TL;DR
K zahlcení sítě dochází, když počet transakcí odeslaných do sítě překročí kapacitu sítě potřebnou k jejich zpracování.
K zahlcení sítě mohou přispívat zvýšená transakční aktivita, malá velikost bloků a pomalá tvorba bloku.
Důsledkem zahlcení sítě jsou zvýšené poplatky za transakce, pomalejší potvrzování transakcí a špatná uživatelská zkušenost.
Na jaře roku 2023 zahltila síť Bitcoin zvýšená transakční aktivita související s tokeny BRC-20, která způsobila prudký nárůst poplatků a nevyřízených transakcí.
Co je zahlcení sítě?
K zahlcení sítě dochází, když počet transakcí odeslaných do sítě překročí kapacitu sítě nutnou k jejich zpracování. Na tomto jevu se podílí několik faktorů – vnější faktory, jako je volatilita trhu, a inherentní vlastnosti sítě, jako je velikost a doba tvorby bloku.
Než se pustíme do podrobností, je důležité porozumět, jak funguje přidávání bloků na blockchain.
Jak blockchainová technologie funguje?
Blockchain je tvořen řetězcem bloků a každý blok obsahuje transakční údaje vytvořené uživateli. Každý nový blok přidaný do řetězce je trvalý a neměnný.
Tyto bloky se odesílají do decentralizované sítě uzlů a každý uzel uchovává kopii blockchainu. Blockchain, zabezpečený kryptografií a teorií her, je páteří kryptoměn, jako je Bitcoin a Ethereum.
Když chceme porozumět důvodům, proč se mohou blockchainové sítě zahltit, musíme si vysvětlit klíčové koncepty, které souvisí se schopností sítě zpracovávat transakce: mempooly, kandidátské bloky, konečnost transakcí a princip nejdelšího blockchainu.
Co je mempool?
Mempool označuje soubor nepotvrzených transakcí, které čekají na zařazení do dalšího bloku.
Když se transakce vysílá například do sítě Bitcoin, nepřidá se na blockchain okamžitě. Nejdřív jde do mempoolu (zkratka pro memory pool), což je v podstatě čekací prostor pro všechny nevyřízené transakce. Transakce se z mempoolu odebírá po svém potvrzení.
Co jsou kandidátské bloky?
Kandidátské bloky, jinak také „navrhované bloky“, jsou bloky, které těžaři nebo validátoři navrhují přidat na blockchain. Tyto bloky obsahují nepotvrzené transakce, které byly odeslány do sítě, ale nejsou ještě zahrnuté do blockchainu.
Aby se z kandidátského bloku stal potvrzený blok, musí dojít k jeho vytěžení nebo potvrzení (v závislosti na mechanismu konsenzu blockchainu). Například mechanismus konsenzu proof-of-work (PoW) sítě Bitcoin umožňuje těžařům soutěžit v řešení složité matematické hádanky. Těžař, který hádanku vyřeší jako první, přidá svůj kandidátský blok na blockchain a získá odměnu.
V rámci mechanismu konsenzu proof-of-stake (PoS) sítě Ethereum navrhují kandidátské bloky náhodně vybíraní validátoři. Zbylí validátoři potvrzují platnost bloku. Když kandidátský blok obdrží dostatečný počet potvrzení, stane se z něj potvrzený blok.
Co je konečnost v blockchainu?
Konečnost znamená, že transakci nebo operaci už nelze změnit ani zvrátit. Jakmile transakce dosáhla konečnosti, je trvale zaznamenaná na blockchainu a nelze ji změnit ani odstranit.
Na blockchainu Bitcoinu se transakce vysílají do sítě a přidávají do mempoolu. Těžaři si vybírají transakce z mempoolu, ověřují je a zahrnují je do nových bloků, které se přidávají na blockchain. Transakce zahrnuté v takovém bloku jsou považovány za potvrzené, ale teoreticky je ještě pořád možné, aby jiní těžaři vytěžili konkurenční blok.
Konečnost transakcí s počtem potvrzených bloků roste. Bitcoinové transakce jsou obvykle považovány za „konečné“, jakmile je po bloku s danou transakcí vytěženo dalších šest bloků. Vzhledem ke kratší době tvorby bloku sítě Ethereum vyžaduje podobná úroveň jistoty „konečnosti“ větší počet potvrzení.
Co je princip nejdelšího blockchainu?
Jak už jsme zmiňovali, nový platný blok může v podobnou dobu vytvořit víc těžařů. To může vést k dočasnému forku blockchainu.
