O que é congestionamento da rede blockchain?
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O que é congestionamento da rede blockchain?

O que é congestionamento da rede blockchain?

Intermedi√°rio
Publicado em May 23, 2023Atualizado em Dec 11, 2023
9m

TL;DR

  • O congestionamento da rede blockchain ocorre quando o n√ļmero de transa√ß√Ķes enviadas excede a capacidade de processamento da rede.

  • O aumento das atividades de transa√ß√£o, o uso de blocos pequenos e um tempo de cria√ß√£o de blocos mais lento podem causar congestionamento na rede.

  • As consequ√™ncias do congestionamento da rede incluem taxas de transa√ß√£o mais altas, lentid√£o na confirma√ß√£o de transa√ß√Ķes e experi√™ncia insatisfat√≥ria do usu√°rio.¬†

  • Em 2023, a rede Bitcoin sofreu congestionamento devido ao aumento das atividades de transa√ß√£o relacionadas aos tokens BRC-20, o que fez com que as taxas e o n√ļmero de transa√ß√Ķes pendentes aumentassem drasticamente.¬†

O que é o congestionamento da rede?

O congestionamento da rede ocorre quando o n√ļmero de transa√ß√Ķes enviadas √† rede excede sua capacidade de processar essas transa√ß√Ķes. Esse fen√īmeno √© influenciado por v√°rios fatores, como fatores externos, incluindo volatilidade do mercado, e caracter√≠sticas intr√≠nsecas da rede, como¬†tamanho de bloco e o tempo de cria√ß√£o de blocos.¬†

Antes de entrarmos nos detalhes, é essencial examinarmos o processo pelo qual os blocos são adicionados à blockchain. 

Como funciona a tecnologia blockchain? 

Uma blockchain consiste em uma cadeia de blocos e cada bloco cont√©m dados de transa√ß√Ķes criadas pelos usu√°rios. Cada novo bloco adicionado √† blockchain √© permanente e imut√°vel.¬†

Esses blocos são distribuídos em uma rede descentralizada de nodes e cada node armazena uma cópia da blockchain. Protegida por criptografia e teoria dos jogos, a blockchain é a base de criptomoedas como o Bitcoin e o Ether (Ethereum).

Para entender por que as redes blockchain podem ficar congestionadas, √© necess√°rio explorar os conceitos-chave que influenciam a capacidade de processamento de transa√ß√Ķes de uma rede: mempools, blocos candidatos, finalidade de transa√ß√Ķes e o princ√≠pio da blockchain mais longa.

O que √© ‚Äúmempool‚ÄĚ?¬†

Uma mempool refere-se ao conjunto de transa√ß√Ķes n√£o confirmadas esperando para serem inclu√≠das no pr√≥ximo bloco.¬†

Por exemplo, quando uma transa√ß√£o √© transmitida na rede Bitcoin, ela n√£o √© adicionada √† blockchain imediatamente. Primeiro ela vai para a mempool (abrevia√ß√£o de ‚Äúpool de mem√≥ria‚ÄĚ), que √© essencialmente uma √°rea de espera para todas as transa√ß√Ķes pendentes. A transa√ß√£o ser√° removida da mempool assim que ela for confirmada.¬†

O que s√£o ‚Äúblocos candidatos‚ÄĚ?¬†

Blocos candidatos, tamb√©m conhecidos como ‚Äúblocos propostos‚ÄĚ, s√£o aqueles que os mineradores ou validadores prop√Ķem para serem adicionados √† blockchain. Esses blocos cont√™m transa√ß√Ķes n√£o confirmadas que foram transmitidas para a rede, mas que ainda n√£o foram inclu√≠das na blockchain.

Para que um bloco candidato se torne um bloco confirmado, ele deve ser minerado ou validado de acordo com o mecanismo de consenso da blockchain. Por exemplo, o mecanismo de consenso Proof of Work (PoW) do Bitcoin permite a competição dos mineradores para resolver um quebra-cabeça matemático complexo. O primeiro minerador a resolver o quebra-cabeça adiciona seu bloco candidato à blockchain e ganha uma recompensa.

No mecanismo de consenso Proof of Stake (PoS) da Ethereum, os validadores s√£o selecionados aleatoriamente para propor blocos candidatos. Outros validadores atestam a validade do bloco. Quando um bloco recebe um n√ļmero suficiente de confirma√ß√Ķes, ele faz a transi√ß√£o de bloco candidato para bloco confirmado.

O que √© ‚Äúfinalidade‚ÄĚ em uma blockchain?¬†

Finalidade é quando uma transação ou operação não pode mais ser modificada ou desfeita. Depois que uma transação atinge a finalidade (caráter definitivo), ela é registrada permanentemente na blockchain e não pode ser alterada ou removida.

