Nói một cách đơn giản, công nghệ sharding cũng giống như các công nghệ sidechain, Lightning Network, Segregated Witness (SegWit) mà chúng ta đã đề cập trước đây, đều là những công nghệ ra đời để giải quyết vấn đề hiệu suất và khả năng mở rộng của blockchain. Tuy nhiên, mục tiêu ban đầu của nó không phải là giải quyết tắc nghẽn của Bitcoin mà là vấn đề hiệu suất của Ethereum.

Ethereum là một nền tảng hợp đồng thông minh được xây dựng trên blockchain, giống như hệ điều hành Android trên điện thoại của chúng ta. Các nhà phát triển có thể tạo ra nhiều ứng dụng phi tập trung (DApp) trên đó. Nhưng do vấn đề hiệu suất của blockchain, những ứng dụng phi tập trung này khó có thể sánh được với các ứng dụng tập trung mà chúng ta sử dụng hàng ngày. Để giải quyết vấn đề này, một số người đã đề xuất việc áp dụng công nghệ sharding từ internet truyền thống vào blockchain—từ đó công nghệ sharding trong blockchain ra đời.

Lý do nó được gọi là công nghệ sharding nằm ở logic cơ bản là "chia để trị". Sharding bắt nguồn từ các cơ sở dữ liệu tập trung truyền thống, nơi nó được sử dụng để cải thiện hiệu suất xử lý. Một shard là một phần ngang của cơ sở dữ liệu, mỗi shard được lưu trữ trên các máy chủ riêng biệt, từ đó phân tải và nâng cao đáng kể hiệu suất của cơ sở dữ liệu. Nguyên lý ứng dụng của nó trong blockchain như sau:

Chúng ta phải hiểu rằng blockchain cũng là một cơ sở dữ liệu, nhưng có cấu trúc chuỗi. Chuỗi này đảm nhận tất cả các chức năng của toàn hệ thống, và mỗi giao dịch phải được xử lý bởi tất cả các node trước khi được xác nhận. Với mô hình này, hiệu suất xử lý tự nhiên sẽ chậm.

Công nghệ sharding chia chuỗi này thành các vùng nhỏ hơn, mỗi vùng được gọi là một shard. Mỗi shard đảm nhận các chức năng chuyên biệt, và các node được phân bố trên các shard này để xử lý các tác vụ tương ứng. Bằng cách này, trong quá trình xử lý, các giao dịch được chia nhỏ và xử lý đồng thời trên các shard khác nhau, giống như các phòng ban phối hợp với nhau. Kết quả là mỗi node chỉ xử lý một phần nhỏ giao dịch của mạng, từ đó cải thiện đáng kể hiệu suất xử lý của chuỗi.

Tuy nhiên, điều này lại dẫn đến một vấn đề mới: tính bảo mật và phi tập trung của mạng có thể giảm. Ví dụ, nếu tôi muốn hành động xấu trong mạng của bạn, do cơ chế đồng thuận, tôi cần phải kiểm soát phần lớn các node của mạng. Nhưng giờ đây, với công nghệ sharding phân tán các node vào các vùng nhỏ, tôi chỉ cần kiểm soát phần lớn các node trong một vùng nhỏ là đủ.

Do đó, một cơ chế quan trọng khác của sharding là phân bố ngẫu nhiên. Có một thành phần chuyên trách tạo số ngẫu nhiên và phân bố node vào các shard khác nhau. Bằng cách phân bố ngẫu nhiên các node, kẻ xấu sẽ rất khó xác định được các node trong một vùng nhỏ, từ đó tăng đáng kể chi phí cho hành vi xấu. Nhờ vậy, sharding có thể giải quyết vấn đề hiệu suất và khả năng mở rộng mà vẫn đảm bảo tính bảo mật và phi tập trung.

Tóm lại, mặc dù sharding hiện là một trong những giải pháp chính để giải quyết vấn đề hiệu suất và khả năng mở rộng của blockchain, nhưng do nguồn gốc từ cơ sở dữ liệu internet truyền thống, nó khó áp dụng trực tiếp vào blockchain phi tập trung. Vì vậy, giải pháp sharding vẫn chưa được triển khai đầy đủ kể từ khi được đề xuất.

Tuy nhiên, với đặc tính của mình, một khi được triển khai, công nghệ này có thể thúc đẩy mạnh mẽ việc áp dụng blockchain trên quy mô lớn. Do đó, kỳ vọng vào nó vẫn rất cao. Hy vọng rằng với sự phát triển của công nghệ này, thế giới blockchain cũng sẽ xuất hiện những siêu ứng dụng đẳng cấp thế giới như Facebook hay WeChat.