Fragmentación

¿Qué es el sharding?

El sharding es una técnica de escalabilidad para blockchain que segmenta la red en varias "particiones" paralelas, permitiendo que diferentes nodos procesen y almacenen solo una parte de los datos y las transacciones. Así, aumenta el rendimiento total de la cadena.

En este contexto, un nodo es un servidor u ordenador que participa en la red y mantiene el libro mayor de forma conjunta. El sharding reparte las responsabilidades entre los nodos, de modo que no todos deben procesar cada transacción, lo que agiliza y abarata las operaciones de la red. Para preservar la seguridad y la coherencia, el sharding requiere comunicación entre particiones y coordinación de consenso global.

¿Por qué es importante el sharding para las blockchains?

El sharding resuelve las limitaciones de las arquitecturas de cadena única, donde cada nodo procesa todas las transacciones. En los picos de actividad, esto genera cuellos de botella, retrasando las confirmaciones y encareciendo las comisiones.

Por ejemplo, cuando Ethereum se congestiona, la capacidad de la capa base es limitada y las comisiones de transacción suben notablemente. Al repartir el procesamiento y el almacenamiento de datos entre varias particiones paralelas, el sharding incrementa el ancho de banda de la red, acelera las confirmaciones y estabiliza las comisiones. Los desarrolladores también aprovechan una mayor capacidad de datos, lo que permite aplicaciones más complejas como actualizaciones de estado en juegos on-chain o almacenamiento masivo de mensajes sociales.

¿Cómo funciona el sharding?

El mecanismo central del sharding es "particionado + comités + consenso en toda la red". Cada partición actúa como una subcadena ligera con sus propios procesos de producción y validación de bloques, aunque sigue integrada en la red principal.

Los validadores son nodos que participan en la producción y verificación de bloques al hacer staking de activos para poder optar. La red selecciona aleatoriamente grupos de validadores para formar comités que supervisan la producción y validación de bloques en particiones concretas durante intervalos definidos. Esta selección aleatoria ayuda a reducir el riesgo de colusión.

La disponibilidad de datos significa que "los datos realmente están almacenados por la red y accesibles para cualquiera", como una copia de seguridad del libro mayor público. El sharding garantiza la disponibilidad de los datos publicándolos y haciendo que muchos nodos confirmen su existencia, lo que permite su validación y reconstrucción posterior.

Para asegurar la coherencia final, los bloques de las particiones se confirman finalmente a través del consenso de la red principal. Así, las particiones procesan en paralelo, pero la blockchain mantiene un libro mayor único y seguro.

¿Cómo se procesan las transacciones entre particiones?

Las transacciones entre particiones suelen funcionar con un modelo de "mensajería asíncrona": una transacción en la partición de origen genera un mensaje o recibo, que se ejecuta en la partición de destino tras su confirmación.

Paso 1: Inicia la transacción en la partición de origen, generando un mensaje verificable que registre la transferencia de activos o la operación.

Paso 2: El mensaje se registra mediante consenso en toda la red; otras particiones pueden detectar su existencia. La partición de destino espera suficientes confirmaciones, lo que se denomina "finalidad", y que implica que el registro no puede revertirse.

Paso 3: La partición de destino recibe y ejecuta el mensaje, actualizando saldos o estados y registrándolo en su propio bloque.

Este diseño sacrifica la atomicidad sincrónica (completar todos los pasos al instante) para ganar escalabilidad y seguridad. Para los usuarios, las operaciones entre particiones pueden ser algo más lentas que las transferencias dentro de la misma partición, pero una vez alcanzada la finalidad, la seguridad y la trazabilidad quedan garantizadas.

¿Cuál es el estado actual del sharding en Ethereum?

La hoja de ruta del sharding en Ethereum evolucionó de "sharding en la capa de ejecución" a "sharding de datos", coordinando el escalado junto a los Rollups. En marzo de 2024, la actualización Dencun introdujo la EIP-4844 (Proto-Danksharding), que añadió un canal de datos "Blob" para reducir drásticamente los costes de publicación de datos de los Rollups (Ethereum Foundation, marzo de 2024).

Tras la EIP-4844, las transferencias simples en distintas redes de Layer 2 pasaron a costar solo unos céntimos en comisiones (L2Fees, marzo–junio de 2024). En octubre de 2024, el Danksharding completo (que ampliará los mecanismos de sharding y muestreo de datos) aún está en desarrollo, con el objetivo de aumentar aún más el ancho de banda de datos para aplicaciones de alto rendimiento.

EIP-4844 es un número de mejora del protocolo Ethereum; Blob es un canal especializado para datos de gran tamaño, utilizado principalmente por los Rollups para publicar pruebas y lotes de transacciones en la red principal a menor coste.

¿Cómo se relacionan el sharding y los Rollups?

Sharding y Rollups funcionan de forma complementaria: el sharding amplía el ancho de banda de datos de la red principal y garantiza la disponibilidad, mientras los Rollups ejecutan las transacciones en Layer 2 y después publican los datos esenciales y las pruebas en la red principal.

Los Rollups agrupan muchas transacciones y envían los registros clave a la red principal. El sharding garantiza el espacio suficiente para estos registros, haciéndolos descargables y verificables por cualquier usuario. Esta combinación mantiene una alta seguridad y reduce de forma drástica los costes.

¿Cuáles son los principales casos de uso del sharding?