Na blockchain do Bitcoin, as transa√ß√Ķes s√£o transmitidas para a rede e adicionadas √† mempool. Os mineradores selecionam e verificam as transa√ß√Ķes da pool e as incluem em novos blocos a serem adicionados √† blockchain. As transa√ß√Ķes inclu√≠das nesse bloco s√£o consideradas confirmadas, mas teoricamente ainda √© poss√≠vel que outros mineradores minerem um bloco concorrente.¬†

A finalidade das transa√ß√Ķes aumenta com o n√ļmero de blocos confirmados. As transa√ß√Ķes de Bitcoin geralmente s√£o consideradas ‚Äúfinais‚ÄĚ (ou seja, definitivas) quando seis blocos adicionais s√£o anexados ao bloco que cont√©m essas transa√ß√Ķes. Devido ao menor tempo de bloco da Ethereum, √© recomendado um n√ļmero maior de confirma√ß√Ķes para obter um n√≠vel de confian√ßa semelhante em rela√ß√£o √† ‚Äúfinalidade‚ÄĚ.

O que √© o princ√≠pio da ‚Äúblockchain mais longa‚ÄĚ?¬†

Conforme ilustrado acima, m√ļltiplos mineradores podem produzir novos blocos v√°lidos em momentos semelhantes. Isso pode resultar em bifurca√ß√Ķes (forks) tempor√°rias na blockchain.

O princ√≠pio da ‚Äúblockchain mais longa‚ÄĚ refere-se √† regra de que a vers√£o v√°lida da blockchain √© aquela que tem mais trabalho computacional investido nela. Geralmente, √© a vers√£o com a sequ√™ncia mais longa de blocos. Como resultado, os blocos ‚Äúv√°lidos‚ÄĚ em sequ√™ncias mais curtas ‚Äď geralmente chamados de blocos √≥rf√£os ou obsoletos ‚Äď s√£o descartados e suas transa√ß√Ķes s√£o enviadas de volta para a mempool.

A Ethereum adotava o princ√≠pio da blockchain mais longa quando a rede usava o mecanismo Proof of Work (PoW). Ap√≥s a transi√ß√£o da Ethereum para o Proof of Stake (PoS) em 2022, a rede adotou um algoritmo de escolha de fork atualizado que mede o ‚Äúpeso‚ÄĚ da cadeia, que √© a soma acumulada dos votos dos validadores ponderados pelos saldos de Ether que eles t√™m em staking.

O que causa o congestionamento da rede blockchain? 

O congestionamento da rede Blockchain ocorre quando o n√ļmero de transa√ß√Ķes enviadas √† rede excede sua capacidade de process√°-las.

Existem v√°rias raz√Ķes pelas quais as redes blockchain podem ficar congestionadas:¬†

Aumento da demanda

√Ä medida que mais pessoas enviam transa√ß√Ķes para a blockchain, o n√ļmero de transa√ß√Ķes n√£o confirmadas na mempool pode exceder o limite que pode ser adicionado a um √ļnico bloco. Isso √© particularmente relevante para blockchains com limita√ß√Ķes inerentes ao tamanho e ao tempo de bloco.¬†

O aumento das transa√ß√Ķes pode ser impulsionado por volatilidades repentinas de pre√ßos, levando a um aumento nas atividades de transa√ß√Ķes ou ondas de ciclos de ado√ß√£o em massa.¬†

Tamanho de bloco pequeno

Cada blockchain tem suas especifica√ß√Ķes de tamanho de bloco. O tamanho de bloco limita quantas transa√ß√Ķes um bloco pode incluir.¬†

Por exemplo, o Bitcoin foi inicialmente projetado para ter um limite de tamanho de bloco de 1 megabyte. Em 2017, o Bitcoin implementou a atualiza√ß√£o Segregated Witness, ou SegWit, para melhorar a taxa de transfer√™ncia das transa√ß√Ķes. Essa atualiza√ß√£o aumenta o limite te√≥rico do tamanho de bloco para aproximadamente 4 MB.¬†

Se o n√ļmero de transa√ß√Ķes exceder esse limite, isso causar√° um congestionamento na rede.

Tempos de bloco muito longos 

O tempo de bloco refere-se √† frequ√™ncia com que um novo bloco √© adicionado √† blockchain. No caso do Bitcoin, um novo bloco √© adicionado a cada 10 minutos. Se muitas transa√ß√Ķes estiverem sendo criadas muito rapidamente, haver√° um ac√ļmulo de transa√ß√Ķes.

Quais as consequências do congestionamento da rede? 

O congestionamento da blockchain pode resultar em várias consequências negativas que prejudicam o funcionamento da rede. 

Aumento das taxas de transação 

Os mineradores s√£o incentivados a priorizar transa√ß√Ķes que pagam taxas mais altas. Portanto, quando h√° congestionamento de uma rede blockchain, os usu√°rios geralmente precisam pagar taxas de transa√ß√£o mais altas para incentivar os mineradores a priorizar suas transa√ß√Ķes. Isso pode tornar o uso da blockchain mais caro do que o habitual, especialmente para transa√ß√Ķes de menor valor.

