El consenso a nivel de transacción de Shardeum, la fragmentación de estado dinámico y la escalabilidad lineal garantizarán que la red no solo logre la ejecución de transacciones paralelas sino también la fragmentación atómica y cruzada…

Inicio » Innovaciones de Shardeum » El enfoque innovador de Shardeum para lograr la componibilidad atómica y entre fragmentos

Tabla de contenido

1. ¿Qué es la componibilidad en Blockchain?

2. ¿Qué es la atomicidad en Blockchain?

3. ¿Qué es la componibilidad atómica en Blockchain?

4. Componibilidad entre fragmentos en sistemas Blockchain

5. Consideraciones clave para lograr la componibilidad entre fragmentos en redes Blockchain

5.1 Transacciones entre fragmentos

5.2 La necesidad de componibilidad

5.3 Protocolo de confirmación de dos fases para transacciones entre fragmentos

5.4 Enrutamiento de transacciones entre fragmentos

5.5 Coordinadores en componibilidad entre fragmentos

5.6 Garantizar la componibilidad entre fragmentos

5.7 Gestión de metadatos en transacciones entre fragmentos

6. Shardeum logra la ejecución de transacciones paralelas con capacidad de composición atómica y entre fragmentos

6.1 Acerca de Shardeum

6.2 ¿Cómo logra Shardeum la componibilidad atómica y entre fragmentos?

7. Conclusión

¿Qué es la componibilidad en Blockchain?

Nota: Tenemos un blog separado dedicado a discutir qué es la componibilidad, especialmente desde el punto de vista de blockchain. Sin embargo, resumamos esto aquí para que le resulte más fácil comprender y conectar los diversos puntos de discusión que discutiremos en este blog sobre la importancia de la componibilidad atómica y entre fragmentos en las redes públicas de blockchain.

La componibilidad es un concepto poderoso en blockchain que permite a los desarrolladores combinar e integrar contratos inteligentes, aplicaciones descentralizadas (dapps) y diferentes redes para crear sistemas innovadores y complejos. Promueve un rápido desarrollo, ya que los componentes básicos existentes se pueden reutilizar, lo que reduce el tiempo y el esfuerzo.

Fuente | ¿Cómo funciona la componibilidad?

Aunque esta propuesta parece ser una bendición para las plataformas de contratos inteligentes , su éxito depende en gran medida de la solidez de la capa de protocolo subyacente de la plataforma en términos de seguridad, escalabilidad, comunicación, almacenamiento y DX. Si bien la componibilidad analiza cómo funciona un sistema desde adentro y cómo se pueden reorganizar sus partes para crear nuevas funciones, su éxito también depende de algunos factores externos para reforzar su utilidad, como auditorías de seguridad y pruebas exhaustivas. Básicamente, esto hace que la “componibilidad” sea una característica decisiva para las plataformas blockchain.

¿Qué es la atomicidad en Blockchain?

La atomicidad y la componibilidad atómica están estrechamente relacionadas. La atomicidad se refiere a que la propiedad de una transacción u operación sea indivisible o de todo o nada. En otras palabras, significa que una transacción se ejecuta por completo o no se ejecuta en absoluto, sin estados parciales o intermedios. Si alguna parte de la transacción falla o se produce un error, toda la transacción se revierte o se cancela, lo que garantiza que el sistema permanezca en un estado coherente. Vería la atomicidad como parte del concepto ACID (Atomicidad, Consistencia, Aislamiento, Durabilidad) en informática y ciencia de datos.

Fuente: https://erainnovator.com/acid-properties-in-dbms/

¿Qué es la componibilidad atómica en Blockchain?

La componibilidad atómica se refiere a la capacidad de combinar y ejecutar múltiples operaciones o transacciones en sistemas de bases de datos distribuidas como blockchain y DAG de manera que todas tengan éxito o fracasen juntas, generalmente dentro de los límites de un solo fragmento o una cadena de bloques. Extiende el concepto de atomicidad a la componibilidad de operaciones dentro del contexto blockchain.

De manera similar a cómo las redes blockchain emplean un mecanismo de consenso para establecer acuerdos sobre la validez y el orden de las transacciones, las blockchains emplean mecanismos específicos como protocolos de mensajería, coordinación y enrutamiento para mantener la componibilidad dentro de estas redes. Estos son detalles de nivel más técnico que aprenderemos más en nuestras próximas secciones. Sin embargo, a nivel funcional, se debe enfatizar que las cadenas de bloques pueden garantizar la componibilidad atómica solo cuando tienen un diseño/implementación perfecto de su mecanismo de consenso, contratos inteligentes, escalabilidad, verificación de transacciones y mecanismo de reversión. Es decir, deben tener los fundamentos sólidos en forma de protocolo y capa de aplicación.

