Definition „Blockchain-Sharding“ Was ist Sharding?

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Viele große Kryptowährungen haben ein entscheidendes Problem: Ihre Skalierbarkeit ist begrenzt und umfangreiche Blockchains werden zunehmend weniger performant. Das bremst das gesamte Netzwerk aus und sorgt dafür, dass Lastspitzen kaum auszugleichen sind. Sharding könnte dieses Problem lösen, indem es zulässt, dass eine Blockchain in mehrere Teile gespalten und erst dann verteilt wird.

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Normalerweise basiert eine Kryptowährung mit Distributed Ledger Technologie darauf, dass jeder Teilnehmer eine vollständige und möglichst aktuelle Kopie des Ledgers (z. B. Blockchain) erhält. So wird sichergestellt, dass das System so gut wie nicht zu manipulieren ist – immerhin weiß jeder Teilnehmer darüber Bescheid, wie die gesamte Historie der Kryptowährung aussieht.

Allerdings führt das dazu, dass alle Transaktionen langsamer werden, wenn eine Kryptowährung beliebt ist und viele Transaktionen verbucht. Bitcoin und Ethereum haben z. B. beide das Problem, dass die Skalierbarkeit des Systems stark begrenzt ist.

Da ein Teilnehmer jeweils die gesamte Kopie der Blockchain besitzt, sind die Bearbeitungszeiten für neue Transaktionen entsprechend langsam und es sind netzwerkweit nur wenige Transaktionen pro Sekunde möglich. Sharding bietet die Chance, die endlos weiter wachsenden Blockchains in leichter zu verarbeitende Fragmente zu zerteilen.

Sharding: bewusste Fragmentierung der verteilten Datenbank

Sharding ist ein Begriff, der aus der Datenbanktechnik stammt. Aus technischer Sicht handelt es sich um eine horizontale Fragmentierung. Das bedeutet vereinfacht gesagt, dass eine große Tabelle in mehrere kleinere Tabellen aufgeteilt wird. Diese Bruchteile können verteilt gespeichert werden.

Wird eine Relation in einem der Bruchteile geändert, müssen auch alle anderen Bruchteile angepasst werden, die Daten dieser Relation enthalten. Auch eine Blockchain kann mit dieser Methode in mehrere, überschaubare Fragmente zerteilt und verteilt gespeichert werden. In der Praxis bedeutet das, dass Sharding die möglichen Transaktionen pro Sekunde drastisch erhöhen kann.

Sharding für Ethereum

Die Ethereum Blockchain möchte langfristig performant und skalierbar bleiben. Deshalb überlegten sich die Herausgeber der Plattform, diese Eigenschaften durch Sharding zu ermöglichen. Die Plattform soll ab Anfang 2020 Sharding nutzen, um ihre Smart Contracs effizienter und somit auch kostengünstiger.

Alternativen zu Sharding

Um die Skalierbarkeit, speziell die Anzahl möglicher Transaktionen in einem bestimmten Zeitraum, zu verändern, gibt es verschiedene Ansätze. Man könnte z. B. fest vorgegebene Beschränkungen wie die Größe einzelner Blöcke der Blockkette ändern. So könnten pro Block mehr Transaktionen untergebracht werden, was wiederum mehr Transaktionen pro Zeitintervall bedeuten würde.

Die Community um Bitcoin wählte mit der Aktivierung von SegWit (Segregated Witness) einen anderen Ansatz. Außerdem fand ein Hard Fork statt, nach dem sich Bitcoin Cash von der ursprünglichen Plattform abgespalten hat. Und auch das Bitcoin Lightning Network soll mehr gleichzeitige Transaktionen erlauben.

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Um die Möglichkeiten von Blockchains einschätzen zu können, muss man verstehen, was eine solche Kette von Blöcken überhaupt im Stande ist zu leisten, und wie sie das realisiert.

Dieses eBook umfasst die folgenden Themen:

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