Cos'è la congestione della rete blockchain?
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Cos'è la congestione della rete blockchain?

Cos'è la congestione della rete blockchain?

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Pubblicato May 23, 2023Aggiornato Dec 11, 2023
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TL;DR

  • La congestione della rete blockchain si verifica quando il numero di transazioni inviate alla rete supera la capacit√† di elaborazione della rete stessa.

  • L'aumento delle attivit√† di transazione, block size ridotte e block time lunghi possono contribuire alla congestione della rete.

  • Le conseguenze della congestione della rete includono l'aumento delle commissioni di transazione, la conferma pi√Ļ lenta delle transazioni e una esperienza utente peggiore.¬†

  • Nella primavera del 2023, la rete Bitcoin ha assistito a una forte congestione dovuta all'aumento delle attivit√† di transazione relative ai token BRC-20 che hanno fatto salire alle stelle le transazioni in sospeso e le commissioni.¬†

Cos'è la congestione di rete?

La congestione della rete si verifica quando il numero di transazioni inviate alla rete supera la sua capacità di elaborare tali transazioni. Questo fenomeno è dovuto a diversi fattori, come quelli esterni, tra cui la volatilità del mercato, e le caratteristiche intrinseche della rete, come la  block size (dimensioni del blocco) e il block time (periodo di tempo tra blocchi consecutivi). 

Prima di addentrarci nei dettagli, è fondamentale esaminare il processo attraverso il quale i blocchi vengono aggiunti alla blockchain. 

Come funziona la tecnologia blockchain? 

Una blockchain consiste in una catena di blocchi, e ogni blocco contiene i dati delle transazioni create dagli utenti. Ogni nuovo blocco aggiunto alla catena è permanente e immutabile. 

Questi blocchi vengono propagati attraverso una rete decentralizzata di nodi, ognuno dei quali conserva una copia della blockchain. Garantita dalla crittografia e dalla teoria dei giochi, la blockchain costituisce le fondamenta di criptovalute come Bitcoin ed Ethereum.

Per comprendere appieno il motivo per cui le reti blockchain possono essere congestionate, dobbiamo esplorare i concetti chiave che giocano un ruolo nella capacit√† di una rete di elaborare le transazioni: la mempool, i blocchi candidati, la finality e il principio della catena pi√Ļ lunga.

Cos'è una "mempool"? 

Una mempool si riferisce alla raccolta di transazioni non confermate in attesa di essere incluse nel blocco successivo. 

Ad esempio, quando una transazione viene trasmessa sulla rete Bitcoin, non viene aggiunta immediatamente alla blockchain. Invece, va prima nella mempool (abbreviazione di memory pool), che è essenzialmente un'area di attesa per tutte le transazioni in sospeso. Una transazione verrà rimossa dalla mempool una volta confermata. 

Cosa sono i "blocchi candidati"? 

I blocchi candidati, noti anche come "blocchi proposti", sono quelli che i miner o i validatori propongono di aggiungere alla blockchain. Questi blocchi contengono transazioni non confermate che sono state trasmesse alla rete ma non sono state incluse nella blockchain.

Affinché un blocco candidato diventi un blocco confermato, deve essere minato o convalidato secondo il meccanismo di consenso della blockchain. Ad esempio, il meccanismo di consenso Proof of Work (PoW) di Bitcoin consente ai miner di competere per risolvere un complesso puzzle matematico. Il primo miner che risolve l'enigma può aggiungere il proprio blocco candidato alla blockchain e guadagnare una ricompensa.

Nel meccanismo di consenso Proof of Stake (PoS) di Ethereum, i validatori sono selezionati casualmente per proporre i blocchi candidati. Altri validatori attestano la validità del blocco. Quando un blocco riceve un numero sufficiente di attestazioni, passa da blocco candidato a blocco confermato.

Cos'è la "finality" nella blockchain? 

La finality indica il momento in cui una transazione o un'operazione non pu√≤ pi√Ļ essere modificata o annullata. Quando una transazione raggiunge la finality, viene registrata in modo permanente sulla blockchain e non pu√≤ essere alterata o rimossa.

Nella blockchain di Bitcoin, le transazioni vengono trasmesse alla rete e aggiunte alla mempool. I miner selezionano e verificano le transazioni da questa pool e le inseriscono nei nuovi blocchi da aggiungere alla blockchain. Le transazioni incluse in quel blocco sono considerate confermate, ma in teoria è ancora possibile per altri miner produrre un blocco concorrente. 

La finality delle transazioni aumenta con il numero di blocchi confermati. Le transazioni Bitcoin sono tipicamente considerate "final", ovvero definitive, una volta che altri sei blocchi sono stati aggiunti dopo il blocco che le contiene. Per via del block time pi√Ļ breve su Ethereum, si raccomanda un numero maggiore di conferme per ottenere un livello simile di fiducia nella "finality".