Fuente | ¿Qué es la componibilidad atómica y cómo funciona?

Como se mencionó anteriormente, la componibilidad atómica generalmente se logra dentro de una única partición, clúster o cadena de bloques. Sin embargo, garantizar la componibilidad atómica se vuelve más complejo cuando se trata de múltiples particiones y estados, como en una red fragmentada.

La fragmentación es una forma de mejorar la escalabilidad de los sistemas distribuidos, como las cadenas de bloques, dividiendo los datos en partes más pequeñas y fáciles de administrar llamadas fragmentos. La fragmentación no necesariamente rompe la componibilidad, pero potencialmente puede limitar la capacidad de las diferentes partes del sistema para comunicarse e interactuar entre sí. La fragmentación introduce complejidad en la arquitectura y la implementación de la red y, a menudo, requiere mecanismos para la comunicación y la componibilidad entre fragmentos. La fragmentación también puede dar como resultado una distribución desigual de datos y transacciones entre fragmentos debido a la falta de un diseño y pruebas óptimos o, en otras palabras, una capa de protocolo sólida. Antes de comprender cómo se puede lograr la componibilidad entre fragmentos, echemos un vistazo breve a lo que significa el fragmento cruzado en sí mismo.

Componibilidad entre fragmentos en sistemas Blockchain

Fuente | ¿Qué es la componibilidad entre fragmentos? Importancia de la componibilidad entre fragmentos

En la tecnología blockchain, la fragmentación es una forma de dividir una red en partes más pequeñas y más fáciles de administrar llamadas fragmentos. Cada fragmento contiene un subconjunto de los datos y transacciones totales de la red, lo que permite un procesamiento más eficiente y un mayor rendimiento. Al dividir la red de esta manera, los nodos solo necesitan procesar los datos en su fragmento asignado, lo que reduce la carga computacional y mejora el rendimiento general.

La componibilidad entre fragmentos se refiere a la capacidad de diferentes fragmentos en una red blockchain para interactuar sin problemas. Dado que cada fragmento funciona de forma independiente, la componibilidad entre fragmentos requiere la implementación de protocolos y mecanismos como un sistema de cuentas universal, protocolos de paso de mensajes o la implementación de cadenas laterales o puentes para conectar diferentes fragmentos. Esto permitirá transferencias de datos y activos entre fragmentos, además de mantener un estado consistente en todos los fragmentos. Al permitir la componibilidad entre fragmentos, las redes blockchain pueden procesar más transacciones y lograr un mayor rendimiento sin sacrificar la seguridad o la descentralización.

Consideraciones clave para lograr la componibilidad entre fragmentos en redes Blockchain

Transacciones entre fragmentos

Las transacciones entre fragmentos implican la ejecución de una única transacción que involucra múltiples fragmentos en una red blockchain. Son esenciales para lograr escalabilidad y permitir contratos inteligentes más complejos. Las transacciones entre fragmentos requieren mecanismos para garantizar la atomicidad, la coherencia, el aislamiento y la durabilidad (ACID) en todos los fragmentos.

La necesidad de componibilidad

La componibilidad es crucial para permitir la componibilidad entre fragmentos y garantizar la interacción perfecta de contratos y transacciones inteligentes entre diferentes fragmentos. Sin la componibilidad, las redes blockchain se limitarían a operar dentro de sus fragmentos, lo que reduciría su utilidad y adopción.

Protocolo de confirmación de dos fases para transacciones entre fragmentos

El protocolo de compromiso de dos fases es un mecanismo para garantizar la atomicidad en las transacciones entre fragmentos. Implica un coordinador que inicia la transacción y se comunica con todos los fragmentos involucrados para asegurarse de que estén listos para comprometerse. Si todos los fragmentos están de acuerdo, se confirma la transacción; en caso contrario, se aborta.

Enrutamiento de transacciones entre fragmentos

El enrutamiento es el mecanismo utilizado para dirigir las transacciones entre fragmentos a los fragmentos apropiados. Esto implica identificar los fragmentos involucrados en la transacción y determinar la ruta óptima para ejecutar la transacción. Esto se logra a través de tablas de enrutamiento y protocolos de paso de mensajes que permiten la comunicación de capacidad de composición entre fragmentos.

Coordinadores en componibilidad entre fragmentos

Los coordinadores gestionan las transacciones entre fragmentos y garantizan su atomicidad, coherencia, aislamiento y durabilidad. Facilitan la comunicación entre fragmentos involucrados en una transacción y son esenciales para lograr la componibilidad entre fragmentos. Los coordinadores inician transacciones entre fragmentos, se comunican con todos los fragmentos involucrados para asegurarse de que estén listos para comprometerse y realizan un protocolo de confirmación de dos fases para garantizar la atomicidad. Los coordinadores también mantienen información de estado sobre la transacción y se comunican con otros coordinadores si la transacción abarca múltiples redes blockchain.

