Cos’è lo sharding in crypto?

28 lug 2025 | 8 min di lettura

Cos’è lo sharding in crypto?

Lo sharding è un concetto che migliora la scalabilità delle blockchain suddividendo grandi blockchain in parti più piccole (shard). In sostanza, i dati vengono distribuiti tra gli shard in modo che possano essere elaborati simultaneamente. Questo avviene tramite più catene parallele, ognuna delle quali elabora il proprio set di dati (subnet). Questo approccio consente maggiore scalabilità, una capacità di elaborazione più alta e più transazioni al secondo (TPS).

Gli shard risolvono un problema fondamentale: ogni nodo deve tenere traccia ed elaborare ogni transazione, creando un carico elevato e limitando la scalabilità. Invece, gli shard gestiscono la maggior parte del lavoro prima di inviare i dati ai nodi per l’inclusione finale nella blockchain.

Gli shard operano senza sistemi centralizzati (come elaboratori di dati centralizzati) o soluzioni off-chain, consentendo alla rete di rimanere completamente decentralizzata.

Lo sharding è una soluzione Layer 1, chiamata anche “base layer”. Le blockchain in genere comprendono il mainnet (catena principale), il Layer 1 e il Layer 2. Il mainnet e il Layer 1 sono interdipendenti. Il Layer 1 è la base tecnica di una blockchain, mentre il mainnet è la sua implementazione live. Tutte le transazioni reali avvengono sul mainnet, e qualsiasi modifica al Layer 1 influisce direttamente sul funzionamento del mainnet.

Esempio: Pensalo come una casa. Il Layer 1 è la base e la struttura: muri, impianti idraulici ed elettrici. Il mainnet è quando ci vivi e tutto funziona. Se modifichi le fondamenta, come aggiungere un’estensione o un nuovo bagno, ciò influisce su come vivi la casa. Lo sharding fa una cosa simile: se la famiglia cresce troppo e tutto diventa lento, puoi dividere la casa in più stanze ben organizzate, ciascuna con i propri servizi. Questo è ciò che lo sharding fa in una blockchain: divide la rete in parti più piccole (shard), così le transazioni possono essere elaborate in parallelo senza sovraccaricare il sistema.

In breve

Lo sharding divide una blockchain in shard che funzionano in parallelo, così le transazioni possono essere elaborate simultaneamente, aumentando notevolmente la velocità (TPS).
I nodi devono elaborare solo una parte della blockchain invece dell’intera catena. Questo migliora l’efficienza e riduce i requisiti hardware.
Coordinare le transazioni tra shard richiede protocolli complessi. Inoltre, shard più piccoli sono più vulnerabili ad attacchi come il 51% attack.
Come soluzione Layer 1, lo sharding opera all’interno della blockchain stessa senza compromettere decentralizzazione o sicurezza.

Come funziona lo sharding?

Lo sharding in crypto funziona dividendo la blockchain in vari elaboratori di dati (shard) che operano in parallelo. Grazie all’elaborazione parallela dei dati, è possibile gestire più dati contemporaneamente, aumentando la velocità di elaborazione delle transazioni, misurata in transazioni al secondo (TPS).

Ogni shard è composto dal proprio sottoinsieme di dati e di smart contract. I validatori o nodi all’interno di uno shard sono responsabili dell’elaborazione delle transazioni e del mantenimento dello stato della blockchain, chiamato anche “state”.

Le operazioni degli shard sono supervisionate da meccanismi di coordinamento. Questi monitorano come gli shard interagiscono e facilitano lo scambio di informazioni tra shard. Ciò previene il double spending o i conflitti e consente l’elaborazione parallela delle transazioni, invece che lineare come avviene nelle blockchain tradizionali.

Non tutte le blockchain usano lo stesso sistema di sharding. Ad esempio, Ethereum 2.0 (dove gli shard non sono ancora stati implementati) utilizza una Beacon Chain per coordinare gli shard e mantenere il consenso. Polkadot usa un sistema simile, la Relay Chain, che gestisce e coordina le parachain.

