Может ли шардинг исправить ограничения блокчейна?

Проблемы с производительностью и масштабируемостью затруднили будущее развитие и реальное применение популярных паблик чейнов, таких как Bitcoin и Ethereum. Для решения этой проблемы использовалось множество методов, и все они имеют свои плюсы и минусы.
Три взаимоисключающих постулата: безопасность, децентрализация и масштабируемость, придуманные миром блокчейнов, преграждают путь в будущее, и отрасль изо всех сил пытается найти оптимальное решение. Шардинг, предложенный Ethereum, рассматривается как один из таких кандидатов.

Что такое шардинг?
Технология сегментирования разбивает сеть на более мелкие разделы, называемые шардами (осколками), которые независимы и содержат историю транзакций. Идея состоит в том, чтобы разделить огромный объем рабочей нагрузки на более мелкие части, чтобы облегчить жизнь каждому узлу.
При сегментировании каждый узел должен будет хранить только часть информации о сети, вместо того, чтобы загружать все данные, что могло бы привести к созданию слишком большого файла данных. Подмножества узлов, сгруппированные в один шард, будут обрабатывать только транзакции, специфичные для этого шарда. Благодаря этому сеть сможет обрабатывать множество транзакций параллельно, а производительность будет продолжать расти с присоединением большего количества узлов, что делает сеть хорошо масштабируемой.

Ограничение шардинга
Конечно, у шардинга есть как плюсы, так и минусы. Безопасность сети может быть скомпрометирована, поскольку сегментирование позволяет запустить атаку с захватом одного фрагмента (атака 1%), при которой злоумышленник может создать вредоносный фрагмент, захватив большинство устройств сортировки в одном фрагменте. Атаку 1% легче запустить по сравнению с атакой 51%, которая требует более 50% вычислительной мощности сети.
Чтобы решить эту проблему, предлагается назначить каждому шарду валидатор, который выбирается случайным образом из пула. Таким образом, валидатор заранее не знает, какой шард получит, поэтому шансы на сговор с вредоносным узлом сводятся к минимуму.
Сегментирование вызывает ряд вопросов: Кто будет квалифицированным валидатором? Как стимулировать валидаторов? Что, если валидатор выйдет из строя и вредоносный узел будет проверен? Что делать, если вредоносных узлов слишком много, из-за чего метод случайной выборки де-факто неэффективен? Ко всему этому нужно внимательно относиться.
Помимо вышеперечисленного, шардинг порождает и другие проблемы. Во-первых, разделение всей сети на более мелкие сегменты делает всю сеть более уязвимой для атак, поскольку всегда легче взять под контроль часть сети, чем всю сеть.
Затем, когда каждому узлу назначается валидатор, снова появляется проблема единой точки отказа, и это может привести к снижению децентрализации сети. Однако более сложный механизм подорвет эффективность и нарушит первоначальную цель.
И последнее, но не менее важное: хотя валидатор может защитить сеть от угрозы со стороны одного злонамеренного узла, все данные на этом атакованном узле остаются незащищенными.
Таким образом, хотя шардинг улучшает производительность, он также приносит в жертву безопасность и степень децентрализации, что, безусловно, не является идеальным решением.