Sin embargo, tenga en cuenta que los coordinadores también pueden introducir la centralización en la red blockchain, reduciendo su seguridad y descentralización. También requieren recursos computacionales adicionales y pueden introducir latencia en el procesamiento de transacciones. Además, puede surgir un único punto de falla si el coordinador falla o se ve comprometido.

Garantizar la componibilidad entre fragmentos

Para garantizar o permitir la componibilidad entre fragmentos en una red blockchain, es esencial establecer protocolos y mecanismos para la comunicación y la transferencia de activos entre diferentes fragmentos. Esto implica implementar mecanismos de enrutamiento para dirigir las transacciones a los fragmentos apropiados y crear un sistema de cuentas universal al que todos los fragmentos puedan acceder.

Además, requiere el uso de protocolos de paso de mensajes, como la comunicación entre fragmentos (ISC), para permitir la comunicación entre fragmentos. Mantener un estado coherente también es esencial para garantizar la coherencia entre todos los fragmentos involucrados.

Gestión de metadatos en transacciones entre fragmentos

En una transacción entre fragmentos, los metadatos se refieren a información asociada con la transacción pero no incluida en la carga útil. Los metadatos pueden incluir el estado de la transacción, información de enrutamiento y otros datos necesarios para garantizar la atomicidad, la coherencia, el aislamiento y la durabilidad en las transacciones entre fragmentos.

La gestión de metadatos implica el diseño de protocolos y mecanismos para almacenar, acceder y actualizar metadatos en todos los fragmentos. Esto incluye implementar sistemas de almacenamiento de metadatos accesibles para todos los fragmentos involucrados, crear estándares y formatos de metadatos y garantizar que los metadatos estén protegidos y asegurados para evitar el acceso o la manipulación no autorizados.

Shardeum logra la ejecución de transacciones paralelas con capacidad de composición atómica y entre fragmentos

Acerca de Shardeum

Shardeum es una red blockchain de capa 1 con una plataforma de contrato inteligente basada en EVM que escala linealmente para mantener tarifas de transacción bajas de forma permanente, junto con una alta descentralización y seguridad. Las transacciones se ordenan según el tiempo en Shardeum (por orden de llegada) para mantener la coherencia cronológica . La verificación y el consenso de las transacciones se realizan individualmente, es decir, se realizan a nivel de transacción en lugar de a nivel de bloque, como se ve en las redes blockchain típicas. Shardeum utiliza un mecanismo de consenso único/combinado: prueba de quórum y prueba de participación.

Si bien sabemos cómo funciona generalmente la Prueba de participación, la Prueba de quórum permite a Shardeum generar un recibo que muestra que la mayoría del grupo de consenso ha votado a favor de una transacción en particular. Cada nodo del grupo de consenso firma el hash de la transacción y lo transmite a otros nodos del grupo de consenso. Los nodos recopilan estos votos y, cuando el número de votos es superior al 50%, estos votos forman un recibo que puede demostrar el consenso sobre la transacción. En particular, el algoritmo de consenso de Shardeum también desempeña un papel clave en la asignación aleatoria de un “ID de nodo” a los nodos validadores antes de que se unan a la red. Con la ayuda de los ID de los nodos, la red rotará automáticamente los nodos validadores y de reserva (nodos que están esperando su turno para rotar automáticamente en la red como validadores activos) para que sea aún más difícil para los malos actores tomar en cualquier momento dado.

Las transacciones procesadas, como tales, se agrupan y pasan a nodos de archivo en la red que son responsables de almacenar datos históricos (los nodos validadores solo almacenarán el estado de las cuentas en las que participan en todos los fragmentos, lo que permitirá a los usuarios promedio operar un nodo en Shardeum). ). Y, a través de la fragmentación de estado dinámica , Shardeum implementa un enfoque de fragmentación tridimensional fragmentando el estado, la red y la transacción, además de escalar automáticamente dinámicamente la capacidad de la red hacia arriba o hacia abajo en relación con el tráfico en la red.

A cada nodo de la red se le asignarán espacios de cuenta dinámicos en múltiples fragmentos con niveles suficientes de superposición entre rangos de direcciones. Esto permite el procesamiento paralelo de transacciones mientras se mantiene la componibilidad atómica y entre fragmentos. El escalado automático permitirá a Shardeum hacer un uso eficiente de los recursos y responder a los cambios de la demanda de forma dinámica, lo que dará como resultado una finalidad inmediata y una baja latencia , manteniendo al mismo tiempo tarifas de transacción bajas para siempre. Además, los desarrolladores pueden implementar e interactuar con contratos de Solidity o Vyper en Shardeum sin consideraciones especiales para la fragmentación, ya que los contratos se implementan automáticamente en fragmentos únicos y al mismo tiempo conservan la componibilidad atómica en todos los fragmentos.