Princip nejdelšího blockchainu je pravidlo, které stanovuje, že platná verze blockchainu je ta, do které bylo investováno nejvíc výpočetních zdrojů, což je obvykle ta s nejdelším řetězcem bloků. Proto se „platné“ bloky na kratších blockchainech (často přezdívané sirotčí nebo zastaralé bloky) vyřazují a jejich transakce se vrací do mempoolu.
Dokud Ethereum používalo mechanismus proof-of-work (PoW), používalo i princip nejdelšího blockchainu. Po přechodu Etherea na mechanismus proof-of-stake (PoS) v roce 2022 přijala síť aktualizovaný algoritmus volby forku, který měří „váhu“ blockchainu na základě kumulovaného součtu hlasů validátorů váženého zůstatky stakovaných etherů těchto validátorů.
Co způsobuje zahlcení blockchainové sítě?
K zahlcení sítě dochází, když počet transakcí odeslaných do sítě překročí kapacitu sítě potřebnou k jejich zpracování.
K zahlcení blockchainových sítí dochází z různých důvodů:
Zvýšená poptávka
S přibývajícím počtem transakcí odesílaných do sítě může počet nepotvrzených transakcí v mempoolu přesáhnout množství transakcí, které je možné zahrnout do jednoho bloku. To je důležité zejména u blockchainů s inherentním omezením velikosti a doby tvorby bloku.
Zvýšený počet transakcí mohou způsobit náhlé výkyvy cen, které vedou k prudkému nárůstu transakčních aktivit, nebo vlny cyklů přijetí kryptoměn širokou veřejností.
Malá velikost bloku
Každý blockchain má definovanou maximální velikost bloku. Tato velikost bloku omezuje počet transakcí, které může blok obsahovat.
Například původní návrh Bitcoinu omezoval velikost bloku na 1 megabyte. V roce 2017 došlo na Bitcoinu k zavedení aktualizace Segregated Witness (SegWit), která zlepšila propustnost transakcí. Limit teoretické velikosti bloku zvýšila přibližně na 4 MB.
Pokud počet transakcí tento limit překročí, dojde k zahlcení sítě.
Dlouhé časy tvorby bloků
Čas tvorby bloku znamená, jak často se na blockchain přidává nový blok. Bitcoin přidává nový blok přibližně každých 10 minut. Pokud nové transakce přibývají mnohem rychleji a v mnohem větším objemu, hromadí se množství nevyřízených transakcí.
Jaké jsou důsledky zahlcení sítě?
Zahlcení blockchainové sítě může mít několik negativních důsledků, které brání hladkému fungování sítě.
Zvýšené poplatky za transakce
Těžaři jsou motivováni k tomu, aby upřednostňovali transakce s vyššími poplatky. Když se tedy blockchainová síť zahltí, uživatelé musí často platit vyšší transakční poplatky, aby těžaři jejich transakce upřednostnili. To může používání blockchainu prodražit, zejména u menších transakcí.
Zpožděné potvrzování transakcí
Potvrzení a dokončení transakcí může na zahlcené síti trvat déle. V extrémních případech mohou být transakce potvrzeny až po několika hodinách, dnech nebo ještě delší době. To může u uživatelů způsobovat frustraci.
Špatný uživatelský dojem
Vysoké poplatky a pomalé potvrzování mohou vést ke špatné uživatelské zkušenosti, která může potenciálně snižovat míru přijetí a použitelnost blockchainu.
Tržní volatilita
Zahlcení může znásobit nejistotu a přispívat k tržní volatilitě. Pokud se kryptoměnu snaží prodat mnoho uživatelů, ale síť je příliš zahlcená a nedokáže tyto transakce zpracovávat, uživatelé mohou zpanikařit a pokusit se držených aktiv rychle zbavit.
Existují i další důsledky, včetně bezpečnostních rizik a rizik centralizace sítě. Delší doba potvrzení transakcí může konkrétně zvyšovat riziko útoků zneužívajících dvojí útratu a vysoké poplatky mohou vést k centralizaci těžařského výkonu.
Příklady zahlcení sítě
Sítě Bitcoin i Ethereum zaznamenaly případy značného zahlcení.
Zahlcení sítě Bitcoin
Výrazný nárůst ceny Bitcoinu mezi koncem roku 2017 a začátkem roku 2018 vedl k jednomu z dosud nejvýznamnějších zahlcení sítě. Prudký nárůst popularity Bitcoinu vedl k masivnímu nárůstu poptávky a transakcí, což vedlo ke značným zpožděním a bolestným nárůstům poplatků za transakce. V jednu chvíli převyšovaly průměrné poplatky za transakce hodnotu 50 dolarů.
