TL;DR
Overbelastning af blockchain-netværket opstår, når antallet af transaktioner, der sendes til netværket, overstiger netværkets behandlingskapacitet.
Øgede transaktionsaktiviteter, små blokstørrelser og langsom bloktid kan bidrage til overbelastning af netværket.
Konsekvenserne af overbelastning af netværket omfatter øgede transaktionsgebyrer, langsommere transaktionsbekræftelse og dårlig brugeroplevelse.
I foråret 2023 blev Bitcoin-netværket overbelastet, da øgede transaktionsaktiviteter relateret til BRC-20-tokens fik ventende transaktioner og gebyrer til at skyde i vejret.
Hvad er overbelastning af netværket?
Overbelastning af netværket opstår, når antallet af transaktioner, der sendes til netværket, overstiger dets kapacitet til at behandle disse transaktioner. Dette fænomen har flere medvirkende faktorer, såsom eksterne faktorer, herunder markedsvolatilitet og iboende netværkskarakteristika såsom blokstørrelse og bloktid.
Før vi dykker ned i detaljerne, er det vigtigt at undersøge den proces, hvor blokke føjes til blockchainen.
Hvordan fungerer Blockchain-teknologien?
En blockchain består af en kæde af blokke, hvor hver blok indeholder transaktionsdata oprettet af brugere. Hver ny blok, der føjes til kæden, er permanent og uforanderlig.
Disse blokke spredes over et decentraliseret netværk af noder, som hver især gemmer en kopi af blockchainen. Sikret af kryptografi og spilteori udgør blockchainen rygraden for kryptovalutaer som Bitcoin og Ethereum.
For helt at forstå, hvorfor blockchain-netværk kan blive overbelastede, er vi nødt til at se nærmere på de nøglebegreber, der spiller en rolle i et netværks evne til at behandle transaktioner: mempools, kandidatblokke, finalitet og princippet om den længste kæde.
Hvad er en "mempool"?
En mempool henviser til samlingen af ubekræftede transaktioner, der venter på at blive inkluderet i den næste blok.
Når en transaktion f.eks. sendes ud på Bitcoin-netværket, bliver den ikke føjet til blockchainen med det samme. I stedet går den først ind i mempool (forkortelse for memory pool), som i bund og grund er et venteområde for alle ventende transaktioner. En transaktion bliver fjernet fra mempoolen, når den er blevet bekræftet.
Hvad er "kandidatblokke"?
Kandidatblokke, også kendt som "foreslåede blokke," er dem, som minere eller validatorer foreslår tilføjet til blockchainen. Disse blokke indeholder ubekræftede transaktioner, som er blevet sendt ud til netværket, men ikke er blevet inkluderet i blockchainen.
For at en kandidatblok kan blive en bekræftet blok, skal den mines eller valideres i henhold til blockchainens konsensusmekanisme. For eksempel lader Bitcoins Proof-of-Work (PoW)-konsensusmekanisme minere konkurrere om at løse et komplekst matematisk puslespil. Den første miner, der løser gåden, får lov til at tilføje sin kandidatblok til blockchainen og får en belønning.
I Ethereums Proof of Stake (PoS)-konsensusmekanisme udvælges validatorer tilfældigt til at foreslå kandidatblokke. Andre validatorer bekræfter blokkens gyldighed. Når en blok modtager nok attestationer, overgår den fra at være en kandidatblok til at være en bekræftet blok.
Hvad er "finalitet" i blockchain?
Finalitet er, når en transaktion eller handling ikke længere kan ændres eller omstødes. Når en transaktion er endelig, registreres den permanent på blockchainen og kan ikke ændres eller fjernes.
I Bitcoins blockchain sendes transaktioner ud til netværket og føjes til mempoolen. Minere udvælger og verificerer transaktioner fra denne pulje og inkluderer dem i nye blokke, der skal føjes til blockchainen. De transaktioner, der er inkluderet i den blok, betragtes som bekræftede, men det er teoretisk set stadig muligt for andre minere at mine en konkurrerende blok.
Transaktionernes finalitet stiger med antallet af bekræftede blokke. Bitcoin-transaktioner betragtes typisk som "endelige", når yderligere seks blokke er blevet føjet til den blok, der indeholder disse transaktioner. På grund af Ethereums kortere bloktid anbefales et større antal bekræftelser for at opnå et lignende niveau af tillid til "finalitet".
Hvad er princippet om "længste kæde"?
Som illustreret ovenfor kan flere minere producere nye gyldige blokke på samme tid. Det kan resultere i midlertidige forks i blockchainen.
Princippet "længste kæde" henviser til reglen om, at den gyldige version af blockchainen er den, der har det største beregningsarbejde investeret i den, hvilket typisk er den med den længste kæde af blokke. Som et resultat kasseres de "gyldige" blokke på de kortere kæder – ofte kaldet forældreløse eller forældede blokke – og deres transaktioner returneres til mempoolen.