Esistono anche blockchain che sperimentano altri modelli di sharding, come strutture più autonome in cui gli shard operano in modo indipendente con un coordinamento centrale minimo.

Questi modelli differiscono nell’esecuzione ma hanno obiettivi comuni:

Prevenire il double spending
Mantenere lo stato del registro digitale
Coordinare correttamente le transazioni tra shard

Struttura degli shard

Ogni shard opera in modo indipendente, il che significa che è responsabile di compiti come trasferire correttamente i dati ad altri shard e al resto della blockchain. Ogni shard:

Mantiene il proprio stato, come i saldi dei wallet e i dati degli smart contract
Riceve ed elabora il proprio sottoinsieme di dati di transazione
È gestito da un gruppo di validatori o nodi assegnati a quello shard

Comunicazione tra shard

Alcune transazioni possono coinvolgere più shard. Ad esempio, quando l’utente A vuole inviare token all’utente B e i loro wallet si trovano su shard diversi. Un altro caso è quando uno smart contract ha bisogno di informazioni da un altro smart contract su uno shard diverso.

Queste interazioni cross-shard presentano sfide tecniche, come la necessità di gestire le transazioni in più passaggi. Esistono varie soluzioni per questo, tra cui:

Elaborazione asincrona, in cui una transazione procede in più fasi tra shard.
Protocolli di scambio di messaggi che consentono agli shard di inviarsi messaggi tramite un meccanismo di coordinamento.

Tecniche di verifica e sicurezza nello sharding

Gli shard devono anche verificare i dati provenienti da altri shard per garantirne correttezza e integrità. Per questo, sono stati sviluppati meccanismi che assicurano l’affidabilità del sistema. Tra questi:

Fraud proof

Un fraud proof dimostra che una transazione o un blocco è invalido. Se uno shard commette un errore, un’altra parte può provarlo usando un fraud proof. È comune in sistemi come la distributed ledger technology, dove tutte le transazioni sono considerate valide finché non viene dimostrato il contrario.
Validity proof
Un validity proof (come uno zk-SNARK o zk-STARK) è una prova crittografica che dimostra che un calcolo o una transazione è stata eseguita correttamente. È più efficiente dei fraud proof perché non è necessario rilevare un errore. I validity proof sono spesso usati nei ZK-rollup (soluzioni Layer 2).
Data availability sampling
Questa tecnica prevede che i nodi verifichino casualmente parti di un blocco per assicurarsi che l’intero dato sia disponibile alla rete. È fondamentale per evitare che uno shard o un rollup trasmettano dati incompleti che non possono essere verificati.

Ethereum usa lo sharding?

Sì, Ethereum prevede di implementare lo sharding in futuro come parte della sua strategia di scalabilità. Al momento della scrittura, lo sharding non è ancora implementato. Tuttavia, alcune funzionalità sono già state introdotte per abilitarlo, come la Beacon Chain e l’introduzione dei blob tramite l’EIP-4844, che consente una gestione dei dati più efficiente evitando l’archiviazione permanente di informazioni non necessarie sulla blockchain.

Con l’implementazione del danksharding, Ethereum dovrebbe adottare lo sharding in futuro, con un impatto significativo sulla sua usabilità, rendendolo molto più scalabile e user-friendly. Lo sharding fa quindi parte della roadmap di Ethereum 2.0, una sequenza di aggiornamenti che include il passaggio dal Proof of Work al Proof of Stake e l’introduzione dei rollup.

L’obiettivo di Ethereum 2.0 è gestire migliaia di transazioni al secondo senza compromettere decentralizzazione o sicurezza. Ciò mira a favorire l’adozione di massa da parte di milioni di utenti in tutto il mondo e a rendere Ethereum più veloce, economico e facile da usare.

Quali crypto usano lo sharding?

