Резюме
Претоварването на блокчейн мрежата възниква, когато броят на трансакциите, изпратени до мрежата, надвишава капацитета за обработка на мрежата.
Повишените трансакционни дейности, малките размери на блоковете и бавното време за блок могат да допринесат за претоварване на мрежата.
Последиците от претоварването на мрежата включват повишени такси за трансакции, по-бавно потвърждение на трансакция и лошо потребителско изживяване.
През пролетта на 2023 г. биткойн мрежата се претовари, тъй като увеличените трансакционни дейности, свързани с BRC-20 токени, доведоха до рязко покачване на чакащите трансакции и такси.
Какво е претоварване на мрежата?
Претоварване на мрежата възниква, когато броят на трансакциите, изпратени до мрежата, надвишава нейния капацитет за обработка на тези трансакции. Това явление има няколко допринасящи фактора, като външни фактори, включително нестабилност на пазара и присъщи характеристики на мрежата, като размер на блока и време за блока.
Преди да навлезем в детайлите, е важно да разгледаме процеса, чрез който блоковете се добавят в блокчейна..
Как работи блокчейн технологията?
Блокчейнът се състои от верига от блокове, като всеки блок съдържа данни за трансакции, създадени от потребители. Всеки нов блок, който се добавя към веригата, е постоянен и неизменен.
Тези блокове се разпространяват през децентрализирана мрежа от възли, като всеки съхранява копие на блокчейна. Подсигурен от криптография и теория на игрите, блокчейнът формира гръбнака на криптовалути като Биткойн и Етериум.
За да разберем напълно защо блокчейн мрежите могат да бъдат претоварени, ще трябва да проучим ключовите концепции, които играят роля в способността на мрежата да обработва трансакции: мемпулове, блокове кандидати, окончателност и принцип на най-дългата верига.
Какво е „мемпул“?
Мемпул се отнася до колекцията от непотвърдени трансакции, чакащи да бъдат включени в следващия блок.
Например, когато трансакция се излъчва в биткойн мрежата, тя не се добавя веднага към блокчейна. Вместо това първо отива в мемпул (mempool, съкратено от memory pool /пул за памет/), който по същество е зона за изчакване за всички чакащи трансакции. Трансакцията ще бъде премахната от мемпула, след като бъде потвърдена.
Какво представляват „блоковете кандидати“?
Блоковете кандидати, известни също като „предложени блокове“, са тези, които копачите или валидаторите предлагат да бъдат добавени към блокчейна. Тези блокове съдържат непотвърдени трансакции, които са били излъчени към мрежата, но не са били включени в блокчейна.
За да може кандидат блок да стане потвърден блок, той трябва да бъде изкопан или валидиран според консенсусния механизъм на блокчейна. Например, консенсусният механизъм на Bitcoin доказателство за работа (PoW) позволява на копачите да се състезават за решаване на сложен математически пъзел. Първият копач, който реши пъзела, може да добави своя кандидат блок към блокчейна и да спечели награда.
В механизма за консенсус доказателство за залог (PoS) на Етериум валидаторите се избират на случаен принцип, за да предложат блокове кандидати. Други валидатори удостоверяват валидността на блока. Когато даден блок получи достатъчно атестации, той преминава от блок кандидат към потвърден блок.
Какво е „окончателност“ в блокчейна?
Окончателност е, когато трансакция или операция вече не може да бъде променена или отменена. След като трансакцията достигне окончателност, тя се записва за постоянно в блокчейна и не може да бъде променена или премахната.
В блокчейна на биткойн трансакциите се излъчват към мрежата и се добавят към мемпул. Копачите избират и проверяват трансакции от този пул и ги включват в нови блокове, които да бъдат добавени към блокчейна. Трансакциите, включени в този блок, се считат за потвърдени, но теоретично все още е възможно други копачи да копаят конкурентен блок.
Окончателността на трансакциите се увеличава с броя на потвърдените блокове. Биткойн трансакциите обикновено се считат за „окончателни“, след като допълнителни шест блока са добавени към блока, който съдържа тези трансакции. Поради по-краткото време за блок на Ethereum се препоръчва по-голям брой потвърждения, за да се постигне подобно ниво на увереност в „окончателността“.
Какъв е принципът на „най-дългата верига“?
Както е показано по-горе, множество копачи могат да произвеждат нови валидни блокове по едно и също време. Това може да доведе до временни разклонения в блокчейна.