Ethereum brugte princippet om den længste kæde, da netværket brugte Proof-of-Work (PoW). Efter Ethereums overgang til Proof of Stake (PoS) i 2022 vedtog netværket en opdateret fork-choice-algoritme, der måler kædens "vægt", som er den akkumulerede sum af validatorstemmer vægtet med validatorernes staked-ether-saldoer.
Hvad forårsager overbelastning af Blockchain-netværket?
Overbelastning af blockchain-netværket opstår, når antallet af transaktioner, der sendes til netværket, overstiger netværkets kapacitet til at behandle dem.
Der er flere grunde til, at blockchain-netværk kan blive overbelastede:
Øget efterspørgsel
Efterhånden som flere mennesker sender transaktioner til blockchainen, kan antallet af ubekræftede transaktioner i mempoolen overstige det, der kan inkluderes i en enkelt blok. Dette er især relevant for blockchains med indbyggede begrænsninger i blokstørrelse og bloktid.
Øgede transaktioner kan være drevet af pludselige prisudsving, der fører til en stigning i transaktionsaktiviteter eller bølger af masseadoptionscyklusser.
Lille blokstørrelse
Hver blockchain har en blokstørrelse, der definerer den maksimale størrelse, en blok kan have. Denne blokstørrelse begrænser, hvor mange transaktioner en blok kan indeholde.
For eksempel var Bitcoin oprindeligt designet til at have en blokstørrelsesgrænse på 1 megabyte. I 2017 implementerede Bitcoin en opgradering kaldet Segregeret vidne, eller SegWit, for at forbedre dataoverførselshastigheden. Det øger den teoretiske blokstørrelsesgrænse op til ca. 4 MB.
Hvis antallet af transaktioner overskrider denne grænse, resulterer det i overbelastning af netværket.
Langsomme bloktider
Bloktid refererer til, hvor ofte en ny blok føjes til blockchainen. Bitcoin tilføjer en ny blok cirka hvert 10. minut. Hvis der oprettes transaktioner i et meget hurtigere tempo og volumen, vil der være et efterslæb af transaktioner.
Hvad er konsekvenserne af overbelastning af netværket?
Overbelastning af blockchain-netværk kan resultere i flere negative konsekvenser, der hindrer et netværks evne til at fungere problemfrit.
Øgede transaktionsgebyrer
Minere har incitament til at prioritere transaktioner, der betaler højere gebyrer. Så når et blockchain-netværk bliver overbelastet, er brugerne ofte nødt til at betale højere transaktionsgebyrer for at tilskynde minerne til at prioritere deres transaktioner. Det kan gøre brugen af blockchain dyrere end normalt, især for mindre transaktioner.
Forsinkede transaktionsbekræftelsestider
Overbelastning af netværket kan føre til længere ventetider på transaktionsbekræftelser og -finalitet. I ekstreme tilfælde kan der gå flere timer, dage eller endnu længere, før transaktionerne er bekræftet. Det kan skabe frustration hos brugerne.
Dårlig brugeroplevelse
Høje gebyrer og langsomme bekræftelsestider kan resultere i en dårlig brugeroplevelse, hvilket potentielt kan reducere udbredelsen og anvendeligheden af blockchainen.
Volatilitet på markedet
Overbelastning kan forstærke usikkerheden og bidrage til markedsvolatilitet. Hvis der er mange brugere, der forsøger at sælge en kryptovaluta, men netværket er for overbelastet til at behandle disse transaktioner, kan brugerne gå i panik og forsøge at komme af med deres beholdning hurtigt.
Der er andre konsekvenser, herunder sikkerhedsrisici og risici ved centralisering af netværket. Specifikt kan længere bekræftelsestider øge risikoen for dobbeltforbrug-angreb, og høje gebyrer kan føre til en centralisering af mining.
Eksempler på overbelastning af netværket
Både Bitcoin- og Ethereum-netværkene har oplevet betydelige overbelastninger.
Overbelastning af Bitcoin-netværket
Bitcoins bemærkelsesværdige prisstigning mellem slutningen af 2017 og begyndelsen af 2018 førte til én af de mest fremtrædende overbelastninger af netværket til dato. Stigningen i Bitcoins popularitet førte til en massiv stigning i efterspørgslen og transaktionerne, hvilket resulterede i betydelige forsinkelser og tårnhøje stigninger i transaktionsgebyrerne. På et tidspunkt lå det gennemsnitlige transaktionsgebyr på over 50 USD.
