Die steigende Nachfrage nach Blockchain-Technologie erfordert robuste Skalierbarkeitslösungen, wobei Sharding als primäre Strategie zur Steigerung des Netzwerkdurchsatzes und der Effizienz hervortritt. Diese Methode beinhaltet die Partitionierung einer Blockchain in kleinere, miteinander verbundene Segmente, von denen jedes in der Lage ist, Transaktionen parallel zu verarbeiten. Obwohl Sharding entscheidend ist, um das volle Potenzial dezentraler Anwendungen auszuschöpfen, unterscheiden sich die Implementierungen bei führenden Protokollen erheblich, was die vielfältigen Herangehensweisen an diese komplexe technische Herausforderung widerspiegelt.
Derzeit entwickeln mehrere prominente Blockchain-Netzwerke unterschiedliche Sharding-Modelle, um die inhärenten Einschränkungen monolithischer Architekturen zu überwinden. Diese Initiativen bieten wichtige Einblicke in die sich entwickelnde Landschaft der Hochleistungs-Distributed-Ledger-Technologie.
NEAR Protocols Nightshade-Architektur
NEAR Protocol nutzt sein Nightshade-Sharding-Modell, bei dem das Netzwerk für die Transaktionsverarbeitung in unabhängige Segmente unterteilt wird. Diese Architektur, gesichert durch einen Proof-of-Stake (PoS)-Validatoren-Pool, ermöglicht lineare Skalierbarkeit, wobei ein einzelnes Shard etwa 1.000 Transaktionen pro Sekunde (TPS) verarbeitet. Die geplante Erweiterung von NEAR auf acht Shards im März 2025 verdeutlicht seine Skalierungsstrategie. Das Protokoll bietet zudem „Single-Block Resharding“, das eine dynamische Aufteilung der Shards erlaubt, und optimiert die Datenverfügbarkeit, indem Validatoren spezialisierte Proofs anstelle der vollständigen Datenspeicherung nutzen können, was sowohl die Transaktionsverarbeitung als auch die Datenzugänglichkeit skaliert.
MultiversX und adaptives State Sharding
Seit Juli 2020 operiert MultiversX mit einem adaptiven State-Sharding-Mechanismus. Das Netzwerk besteht aus drei Segmenten und einer Metachain zur Blockfinalisierung. Eine regelmäßige Umverteilung der Validatoren über die Shards hinweg erhöht die Dezentralisierung und Sicherheit. Das Netzwerk verarbeitet täglich etwa 240.000 Transaktionen und erreicht eine angegebene maximale Leistung von 15.000 TPS.
Suis Pilotfish-Modell für gleichzeitige Ausführung
Sui nutzt ein einzigartiges Prozess-Trennungsmodell namens „Pilotfish“, um Skalierbarkeit zu erreichen. Es verteilt die Transaktionsverarbeitung auf drei Knotentypen: Primärknoten für die Reihenfolge, Sequencing-Worker für die Verteilung und Execution-Worker für die Zustandsspeicherung und -ausführung. Dieses Design ermöglicht eine lineare Skalierung des Netzwerkdurchsatzes. Leistungstests mit dem Pilotfish-Prototyp zeigten eine achtfache Leistungssteigerung bei der Nutzung von acht Servern, wobei die Transaktionslatenz konstant unter 20 Millisekunden blieb.
Aptos und die Zukunft von Shardines
Anfang 2025 stellte das Aptos-Team Shardines vor, eine Lösung zur Parallelisierung der Transaktionsverarbeitung, indem Transaktionsblöcke in kleinere Teile zerlegt werden, die gleichzeitig von Executor-Shards verarbeitet werden. Diese Technologie zeigte in Tests eine beeindruckende Skalierbarkeit und erreichte bis zu 1 Million TPS bei geringer Latenz. Die Datenverfügbarkeit bleibt jedoch ein kritischer Engpass, den Aptos mit einem Jellyfish-Merkle-Tree beheben will. Die langfristige Vision umfasst das Sharding aller Kernkomponenten des Netzwerks, über die reine Transaktionsausführung hinaus.
Ethereums gestaffelter Danksharding-Rollout
Ethereum, die führende Smart-Contract-Plattform, schreitet ebenfalls mit ihrem eigenen Segmentierungsmodell namens „Danksharding“ voran. Die Anfangsphase, Proto-Danksharding (EIP-4844), wurde im März 2024 erfolgreich im Rahmen des Dencun-Upgrades implementiert. Dieses entscheidende Upgrade bereitete die zugrundeliegende Infrastruktur vor, indem es „Blobs“ für eine effizientere Datenverarbeitung für Rollups einführte. Dieser grundlegende Schritt legt den Grundstein für umfassendere zukünftige Skalierungs-Updates, mit dem Ziel, den Transaktionsdurchsatz von Ethereum erheblich zu steigern und die Kosten für seine Layer-2-Lösungen zu senken.
Die vielfältigen architektonischen Ansätze zum Sharding bei diesen prominenten Blockchain-Netzwerken verdeutlichen eine aktive und innovative Phase in der Branche. Während die Protokolle diese ausgeklügelten Skalierungslösungen weiter verfeinern und implementieren, wächst das Potenzial dezentraler Anwendungen, traditionelle Systeme in Bezug auf Leistung und Benutzererfahrung zu übertreffen, was einen bedeutenden Schritt hin zu einer breiteren Akzeptanz der Blockchain in verschiedenen Wirtschaftssektoren darstellt.
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