Para los usuarios, el sharding aporta confirmaciones más estables y comisiones más bajas, especialmente en ecosistemas basados en Rollup. Los casos de uso habituales incluyen transferencias, actualizaciones de estado en juegos blockchain, pruebas de mensajes en plataformas sociales y acuñación masiva de NFT.

Los desarrolladores aprovechan el mayor ancho de banda de datos para registrar eventos densos, libros de órdenes por lotes y análisis on-chain avanzados. Con los Rollups, los cálculos intensivos se realizan fuera de la cadena, mientras los datos críticos se publican en la red principal a través de canales de sharding.

Para aprovechar las ventajas de coste y velocidad del sharding:

Paso 1: Elige una red de Layer 2 (por ejemplo, Arbitrum, Optimism, Base), que publica datos en el canal Blob de Ethereum.

Paso 2: En la página de depósito o retirada de ETH en Gate, selecciona la red deseada. Presta atención a los avisos de red y los cambios de comisiones; evita operar en periodos de alta congestión.

Paso 3: Usa monederos y aplicaciones compatibles para transferir fondos, operar o jugar en esas redes; consulta las confirmaciones de las transacciones y los detalles de las comisiones.

¿En qué se diferencia el sharding en blockchain del sharding tradicional de bases de datos?

El sharding tradicional de bases de datos escala sistemas centralizados gestionados por un único equipo. Las transacciones entre particiones dependen de protocolos de consistencia estricta o confirmaciones en dos fases para conseguir atomicidad.

El sharding en blockchain debe preservar la seguridad en un entorno abierto y adversarial. Utiliza comités aleatorios y pruebas criptográficas para evitar que actores maliciosos controlen particiones. Los mensajes asíncronos trasladan resultados entre particiones, ya que no existe un coordinador central de confianza. El sharding on-chain prioriza la finalidad y la disponibilidad de datos frente a la confirmación atómica global en tiempo real.

¿Qué riesgos implica el sharding?

Los riesgos del sharding incluyen retrasos y complejidad en la comunicación entre particiones, casos límite en el diseño de smart contracts y fallos poco frecuentes en la disponibilidad de datos.

En relación con la seguridad de los activos, el puenteo entre particiones o cadenas implica estados intermedios pendientes de confirmación; hay que tener cuidado con mensajes o registros falsos que aún no estén finalizados. Usar protocolos consolidados, revisar auditorías y diversificar el riesgo son precauciones habituales.

Los usuarios deben comprobar la compatibilidad de monederos y aplicaciones con el sharding, seguir los anuncios de actualizaciones de la red y monitorizar las comisiones; los desarrolladores deben programar la lógica asíncrona con cuidado, sin asumir atomicidad estricta en entornos particionados, e implementar estrategias robustas de reintento y reversión.

Puntos clave sobre el sharding

El sharding es una solución esencial de escalabilidad para blockchains públicas. Al paralelizar el procesamiento y el almacenamiento de datos, multiplica la capacidad de la red. El enfoque principal es el sharding de datos junto con la ejecución basada en Rollup. La EIP-4844 de Ethereum ya ha reducido de forma notable las comisiones; el Danksharding completo ampliará aún más el ancho de banda de datos. A corto plazo, los usuarios pueden beneficiarse del sharding a través de redes de Layer 2; a largo plazo, las mejoras de protocolo permitirán aplicaciones más complejas y fiables en el ecosistema particionado. No obstante, es necesario extremar la precaución con la comunicación entre particiones y la seguridad de los activos.

Preguntas frecuentes

¿Cuál es la función de una Sharding Key?

Una Sharding Key es un campo clave que determina cómo se distribuyen los datos entre particiones. Actúa como una etiqueta de clasificación: el sistema calcula su hash para dirigir automáticamente las transacciones o datos a la partición correspondiente. Elegir bien la Sharding Key garantiza una distribución equilibrada y evita la sobrecarga de particiones.

¿El sharding hace menos seguras las transacciones?

El sharding no reduce la seguridad, pero introduce nuevos riesgos que hay que gestionar. Como cada partición solo tiene un subconjunto de validadores, un atacante podría atacar una partición concreta ("ataque a la partición"). Los diseños actuales asignan validadores de forma dinámica mediante beacon chains para coordinar toda la red y mantener un alto nivel de seguridad.

¿Los usuarios de Gate deben preocuparse por el sharding al operar?

No. El sharding es una optimización interna de la blockchain transparente para el usuario final. Cuando operas o realizas transacciones en Gate, el sistema gestiona automáticamente la asignación de datos y la coordinación entre particiones. El sharding beneficia sobre todo a los desarrolladores que crean Dapps más rápidas y mejora el rendimiento global de la red.

¿Por qué no todas las blockchains utilizan sharding?

Aunque el sharding incrementa mucho el rendimiento, también complica la red de forma considerable. Exige protocolos sólidos de comunicación entre particiones, gestión coherente de datos y defensas frente a ataques a nivel de partición. Muchos proyectos prefieren soluciones de escalado más sencillas, como los Rollups; Ethereum está incorporando el sharding de forma progresiva para garantizar la máxima compatibilidad y seguridad.

¿Cómo garantizan las blockchains el orden y la coherencia de las transacciones entre particiones?

Las transacciones entre particiones emplean mecanismos de confirmación en dos fases o mensajería asíncrona para asegurar la coherencia. En resumen, los resultados de la partición A se registran; otras particiones (como la B) los obtienen mediante beacon chains antes de ejecutar transacciones dependientes. Este proceso puede provocar leves demoras, pero garantiza la coherencia final en toda la red.