À medida que o uso de blockchains cresce, a demanda por soluções de escalabilidade se torna mais urgente. Uma das técnicas mais promissoras para lidar com o aumento das transações é o sharding.

Neste artigo, exploramos esse conceito, como funciona e os desafios que ele apresenta para blockchains como a Ethereum.

O que é sharding?

Sharding é uma técnica de escalabilidade blockchain que envolve a divisão de rede em partes menores chamadas “shards”. Cada shard é responsável por processar um subconjunto de transações, o que permite que a rede realize várias transações paralelas simultaneamente. 

Essa abordagem distribui a carga de processamento entre diferentes nós, aumentando a eficiência da rede e melhorando a performance de blockchains que enfrentam problemas de congestionamento.

Como o sharding funciona?

Nessa técnica, a blockchain é dividida em várias shards e cada uma opera como uma mini-blockchain independente.

Cada shard processa suas próprias transações e contratos inteligentes, enquanto um mecanismo de consenso distribuído coordena as atividades entre elas. 

Isso permite a validação de transações em paralelo, em vez de sequencialmente, aumentando a capacidade total da rede. Os shards podem se comunicar entre si para compartilhar informações e manter a integridade da blockchain como um todo.

Quais as vantagens do sharding?

O sharding oferece várias vantagens para a escalabilidade blockchain:

  • aumento da performance de rede: com o processamento de transações paralelas, o sharding aumenta significativamente a taxa de transações por segundo (TPS) de uma blockchain, melhorando a eficiência geral;
  • descentralização mantida: o sharding mantém o consenso distribuído, pois a responsabilidade de validar as transações é distribuída entre diferentes nós, evitando a centralização do poder de processamento;
  • escalabilidade linear: à medida que a rede cresce e mais shards são adicionados, a capacidade de transação da blockchain pode aumentar linearmente, tornando o sharding uma das soluções de escalabilidade a longo prazo.

Limitações que o sharding apresenta

Apesar de suas vantagens, essa técnica apresenta algumas limitações e desafios técnicos:

  • complexidade: a implementação do sharding é altamente complexa, especialmente em termos de coordenação entre shards e manutenção da segurança da rede;
  • segurança: a divisão da blockchain em shards pode tornar cada “pedaço” individualmente mais vulnerável a ataques, multiplicando o número de pontos de falhas;
  • comunicação entre shards: a necessidade de comunicação eficiente e segura entre os shards pode ser um desafio, impactando a eficiência da rede se não for gerenciada adequadamente e podendo gerar gargalos de transações ou erros de sequenciamento.

Comparação entre sharding e outras técnicas de escalabilidade

O sharding é uma das muitas soluções de escalabilidade na blockchain, cada uma com suas próprias abordagens e trade-offs:

Sharding vs. Segundas camadas

Enquanto o sharding aumenta a capacidade da blockchain principal, as segundas camadas, por exemplo, processam transações fora da blockchain (off-chain) e as consolidam na rede principal, reduzindo a carga.

No entanto, o sharding trabalha diretamente na blockchain, proporcionando maior transparência e segurança de forma geral, e trazendo maior praticidade para o usuário que precisa interagir com apenas uma blockchain.

Sharding vs. Sidechains

As sidechains operam como blockchains independentes conectadas à blockchain principal, mas com mais autonomia. Já o sharding é integrado à própria tecnologia principal, proporcionando escalabilidade sem a necessidade de blockchains separadas, reduzindo também a fragmentação de liquidez entre elas.

Sharding na Ethereum: implementação e desafios 

A Ethereum está adotando o sharding como uma parte central do seu roadmap, com o objetivo de resolver problemas de escalabilidade e aumentar a performance de rede.

O plano da Ethereum é dividir a rede em 64 shards, permitindo que a blockchain processe milhares de transações paralelas por segundo.

Desafios técnicos enfrentados na implementação do sharding na Ethereum incluem alguns pontos que já mencionamos de forma geral:

  • segurança: garantir que cada shard seja seguro contra ataques e manter o consenso distribuído entre todos os “pedaços” é uma tarefa complexa e que ainda não foi resolvida;
  • comunicação entre shards: a Ethereum precisa implementar um sistema eficiente para permitir que os shards compartilhem informações e coordenem transações entre si, sem comprometer a integridade da rede ou o sequenciamento de blocos.

O sucesso da implementação do sharding na Ethereum será um marco para a tecnologia blockchain, demonstrando como a escalabilidade pode ser alcançada sem sacrificar a descentralização e a segurança. Porém, em setembro de 2024, ainda não há data prevista para isso.