindo a capacidade de composição entre fragmentos
Para garantir ou permitir a composição entre shards em uma rede blockchain, é essencial criar protocolos e mecanismos de comunicação e transferência de ativos entre diferentes shards. Isso envolve a implementação de mecanismos de roteamento para direcionar as transações para os shards apropriados e a criação de um sistema de conta universal que pode ser acessado por todos os shards.
Além disso, requer o uso de protocolos de mensagens, como a comunicação entre fragmentos (ISC), para permitir a comunicação entre fragmentos. Manter um estado consistente também é importante para garantir a consistência entre todos os fragmentos envolvidos.
Gerenciamento de metadados em transações entre fragmentos
Nas transações entre fragmentos, os metadados referem-se a informações relacionadas à transação, mas não incluídas na carga útil. Os metadados podem incluir estado da transação, informações de roteamento e outros dados necessários para garantir atomicidade, consistência, isolamento e durabilidade em transações entre fragmentos.
O gerenciamento de metadados envolve o design de protocolos e mecanismos para armazenar, acessar e atualizar metadados em todos os fragmentos. Isso inclui a implementação de um sistema de armazenamento de metadados que seja acessível a todos os fragmentos envolvidos, estabelecendo padrões e formatos de metadados e garantindo que os metadados sejam protegidos e protegidos para evitar acesso ou manipulação não autorizada.
Shardeum alcança execução de transações paralelas com capacidade de composição atômica e entre fragmentos
Sobre Shardeum
Shardeum é uma rede blockchain de camada 1 com uma plataforma de contrato inteligente baseada em EVM que pode ser dimensionada linearmente para manter custos de transação permanentemente baixos, juntamente com descentralização e alta segurança. As transações são classificadas por hora no Shardeum (primeiro a chegar, primeiro a ser servido) para manter a consistência cronológica. A verificação e o consenso das transações são feitos individualmente, ou seja, no nível da transação, não no nível do bloco, como você vê nas redes blockchain típicas. Shardeum usa um mecanismo de consenso único/combinado — Prova de Quorum e Prova de Participação.
Embora saibamos como funciona o Proof of Stake em geral, o Proof of Quorum permite que o Shardeum gere um recibo indicando que a maioria do grupo de consenso votou a favor de uma transação específica. Cada nó do grupo de consenso assina o hash da transação e o repassa para outros nós do grupo de consenso. Os nós coletam esses votos e, quando o número de votos é superior a 50%, esses votos formam um recibo que pode comprovar o consenso na transação. Notavelmente, o algoritmo de consenso no Shardeum também desempenha um papel fundamental na atribuição aleatória de “IDs de nós” aos nós validadores antes de eles ingressarem na rede. Com a ajuda de IDs de nós, a rede fará a rotação automática constante de validadores e nós de espera (nós que estão aguardando sua vez de serem automaticamente rotacionados para a rede como validadores ativos) para dificultar que atores mal-intencionados assumam o controle em qualquer ponto. em tempo.
As transações processadas são assim agrupadas e encaminhadas para nós de arquivo na rede que são responsáveis por armazenar dados históricos (os nós validadores armazenarão apenas o estado das contas envolvidas nos shards, permitindo que usuários comuns operem nós no Shardeum). E, por meio da fragmentação dinâmica de estado, o Shardeum implementa uma abordagem de fragmentação tridimensional, dividindo Estado, Rede e Transação além do escalonamento automático dinâmico para aumentar ou diminuir a capacidade da rede em relação ao tráfego na rede.
Cada nó na rede receberá espaço de conta dinâmico em vários fragmentos com um grau suficiente de sobreposição entre intervalos de endereços. Isso permite o processamento paralelo de transações, mantendo a capacidade de composição atômica e entre fragmentos. O escalonamento automático permitirá que a Shardeum use recursos de forma eficiente e responda dinamicamente às mudanças na demanda, resultando em finalidade imediata e baixa latência, mantendo baixos custos de transação para sempre. Além disso, os desenvolvedores podem implantar e interagir com contratos Solidity ou Vyper no Shardeum sem considerações especiais para sharding, já que os contratos são implantados automaticamente em shards únicos, mantendo a composição atômica em todos os shards.
Como o Shardeum consegue a composição atômica e entre fragmentos?
