Sharding

Sharding ist eine Skalierungstechnik, die die Arbeitslast einer Blockchain auf mehrere parallele Segmente – Shards – aufteilt, sodass das Netzwerk mehr verarbeiten kann, als ein einzelner Node allein bewältigen könnte. Aus dem Datenbankdesign entlehnt, besteht die Idee darin, dass nicht jeder Node jede Transaktion verifiziert, sondern verschiedene Teilmengen des Netzwerks unterschiedliche Shards bearbeiten, wodurch sich die Gesamtkapazität vervielfacht, während die Hardware-Anforderungen des einzelnen Nodes bescheiden bleiben.

Der schwierige Teil ist, das zu tun, ohne die Sicherheit zu schwächen: Wird jeder Shard nur von einem Ausschnitt des Netzwerks validiert, muss ein Angreifer nur diesen Ausschnitt überwältigen, und Transaktionen, die mehrere Shards betreffen, erfordern sorgfältige Shard-übergreifende Kommunikation. Diese Schwierigkeiten haben die Roadmap von Ethereum umgestaltet. Der ursprüngliche Plan mit 64 Execution-Shards – parallelen Blockchains, die alle Transaktionen ausführen – wurde zugunsten von Rollups aufgegeben, die die Ausführung übernehmen, während die Basis-Blockchain nur Daten shardet. Der erste Schritt, „Proto-Danksharding“ (EIP-4844), wurde im März 2024 ausgeliefert und fügte günstigen temporären „Blob“-Platz hinzu, der die Rollup-Kosten drastisch senkte; volles Danksharding, bei dem Nodes Blob-Daten durch Stichproben kleiner Teile statt durch das Herunterladen von allem verifizieren könnten, steht noch aus. Andere Netzwerke gingen andere Wege: NEAR betreibt Sharding der Ausführung im Produktivbetrieb, und TON ist darauf ausgelegt, Shards unter Last dynamisch zu teilen.

Ein verbreiteter Irrtum ist, dass Ethereum Sharding im ursprünglichen Sinne paralleler transaktionsverarbeitender Blockchains „hat“; was es baut, ist Daten-Sharding im Dienst von Rollups. Die allgemeinere Lehre ist, dass Sharding keine einzelne Technik, sondern eine Familie von Designs ist, die jeweils an unterschiedlichen Stellen Komplexität gegen Kapazität tauschen.