Shardização

Sharding é uma técnica de escalonamento horizontal muito utilizada em bancos de dados e sistemas distribuídos, e foi incorporada pelas redes blockchain para superar os desafios de escalabilidade. Esse método divide o processamento da rede blockchain em partes menores e paralelas, conhecidas como shards, em que cada shard fica encarregado de validar um subconjunto de transações ou dados de estado do ecossistema. Ao distribuir o processamento entre grupos distintos de nós, o sharding eleva consideravelmente a capacidade de transações ao mesmo tempo que preserva a descentralização e a segurança. Principais projetos blockchain, como Ethereum 2.0 e Near Protocol, adotaram o sharding como estratégia central de escalabilidade para acompanhar o crescimento da demanda das redes.

O conceito de sharding surgiu nos sistemas tradicionais de gerenciamento de bancos de dados, onde grandes volumes de dados são segmentados em blocos menores para otimizar o desempenho. No universo blockchain, essa ideia foi formalizada por volta de 2014 como resposta ao chamado trilema do blockchain — a dificuldade de atingir simultaneamente escalabilidade, descentralização e segurança. As primeiras blockchains, como Bitcoin e Ethereum 1.0, tinham arquitetura de cadeia única, exigindo que cada nó processasse e validasse todas as transações, o que restringia a produtividade da rede. Com o aumento do congestionamento, o sharding passou da fase teórica à aplicação real, tornando-se padrão entre blockchains de segunda e terceira geração.

O mecanismo de sharding envolve, geralmente, quatro componentes essenciais: atribuição de shards, comunicação entre shards, consenso e garantia de disponibilidade dos dados. Na atribuição, o sistema aloca os participantes aos shards conforme regras previamente definidas, como o hash da identidade dos nós. Cada shard valida e processa transações específicas e mantém seu próprio estado. Protocolos de comunicação entre shards garantem a troca segura de informações e a integridade do estado global da rede. No consenso, cada shard opera um algoritmo próprio (como variantes de Proof of Stake ou BFT), enquanto uma cadeia principal — a beacon chain — pode coordenar os shards. A camada de disponibilidade de dados assegura que as informações dos shards estejam acessíveis e verificáveis pela rede, mesmo com nós offline, por meio de redundância e validação por amostragem.

Embora sharding potencialize a escalabilidade, ele traz desafios e riscos relevantes. O maior risco de segurança são os ataques a shards isolados, nos quais agentes mal-intencionados concentram esforços para controlar a maioria dos nós de um shard, podendo manipular a validação das transações e o registro dos estados. Para mitigar esse cenário, projetos recentes usam design com alocação aleatória de nós e redistribuição frequente. Outro ponto de atenção são as transações entre shards, que exigem coordenação adicional e mecanismos de travamento, causando potenciais atrasos no processamento. Além disso, a arquitetura shardizada aumenta a complexidade do sistema, introduz novas vulnerabilidades e desafios de sincronização entre shards. Em termos regulatórios, a auditoria e o rastreamento de transações ficam mais complexos, já que o histórico é pulverizado entre vários shards. Por fim, a concepção do sharding deve equilibrar o aumento do número de shards — visando maior capacidade de processamento — com a segurança individual de cada shard, que depende de uma quantidade suficiente de validadores.