I foråret 2023 blev Bitcoin-netværket overbelastet, da øgede transaktionsaktiviteter relateret til BRC-20-tokens fik ventende transaktioner og gebyrer til at skyde i vejret. På et tidspunkt blev der registreret næsten 400.000 ubekræftede transaktioner, hvilket forårsagede en flaskehals i mempoolen. Transaktionsgebyrerne steg med over 300 % i løbet af et par uger.
Overbelastning af Ethereum-netværket
Et bemærkelsesværdigt eksempel på overbelastning af Ethereums netværket opstod i 2017, da "CryptoKitties"-projektet gik viralt og bremsede netværket betydeligt. Der har også været overbelastning af netværket på grund af DeFi-boomet, hvilket resulterede i stigninger i gaspriserne.
Ethvert blockchain-netværk kan blive overbelastet. Men tilfælde af overbelastning på Bitcoin- og Ethereum-netværkene har tiltrukket sig mere opmærksomhed end på andre blockchains, fordi de har haft en større indvirkning på grund af deres popularitet og betydning.
Løsninger til at afhjælpe overbelastning af netværket
At håndtere overbelastning af blockchain-netværk er et komplekst problem. Der er flere tilgange, og hver af dem har sine fordele og ulemper.
Forøgelse af blokstørrelse
Når blokstørrelsen øges, kan der behandles flere transaktioner pr. blok, hvilket effektivt set øger netværkets dataoverførselshastighed. Men større blokke tager længere tid om at sprede sig gennem netværket, hvilket øger risikoen for midlertidige forks. De kræver også mere lagerplads, hvilket kan føre til øget centralisering.
Reducering af bloktid
Ved at reducere bloktiden kan netværket behandle transaktioner hurtigere. Kortere bloktider kan dog øge antallet af forældreløse blokke og potentielt kompromittere sikkerheden.
Layer-2-løsninger
Disse off-chain-løsninger behandler transaktioner uden for den primære blockchain og registrerer den endelige tilstand on-chain. Bitcoins Lightning network og Ethereums Plasma er eksempler på disse løsninger. Disse løsninger kan øge skalerbarheden, men er komplekse at implementere og kan medføre yderligere sikkerhedsproblemer.
Sharding
Sharding er en teknik, hvor blockchainen opdeles i flere mindre shards, som hver især er i stand til at behandle transaktioner og smart contracts. Det kan øge et netværks kapacitet betydeligt. Men i lighed med Layer 2-løsninger øger sharding kompleksiteten og kan også introducere yderligere sikkerhedsrisici.
Andre potentielle løsninger på overbelastning af netværket omfatter gebyrjusteringer og skaleringsløsninger, herunder optimistiske og zero-knowledge rollups. Konsensusmekanismen Proof of Stake (PoS) er generelt hurtigere end Proof-of-Work (PoW).
Sammenfatning
Da blockchain-teknologien forventes at blive taget i brug af flere brugere i de kommende år, bliver problemer med overbelastning af netværket mere og mere fremtrædende. Et netværks evne til effektivt at behandle en stor mængde transaktioner er afgørende for udbredelse og anvendelighed. Dette er især relevant for blockchain-systemer, der har til hensigt at lette hverdagstransaktioner i realtid.
Selvom overbelastning af blockchain-netværket giver betydelige udfordringer, fortsætter fællesskabet med at udvikle løsninger, der kan hjælpe med at afbøde disse problemer. Det er grunden til, at forskning i forbedring af blockchain-skalerbarhed er på forkant med udviklingen i branchen.
Yderligere læsning
Hvad er Blockchain, og hvordan fungerer det?
Hvad er blockchain-transaktionsgebyrer?
Hvad er Bitcoins gebyr-til-belønning-forhold?
Ansvarsfraskrivelse og risikoadvarsel: Dette indhold præsenteres for dig, "som det er", udelukkende til generel information og uddannelsesmæssige formål, uden nogen form for repræsentation eller garanti. Det skal ikke opfattes som finansiel, juridisk eller anden professionel rådgivning, og det er heller ikke hensigten at anbefale køb af et bestemt produkt eller en bestemt tjeneste. Du bør søge din egen rådgivning hos relevante professionelle rådgivere. Hvis artiklen er skrevet af en tredjepart, skal du være opmærksom på, at de synspunkter, der kommer til udtryk, tilhører den pågældende tredjepart og ikke nødvendigvis afspejler Binance Academy. Læs vores fulde ansvarsfraskrivelse her for yderligere detaljer. Priserne på digitale aktiver kan være ustabile. Værdien af din investering kan falde eller stige, og det er ikke sikkert, at du får det investerede beløb tilbage. Du er eneansvarlig for dine investeringsbeslutninger, og Binance Academy er ikke ansvarlig for eventuelle tab, du måtte pådrage dig. Dette materiale skal ikke opfattes som finansiel, juridisk eller anden professionel rådgivning. For mere information, se vores Vilkår for anvendelse og Risikoadvarsel.