Na jaře roku 2023 zahltila síť Bitcoin zvýšená transakční aktivita související s tokeny BRC-20, která způsobila prudký nárůst poplatků a nevyřízených transakcí. V jednu chvíli existovalo téměř 400 000 nepotvrzených transakcí, které v mempoolu vytvořily kritický bod. Transakční poplatky během pár týdnů vzrostly o víc než 300 %.
Zahlcení sítě Ethereum
K významnému příkladu zahlcení sítě Ethereum došlo v roce 2017, kdy se virálně rozšířil projekt „CryptoKitties“, který výrazně zpomalil síť. K zahlcení sítě došlo také v důsledku rozmachu DeFi, který vedl k nárůstu poplatků gas.
Zahlcení může nastat na jakékoli blockchainové síti. Případy zahlcení na sítích Bitcoin a Ethereum ale přitahují větší pozornost než na jiných sítích, protože mají vzhledem ke své popularitě a významu širší dopad.
Řešení, jak zahlcení sítě zmírnit
Řešení přetížení blockchainové sítě je složitý problém. Můžete k němu přistoupit z několika úhlů, ale každý má své výhody a nevýhody.
Zvětšení velikosti bloku
Zvětšení velikosti bloku umožňuje zpracovat v jednom bloku víc transakcí, což efektivně zvyšuje propustnost sítě. Přidávání větších bloků na blockchain ale trvá déle, což zvyšuje riziko dočasných forků. Vyžadují také více úložného prostoru, což by mohlo vést k větší centralizaci.
Zkrácení doby tvorby bloku
Zkrácení doby bloku sice může zpracování síťových transakcí zrychlit, ale kratší doba bloku může vést k vyššímu počtu sirotčích bloků a potenciálně ohrozit bezpečnost.
Řešení druhé vrstvy
Tato offchainová řešení zpracovávají transakce mimo hlavní blockchain a na blockchain zaznamenávají až konečný stav. Příkladem takových řešení je Lightning Network sítě Bitcoin a Plasma sítě Ethereum. Tato řešení mohou zvýšit škálovatelnost, ale jejich implementace je složitá a může představit nové problémy se zabezpečením.
Sharding
Sharding je technika, při které je blockchain rozdělen na několik menších shardů a každý z nich dokáže zpracovávat transakce a chytré kontrakty. To může výrazně zvýšit kapacitu sítě. Sharding ale podobně jako řešení druhé vrstvy zvyšuje složitost a může také představit nová bezpečnostní rizika.
Mezi další možná řešení zahlcení sítě patří úpravy poplatků a škálovací řešení, jako jsou optimistic a zero-knowledge rollupy. Mechanismus konsenzu proof-of-stake (PoS) je obecně rychlejší než proof-of-work (PoW).
Závěrem
Vzhledem k tomu, že se očekává, že blockchainovou technologii bude v nadcházejících letech používat stále více uživatelů, problémy se zahlcením sítě se dostávají do popředí. Schopnost sítě efektivně zpracovávat velký objem transakcí je pro použitelnost a přijetí širokou veřejností klíčová. To je důležité zejména u blockchainových systémů, které mají zajišťovat každodenní transakce v reálném čase.
Zatímco přetížení blockchainové sítě představuje značnou výzvu, komunita dál vyvíjí řešení, která mají tyto problémy zmírnit. Proto je výzkum v oblasti posilování škálovatelnosti blockchainu v popředí zájmu.
Související články:
Co je blockchain a jak funguje?
Co jsou blockchainové transakční poplatky?
Co je poměr poplatků a odměny sítě Bitcoin?
Vyloučení odpovědnosti a upozornění na rizika: tento obsah je vám předkládán ve stavu, v jakém je, pouze pro obecné informační a vzdělávací účely, bez jakéhokoli prohlášení nebo záruky. Neměl by být chápán jako finanční, právní nebo jiné odborné poradenství ani není jeho cílem doporučit nákup jakéhokoli konkrétního produktu nebo služby. Měli byste se poradit s příslušnými odbornými poradci. Upozorňujeme, že pokud je článek příspěvkem od třetí strany, vyjádřené názory patří této třetí straně a nemusí se nutně shodovat s názory Akademie Binance. Další podrobnosti se dozvíte v našem úplném prohlášení o vyloučení odpovědnosti zde. Ceny digitálních aktiv mohou být volatilní. Hodnota vaší investice může klesnout nebo stoupnout a investovaná částka se vám nemusí vrátit. Za svá investiční rozhodnutí nesete výhradní odpovědnost vy sami a Akademie Binance nenese odpovědnost za žádné ztráty, které vám mohou vzniknout. Tento materiál by neměl být chápán jako finanční, právní nebo jiné odborné poradenství. Další informace získáte v našich podmínkách použití a upozornění na rizika.