Принципът на „най-дългата верига“ се отнася до правилото, че валидната версия на блокчейна е тази, в която е инвестирана най-много изчислителна работа, което обикновено е тази с най-дългата верига от блокове. В резултат на това „валидните“ блокове на по-късите вериги – често наричани осиротели или остарели блокове – се отхвърлят и техните трансакции се връщат в мемпула.
Ethereum използва принципа на най-дългата верига, когато мрежата използва доказателство за работа (PoW). След прехода на Ethereum към доказателство за залог (PoS) (PoS) през 2022 г., мрежата прие актуализиран алгоритъм за избор на разклонение, който измерва „теглото“ на веригата, което е натрупаната сума от гласовете на валидатора, претеглени от балансите на стейкнатия етер на валидатора.
Какво причинява претоварване на блокчейн мрежата?
Претоварването на блокчейн мрежата възниква, когато броят на трансакциите, изпратени към мрежата, надвишава капацитета на мрежата да ги обработва.
Има няколко причини, поради които блокчейн мрежите могат да бъдат претоварени:
Повишено търсене
Тъй като повече хора изпращат трансакции към блокчейна, броят на непотвърдените трансакции в мемпула може да надхвърли това, което може да бъде включено в един блок. Това е особено важно за блокчейни с присъщи ограничения в размера на блока и времето за блок.
Увеличените трансакции могат да бъдат предизвикани от внезапни колебания на цените, водещи до скок в трансакционните дейности или вълни от цикли на масово приемане.
Малък размер на блока
Всеки блокчейн има размер на блока, който определя максималния размер, който може да бъде един блок. Този размер на блока ограничава колко трансакции може да включва един блок.
Например биткойн първоначално е проектиран да има ограничение за размера на блока от 1 мегабайт. През 2017 г. Bitcoin внедри надстройка, наречена Segregated Witness или SegWit, за подобряване на пропускателната способност на трансакциите. Тя увеличава теоретичното ограничение за размера на блока до приблизително 4 MB.
Ако броят на трансакциите надвиши това ограничение, това води до претоварване на мрежата.
Бавно време за блок
Времето за блок се отнася до това колко често се добавя нов блок към блокчейна. Биткойн добавя нов блок на всеки 10 минути. Ако трансакциите се създават с много по-бърза скорост и обем, ще има натрупване на трансакции.
Какви са последствията от претоварването на мрежата?
Претоварването на блокчейн мрежата може да доведе до няколко отрицателни последици, които възпрепятстват способността на мрежата да функционира гладко.
Повишени такси за трансакции
Копачите са стимулирани да дават приоритет на трансакциите, като плащат по-високи такси. Така че, когато блокчейн мрежата се претовари, потребителите често трябва да плащат по-високи такси за трансакции, за да стимулират копачите да приоритизират трансакциите си. Това може да направи използването на блокчейн по-скъпо от обикновено, особено за по-малки трансакции.
Забавено време за потвърждение на трансакция
Претоварването на мрежата може да доведе до по-дълго време на изчакване за потвърждения и окончателност на трансакциите. В екстремни случаи трансакциите може да не бъдат потвърдени няколко часа, дни или дори повече. Това може да предизвика разочарование у потребителите.
Лошо потребителско изживяване
Високите такси и бавното време за потвърждение могат да доведат до лошо потребителско изживяване, което потенциално може да намали приемането и използваемостта на блокчейна.
Волатилност на пазара
Претоварването може да засили несигурността и да допринесе за нестабилността на пазара. Ако има много потребители, които се опитват да продадат криптовалута, но мрежата е твърде претоварена, за да обработи тези трансакции, потребителите могат да изпаднат в паника и да се опитат бързо да разтоварят притежанията си.
Има и други последствия, включително рискове за сигурността и рискове за централизация на мрежата. По-конкретно, по-дългите времена за потвърждение могат да увеличат риска от атаки с двойно харчене, а високите такси могат да доведат до централизация на мощността за копаене.
Примери за претоварване на мрежата
Както мрежите Bitcoin, така и Ethereum претърпяха значително претоварване на мрежата.
Претоварване на Bitcoin мрежата
Значителното увеличение на цените на биткойн между края на 2017 г. и началото на 2018 г. доведе до едно от най-известните събития на претоварване на мрежата досега. Ръстът в популярността на биткойн доведе до огромно увеличение на търсенето и трансакциите, което доведе до значителни забавяния и впечатляващи увеличения на таксите за трансакции. В един момент средните такси за трансакции бяха над $50.