Embora possamos pesquisar e nos beneficiar de mais inovação e desenvolvimento de rede assim que o white paper for lançado e os protocolos de código aberto ocorrerem antes da rede principal no terceiro/quarto trimestre de 2023, vamos ver como o Shardeum pode manter altos níveis de composição atômica e entre fragmentos com base em o que discutimos acima.
Shardeum ordena e processa transações baseadas em tempo individualmente
O mecanismo de consenso do Shardeum envolve nós sem líder e rotacionados
O consenso é feito no nível da transação (e não no nível do bloco)
Os validadores na rede recebem espaço de conta dinâmico em vários fragmentos. Embora a fragmentação de estado dinâmico exija que cada nó armazene um intervalo de endereços diferente, haverá uma sobreposição significativa entre os endereços cobertos pelos nós com redundância suficiente de pelo menos 128 validadores
Como as transações são processadas individualmente, as transações que afetam vários fragmentos não correm o risco de serem confirmadas em um fragmento, mas canceladas em outro.
O consenso no nível de transação permite ainda que transações que afetam vários fragmentos sejam processadas simultaneamente por esses fragmentos, o que não apenas reduz o tempo para processar transações, mesmo que afetem vários fragmentos, mas também garante processamento atômico com latência muito baixa e liquidação imediata.
Quando uma transação de várias etapas é iniciada no caso de um contrato inteligente complexo, envolve a execução de todas essas etapas em vários fragmentos simultaneamente. Com o consenso em nível de transação do Shardeum, essas etapas podem ser agrupadas em uma única transação atômica para garantir a composição atômica
Com a ajuda de fragmentação dinâmica de estado, escalonamento automático, mecanismo de consenso ideal e ordenação de transações baseada em tempo, o Shardeum será dimensionado linearmente, permitindo que o usuário médio execute um nó na rede com requisitos de computação insignificantes.
O escalonamento linear e o escalonamento automático manterão os custos operacionais da rede sustentáveis, o que essencialmente significa que os custos de transação na rede permanecerão muito baixos e constantes permanentemente
As baixas taxas de gás permitem que usuários e desenvolvedores interajam com vários fragmentos e realizem transações entre fragmentos de maneira econômica, ao mesmo tempo que promovem maior participação do usuário, o que, por sua vez, facilita a composição perfeita entre fragmentos.
Cada nó/fragmento que se junta à rede aumentará proporcionalmente o rendimento da rede, permitindo que o Shardeum seja dimensionado infinitamente para evitar gargalos e atrasos nas transações. Isso aumenta diretamente a capacidade de composição da rede
Além disso, o dimensionamento linear facilita a distribuição uniforme das cargas de trabalho entre os fragmentos. Ao garantir uma distribuição equilibrada de transações e operações, isso evita que um único fragmento se torne um gargalo ou sofra congestionamento excessivo para permitir a composição perfeita entre fragmentos.
O escalonamento linear permite protocolos de comunicação entre shards desenvolvidos para facilitar a movimentação segura e confiável de dados e informações de estado entre shards, permitindo uma coordenação perfeita para composição entre shards
Como o Shardeum introduz eficiências operacionais por meio de escalonamento linear e automático, ele aumenta a capacidade da rede para lidar com operações e interações complexas em vários shards, permitindo um ecossistema blockchain mais interconectado e interoperável
Conclusão
Concluindo, a importância da composição entre fragmentos é enorme em sistemas blockchain, permitindo escalabilidade e o desenvolvimento de contratos inteligentes mais complexos. Isso envolve a execução de transações em vários fragmentos e a manutenção da atomicidade, consistência, isolamento e durabilidade (ACID) em todos os fragmentos envolvidos.
Embora alcançar a composição entre fragmentos exija a implementação de vários mecanismos, como protocolos de roteamento, comunicação entre fragmentos, sistemas de contas universais e sistemas de gerenciamento de metadados, esses mecanismos apenas complementam a eficiência e a escalabilidade dos protocolos subjacentes. A Shardeum está posicionada de forma única para integrar dapps/contratos inteligentes complexos, ao mesmo tempo que facilita interações e interoperabilidade entre cadeias como resultado de sua tecnologia inovadora. Fique atento ao desenvolvimento deste projeto em fase final de preparação para produção.
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