Cos'√® il principio della "catena pi√Ļ lunga"?¬†

Come illustrato in precedenza, pi√Ļ miner possono produrre nuovi blocchi validi in momenti simili. Questo pu√≤ provocare biforcazioni temporanee della blockchain.

Il principio della "catena pi√Ļ lunga" si riferisce alla regola secondo cui la versione valida della blockchain √® quella in cui √® stato investito il maggior numero di lavoro computazionale, ovvero quella con la catena di blocchi pi√Ļ lunga. Di conseguenza, i blocchi "validi" delle catene pi√Ļ corte, spesso chiamati blocchi orfani o stantii, vengono scartati e le loro transazioni vengono restituite alla mempool.

Ethereum utilizzava il principio della catena pi√Ļ lunga quando la rete utilizzava la Proof of Work (PoW). Dopo il passaggio di Ethereum a Proof of Stake (PoS) nel 2022, la rete ha adottato un nuovo algoritmo fork-choice che misura il "peso" della catena, ovvero la somma accumulata dei voti dei validatori ponderata per i saldi di ether in staking dei validatori.

Cosa causa la congestione della rete blockchainlockchain? 

La congestione della rete blockchain si verifica quando il numero di transazioni inviate alla rete supera la capacità della rete di elaborarle.

Ci sono diversi motivi per cui le reti blockchain possono diventare congestionate: 

Aumento della domanda

Man mano che pi√Ļ persone inviano transazioni alla blockchain, il numero di transazioni non confermate nella mempool pu√≤ superare quello che pu√≤ essere incluso in un singolo blocco. Questo √® particolarmente importante per le blockchain con limitazioni intrinseche relativa alla block size e al block time.¬†

L'aumento delle transazioni può essere determinato da un'improvvisa volatilità dei prezzi che porta a un'impennata delle attività di transazione o da ondate di cicli di adozione di massa. 

Block size ridotte

Ogni blockchain ha una block size dimensione di blocco che definisce la dimensione massima di un blocco. La block size limita il numero di transazioni che un blocco può includere. 

Ad esempio, Bitcoin è stato inizialmente progettato per avere un limite di block size pari a un 1 megabyte. Nel 2017, Bitcoin ha implementato un aggiornamento chiamato Segregated Witness, o SegWit, per migliorare il throughput delle transazioni. Questo ha aumentato il limite di block size teorico fino a circa 4 MB. 

Se il numero di transazioni supera questo limite, causa la congestione della rete.

Block time lungo 

Il block time si riferisce alla frequenza con cui un nuovo blocco viene aggiunto alla blockchain. Bitcoin aggiunge un nuovo blocco ogni 10 minuti circa. Se le transazioni vengono create a un ritmo e a un volume molto pi√Ļ elevati, ci sar√† un accumulo di transazioni.

Quali sono le Conseguenze della Congestione della Rete? 

La congestione della rete blockchain può portare a diverse conseguenze negative che ostacolano la capacità della rete di funzionare in maniera fluida. 

Aumento delle commissioni di transazione 

I miner sono incentivati a dare priorit√† alle transazioni che pagano commissioni pi√Ļ elevate. Quindi, quando una rete blockchain diventa congestionata, gli utenti spesso devono pagare commissioni di transazione pi√Ļ alte per incentivare i miner a dare priorit√† alle loro transazioni. Questo pu√≤ rendere l'utilizzo della blockchain pi√Ļ costoso del solito, soprattutto per le transazioni pi√Ļ piccole.

Tempi di conferma delle transazioni prolungati 

La congestione della rete pu√≤ comportare tempi di attesa pi√Ļ lunghi per la conferma e la finality delle transazioni. In casi estremi, le transazioni possono non essere confermate per diverse ore, giorni o addirittura anche di pi√Ļ. Questo potrebbe essere frustrante per gli utenti.¬†

Peggiore esperienza utente 

Commissioni elevate e i lenti tempi di conferma possono tradursi in una scarsa esperienza per l'utente, che potrebbe potenzialmente ridurre l'adozione e l'usabilità della blockchain.

Volatilità di mercato 

La congestione potrebbe amplificare l'incertezza e contribuire alla volatilità del mercato. Se ci sono molti utenti che cercano di vendere una criptovaluta, ma la rete è troppo congestionata per elaborare queste transazioni, gli utenti potrebbero farsi prendere dal panico e cercare di scaricare rapidamente i loro asset.