Diverse blockchain utilizzano lo sharding. Ognuna ha costruito la propria infrastruttura, quindi nella pratica lo sharding funziona in modo diverso tra le varie piattaforme. L’obiettivo è lo stesso ovunque: rendere la rete più efficiente. Esempi:

Zilliqa: Una delle prime blockchain a usare lo sharding in produzione. La rete distribuisce tutte le transazioni su più shard.
Elrond (MultiversX): Usa l’Adaptive State Sharding e dichiara di raggiungere velocità di transazione molto elevate.
NEAR Protocol: Applica lo sharding dinamico, in cui il numero di shard si adatta in base al carico della rete.

Qual è la differenza tra sharding e tecnologia blockchain?

La tecnologia blockchain è il sistema di base, mentre lo sharding è una tecnica che rende l’uso della blockchain più efficiente offrendo una soluzione di scalabilità. Lo sharding è costruito sopra la blockchain, nello specifico sul Layer 1. Questo livello assicura il funzionamento della blockchain, il raggiungimento del consenso, la validazione delle transazioni e la sicurezza della rete.

Lo sharding supporta la blockchain elaborando i dati in modo più efficiente. Alleggerisce il carico della blockchain gestendo i dati in parallelo tra gli shard. Senza sharding, un nodo deve controllare l’intera blockchain e validare tutte le transazioni. Con lo sharding, un nodo elabora solo una frazione della rete, aumentando notevolmente la scalabilità.

In altre parole: la blockchain è la fondazione, lo sharding è una tecnica costruttiva che rende la struttura più efficiente.

Vantaggi dello sharding

Lo sharding offre diversi vantaggi per le reti blockchain:

Scalabilità: L’elaborazione parallela aumenta la scalabilità, incrementando significativamente il numero di transazioni al secondo.
Efficienza: Lo sharding fa sì che i nodi elaborino meno dati e non debbano controllare l’intera blockchain, rendendo il sistema più efficiente e riducendo drasticamente il carico complessivo della rete.
Riduzione dei costi: Un minor carico sulla rete può portare a commissioni di transazione più basse.
Accessibilità: Poiché i nodi elaborano meno dati, i requisiti hardware più bassi rendono la rete più accessibile ai partecipanti.

Sfide dello sharding

Nonostante i vantaggi, lo sharding presenta anche diverse sfide complesse:

Sicurezza: Shard più piccoli possono essere più vulnerabili ad attacchi, poiché meno validatori o nodi li proteggono. Questo facilita un 51% attack all’interno di uno shard.
Complessità: Progettare un meccanismo di sharding affidabile richiede protocolli avanzati per la comunicazione e il coordinamento tra shard.
Comunicazione cross-shard: Le transazioni tra shard sono tecnicamente più difficili da eseguire rispetto a quelle all’interno di una singola catena.
Disponibilità dei dati: Garantire che i dati provenienti da altri shard restino disponibili e verificabili è fondamentale per l’integrità della rete, soprattutto perché i nodi elaborano solo una parte della rete e non possono vedere l’intera blockchain.
Decentralizzazione: Dividendo la rete in shard più piccoli, alcuni possono diventare più attraenti o importanti di altri. Questo può portare a una distribuzione diseguale di potere o partecipazione, mettendo potenzialmente a rischio la decentralizzazione complessiva.

In conclusione

Lo sharding offre una soluzione promettente a una delle sfide più grandi della tecnologia blockchain: la scalabilità senza compromettere decentralizzazione o sicurezza. Dividendo la rete in shard che operano in parallelo, blockchain come Ethereum potranno in futuro gestire molte più transazioni con meno carico per nodo. Sebbene la tecnica sia ancora in fase di sviluppo e presenti sfide di coordinamento e sicurezza, lo sharding rappresenta un’innovazione fondamentale per la prossima generazione di reti decentralizzate. Non è una soluzione temporanea, ma un aggiustamento strutturale che può migliorare notevolmente la scalabilità della blockchain.

Cos’è lo sharding in crypto?