¿Cómo logra Shardeum la componibilidad atómica y entre fragmentos?

Si bien podemos investigar y beneficiarnos de la innovación y el mayor desarrollo de la red una vez que se publique el documento técnico y se abra el protocolo antes de la red principal en el tercer o cuarto trimestre de 2023, veamos cómo Shardeum puede retener la componibilidad atómica y entre fragmentos en un alto nivel. sobre lo que hemos comentado anteriormente.

• Shardeum ordena y procesa transacciones en función del tiempo de forma individual

• El mecanismo de consenso de Shardeum implica nodos rotados y sin líder

• El consenso se realiza a nivel de transacción (y no a nivel de bloque)

• A los validadores de la red se les asignan espacios de cuenta dinámicos en varios fragmentos. Aunque la fragmentación de estado dinámico requiere que cada nodo mantenga un rango de direcciones diferente, habrá una superposición significativa entre las direcciones cubiertas por nodos con una redundancia adecuada de al menos 128 validadores.

• Debido a que las transacciones se procesan individualmente, las transacciones que afectan a varios fragmentos no corren el riesgo de ser confirmadas en un fragmento, pero revertidas en otro fragmento.

• Un mayor consenso a nivel de transacción permite que una transacción que afecta a múltiples fragmentos sea procesada simultáneamente por estos fragmentos, lo que no solo reduce el tiempo para procesar la transacción incluso si afecta a múltiples fragmentos, sino que también garantiza un procesamiento atómico con muy baja latencia y finalidad inmediata.

• Cuando se inicia una transacción de varios pasos en el caso de contratos inteligentes complejos, implica ejecutar todos esos pasos en múltiples fragmentos simultáneamente. Con el consenso a nivel de transacción de Shardeum, estos pasos se pueden agrupar en una única transacción atómica para garantizar la componibilidad atómica.

• Con la ayuda de fragmentación de estado dinámico, escalado automático , mecanismo de consenso óptimo y ordenamiento de transacciones basado en el tiempo, Shardeum escalará linealmente permitiendo a los usuarios promedio ejecutar un nodo en la red con requisitos computacionales insignificantes.

• El escalado lineal y el escalado automático mantendrán sostenible el costo operativo de la red, lo que esencialmente significa que las tarifas de transacción en la red permanecerán muy bajas y constantes de forma permanente.

• Las bajas tarifas de gas permiten a los usuarios y desarrolladores interactuar con múltiples fragmentos y ejecutar transacciones entre fragmentos de manera rentable, al tiempo que promueven una mayor participación de los usuarios, lo que a su vez facilita la componibilidad perfecta entre fragmentos.

• Cada nodo/fragmento que se una a la red aumentará el rendimiento de la red proporcionalmente, lo que permitirá a Shardeum escalar ilimitadamente evitando la congestión y la acumulación de transacciones. Esto mejora directamente la componibilidad en la red.

• Además, el escalado lineal facilita la distribución uniforme de la carga de trabajo entre los fragmentos. Al garantizar una distribución equilibrada de transacciones y operaciones, se evita que cualquier fragmento se convierta en un cuello de botella o experimente una congestión excesiva para permitir una componibilidad entre fragmentos sin problemas.

• El escalado lineal permite que se desarrollen protocolos de comunicación entre fragmentos para facilitar la transferencia segura y confiable de datos e información de estado entre fragmentos, lo que permite una coordinación perfecta para la componibilidad entre fragmentos.

• Dado que Shardeum introduce eficiencia operativa a través del escalamiento lineal y automático, mejora la capacidad de la red para manejar operaciones e interacciones complejas entre múltiples fragmentos, lo que permite un ecosistema blockchain más interconectado e interoperable.

Conclusión

En conclusión, la importancia de la componibilidad entre fragmentos es inmensa en los sistemas blockchain, lo que permite la escalabilidad y el desarrollo de contratos inteligentes más complejos. Implica ejecutar transacciones en múltiples fragmentos y mantener la atomicidad, la coherencia, el aislamiento y la durabilidad (ACID) en todos los fragmentos involucrados.

Si bien lograr la componibilidad entre fragmentos requiere la implementación de varios mecanismos, como protocolos de enrutamiento, comunicación entre fragmentos, sistemas de cuentas universales y sistemas de gestión de metadatos, estos solo complementan la eficiencia y escalabilidad del protocolo subyacente. Shardeum está en una posición única para incorporar dapps/contratos inteligentes complejos al tiempo que facilita las interacciones entre cadenas y la interoperabilidad como resultado de su tecnología innovadora. Estén atentos al proyecto en su recta final de preparación para la producción.

@Shardeum #shardeumisborderless