Vi sono altre conseguenze, tra cui i rischi per la sicurezza e la centralizzazione della rete. In particolare, tempi di conferma pi√Ļ lunghi possono aumentare il rischio di attacchi di double-spending, mentre le commissioni elevate potrebbero portare alla centralizzazione della capacit√† di mining.¬†¬†

Esempi di Congestione di Rete 

Sia la rete Bitcoin che quella Ethereum hanno registrato una significativa congestione di rete.  

Congestione della rete Bitcoin

Il notevole aumento di prezzo di Bitcoin tra la fine del 2017 e l'inizio del 2018 ha portato a uno dei pi√Ļ importanti eventi di congestione della rete mai registrati fino ad oggi. L'impennata di popolarit√† di Bitcoin ha portato a un aumento massiccio della domanda e delle transazioni, con conseguenti ritardi significativi e aumenti vertiginosi delle commissioni di transazione. A un certo punto, le commissioni medie per le transazioni hanno superato i 50$.

Nella primavera 2023, la rete Bitcoin si è congestionata per via dell'aumento delle attività di transazione relative ai token BRC-20 che hanno fatto salire alle stelle le transazioni in sospeso e le commissioni. A un certo punto sono state registrate quasi 400.000 transazioni non confermate, questo ha causato un collo di bottiglia nella mempool. Le commissioni di transazione sono aumentate di oltre il 300% in un paio di settimane. 

Congestione della rete Ethereum

Un esempio famoso relativo alla congestione della rete Ethereum si è verificato nel 2017, quando il progetto "CryptoKitties" è diventato virale e ha rallentato significativamente la rete. C'è stata anche una congestione della rete dovuta al boom della DeFi , con conseguente aumento dei prezzi del gas.

Qualsiasi rete blockchain pu√≤ diventare congestionata. Ma i casi di congestione sulle reti come Bitcoin ed Ethereum hanno attirato pi√Ļ attenzione rispetto a quelli avvenuti su altre blockchain, perch√© hanno avuto un impatto pi√Ļ ampio per via della loro popolarit√† e importanza.¬†¬†

Soluzioni per alleviare la congestione della rete

Gestire la congestione della rete blockchain è una questione complessa. Esistono diversi approcci, ognuno dei quali presenta vantaggi e svantaggi. 

Aumento della block size

L'aumento della block size consente di elaborare un maggior numero di transazioni per blocco, aumentando di fatto il throughput della rete. Ma i blocchi pi√Ļ grandi impiegano pi√Ļ tempo a propagarsi attraverso la rete, aumentando cos√¨ il rischio di fork temporanei. Inoltre, richiedono pi√Ļ spazio di archiviazione, il che potrebbe portare a una maggiore centralizzazione.

Riduzione del block time 

La riduzione del block time pu√≤ consentire alla rete di elaborare le transazioni pi√Ļ velocemente. Tuttavia, block time pi√Ļ brevi possono aumentare il numero di blocchi orfani e potenzialmente compromettere la sicurezza.

Soluzioni Layer 2 

Queste soluzioni off-chain elaborano le transazioni al di fuori della blockchain principale e registrano lo stato finale on-chain. Lightning Network di Bitcoin e Plasma di Ethereum sono esempi di queste soluzioni. Queste soluzioni possono aumentare la scalabilità, ma sono complesse da implementare e possono introdurre ulteriori problemi di sicurezza.

Sharding 

Lo sharding √® una tecnica in cui la blockchain viene suddivisa in diversi shard pi√Ļ piccoli, ciascuno in grado di elaborare transazioni e smart contract. Questo pu√≤ aumentare in modo significativo la capacit√† di una rete. Tuttavia, analogamente alle soluzioni Layer 2, lo sharding aumenta la complessit√† e pu√≤ introdurre ulteriori rischi per la sicurezza.

Altre potenziali soluzioni alla congestione della rete sono gli adeguamenti delle commissioni e le soluzioni di scaling, tra cui gli optimistic e zero-knowledge rollup. Il meccanismo di consenso Proof of Stake (PoS) √® generalmente pi√Ļ veloce di quello Proof of Work (PoW).¬†¬†

In chiusura 

Visto che si prevede che la tecnologia blockchain sar√† adottata da un numero sempre maggiore di utenti nei prossimi anni, i problemi di congestione della rete stanno diventando sempre pi√Ļ importanti. La capacit√† di una rete di elaborare in modo efficiente un elevato volume di transazioni √® fondamentale per un'adozione e un utilizzo maggiori. Questo √® particolarmente rilevante per i sistemi blockchain che intendono facilitare le transazioni quotidiane, cos√¨ da farle avvenire in tempo reale.

Sebbene la congestione della rete blockchain ponga sfide significative, la comunità continua a sviluppare soluzioni per contribuire a mitigare questi problemi. Per questo motivo la ricerca su come migliorare la scalabilità della blockchain è uno dei temi all'avanguardia nel settore. 

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