През пролетта на 2023 г. Bitcoin мрежата се претовари, тъй като увеличените трансакционни дейности, свързани с BRC-20 токени, доведоха до рязко покачване на чакащите трансакции и такси. В един момент бяха записани близо 400 000 непотвърдени трансакции, което предизвика затруднение в мемпула. Таксите за трансакции се увеличиха с над 300% в рамките на няколко седмици.
Претоварване на мрежата на Ethereum
Един забележителен пример за претоварване на мрежата на Ethereum се случи през 2017 г., когато проектът „CryptoKitties“ стана много популярен и значително забави мрежата. Имаше и претоварване на мрежата поради бума на DeFi , което доведе до увеличения на цените на газа.
Всяка блокчейн мрежа може да стане претоварена. Но случаите на претоварване на мрежата в мрежите Bitcoin и Ethereum привлякоха повече внимание от това на други блокчейни, тъй като те имаха по-широко въздействие поради своята популярност и важност.
Решения за облекчаване на претоварването на мрежата
Справянето с претоварването на блокчейн мрежата е сложен проблем. Има няколко подхода и всеки има своите предимства и недостатъци.
Увеличаване на размера на блока
Увеличаването на размера на блока позволява да се обработват повече трансакции на блок, което ефективно увеличава пропускателната способност на мрежата. Но по-големите блокове отнемат повече време за разпространение в мрежата, което увеличава риска от временни разклонения. Те също така изискват повече място за съхранение, което може да доведе до повишена централизация.
Намаляване на времето за блок
Намаляването на времето за блок може да позволи на мрежата да обработва трансакциите по-бързо. По-кратките времена на блок обаче могат да увеличат броя на осиротелите блокове и потенциално да компрометират сигурността.
Решения от слой 2
Тези решения извън веригата обработват трансакции извън основния блокчейн и записват крайното състояние във веригата. Lightning Network на Bitcoin и Plasma на Ethereum са примери за тези решения. Тези решения могат да увеличат мащабируемостта, но са сложни за изпълнение и могат да въведат допълнителни проблеми със сигурността.
Фрагментиране
Фрагментирането е техника, при която блокчейнът се разделя на няколко по-малки фрагмента, всеки от които може да обработва трансакции и смарт договори. Това може значително да увеличи капацитета на мрежата. Но подобно на решенията от слой 2, фрагментирането увеличава сложността и може също да въведе допълнителни рискове за сигурността.
Други потенциални решения за претоварване на мрежата включват корекции на таксите и решения за мащабиране, включително оптимистични ролъпи и ролъпи с нулеви знания. Механизмът за консенсус на доказателство за залог (PoS) обикновено е по-бърз от доказателство за работа (PoW).
Заключителни мисли
Тъй като се очаква блокчейн технологията да бъде възприета от повече потребители през следващите години, проблемите с претоварването на мрежата придобиват все по-голямо значение. Способността на мрежата да обработва ефективно голям обем от трансакции е ключова за широкото приемане и използваемост. Това е особено важно за блокчейн системи, които имат за цел да улеснят ежедневните трансакции в реално време.
Въпреки че претоварването на блокчейн мрежата създава значителни предизвикателства, общността продължава да разработва решения, за да помогне за смекчаване на тези проблеми. Ето защо изследванията около подобряването на мащабируемостта на блокчейна са в челните редици на индустрията.
Допълнителни статии
Какво е блокчейн и как работи?
Какви са таксите за блокчейн трансакции?
Какво е съотношението такса-възнаграждение на биткойн?
Отказ от отговорност и предупреждение за риск: Това съдържание ви се представя на база „както е“ само за обща информация и образователни цели, без твърдения или гаранция от какъвто и да е вид. Не трябва да се тълкува като финансов, правен или друг професионален съвет, нито има за цел да препоръча покупката на конкретен продукт или услуга. Трябва да потърсите собствен съвет от подходящи професионални съветници. Когато статията е предоставена от сътрудник трета страна, имайте предвид, че изразените мнения принадлежат на сътрудника трета страна и не отразяват непременно тези на Binance Academy. Моля, прочетете нашия пълен отказ от отговорност тук за повече подробности. Цените на цифровите активи могат да бъдат нестабилни. Стойността на вашата инвестиция може да намалее или да се повиши и може да не си върнете инвестираната сума. Вие носите цялата отговорност за вашите инвестиционни решения и Binance Academy не носи отговорност за каквито и да било загуби, които може да претърпите. Този материал не трябва да се тълкува като финансов, правен или друг професионален съвет. За повече информация вижте нашите Условия за ползване и Предупреждението за риск.