Atrasos na confirma√ß√£o de transa√ß√Ķes¬†

O congestionamento da rede pode resultar em tempos de espera mais longos para a confirma√ß√£o e finaliza√ß√£o das transa√ß√Ķes. Em casos extremos, a confirma√ß√£o das transa√ß√Ķes pode demorar v√°rias horas, dias ou at√© mesmo semanas. Isso pode causar muita frustra√ß√£o para os usu√°rios.¬†

Experiência de usuário insatisfatória 

Altas taxas e lentid√£o nas confirma√ß√Ķes geram uma experi√™ncia de usu√°rio insatisfat√≥ria, o que pode reduzir a ado√ß√£o e a usabilidade da blockchain.

Volatilidade do mercado 

O congestionamento pode gerar incertezas e contribuir para a volatilidade do mercado. Se houver muitos usu√°rios tentando vender uma criptomoeda, mas a rede estiver muito congestionada para processar as transa√ß√Ķes, os usu√°rios podem entrar em p√Ęnico e tentar vender seus holdings rapidamente.

Existem outras consequências, incluindo riscos de segurança e riscos de centralização da rede. Mais especificamente, tempos de confirmação mais longos podem aumentar o risco de ataques de gastos duplos (double-spending) e altas taxas podem levar à centralização do poder de mineração.  

Exemplos de congestionamento de rede 

As redes Bitcoin e Ethereum já apresentaram congestionamentos significativos em suas redes.  

Congestionamentos do Bitcoin

O aumento significativo do pre√ßo do Bitcoin entre o final de 2017 e o in√≠cio de 2018 resultou em um dos eventos de congestionamento de rede mais marcantes at√© o momento. O aumento da popularidade do Bitcoin provocou um aumento na demanda e nas transa√ß√Ķes, resultando em atrasos significativos e aumentos exorbitantes nas taxas de transa√ß√£o. Em um determinado momento, o valor m√©dio das taxas de transa√ß√£o chegou a ultrapassar US$ 50.

Em 2023, a rede Bitcoin ficou congestionada devido ao aumento das atividades de transa√ß√£o relacionadas aos tokens BRC-20, o que fez com que as taxas e o n√ļmero de transa√ß√Ķes pendentes aumentassem drasticamente. Em um certo ponto, foram registradas quase 400.000 transa√ß√Ķes n√£o confirmadas, resultando em um gargalo na mempool. As taxas de transa√ß√£o aumentaram mais de 300% em poucas semanas.¬†

Congestionamentos da Ethereum

Um exemplo marcante de congestionamento na rede Ethereum ocorreu em 2017, quando a popularidade do projeto ‚ÄúCryptoKitties‚ÄĚ decolou, o que causou uma lentid√£o significativa na rede. Tamb√©m houve um congestionamento na rede decorrente da ascens√£o do setor DeFi , resultando em aumentos no pre√ßo de Gas.

Qualquer rede blockchain pode sofrer com congestionamentos. No entanto, os casos de congestionamento nas redes do Bitcoin e da Ethereum t√™m chamado mais aten√ß√£o do que em outras blockchains. Isso √© natural considerando que essas redes t√™m um impacto maior devido √† sua popularidade e import√Ęncia.¬†¬†

Solu√ß√Ķes para aliviar o congestionamento de uma rede

Lidar com o congestionamento da rede blockchain é um problema complexo. Existem várias abordagens e cada uma tem suas vantagens e desvantagens. 

Aumento do tamanho de bloco

O aumento do tamanho de bloco permite que mais transa√ß√Ķes sejam processadas em cada bloco, aumentando efetivamente o rendimento (taxa de transfer√™ncia) da rede. No entanto, blocos maiores precisam de mais tempo para se propagar pela rede, aumentando o risco de forks tempor√°rios. Eles tamb√©m exigem mais espa√ßo de armazenamento, o que pode levar a uma maior centraliza√ß√£o.

Redução do tempo de bloco 

A redu√ß√£o do tempo de bloco permite que a rede processe transa√ß√Ķes mais rapidamente. No entanto, tempos de bloco mais curtos podem aumentar o n√ļmero de blocos √≥rf√£os e potencialmente comprometer a seguran√ßa da rede.

Solu√ß√Ķes de Layer-2¬†

Essas solu√ß√Ķes off-chain processam transa√ß√Ķes fora da blockchain principal e registram o estado final on-chain. A Lightning Network do Bitcoin e a Plasma da Ethereum s√£o exemplos dessas solu√ß√Ķes. Essas solu√ß√Ķes podem aumentar a escalabilidade, mas envolvem implementa√ß√Ķes complexas e podem apresentar problemas adicionais de seguran√ßa.

Sharding 

Sharding √© uma t√©cnica de divis√£o da blockchain em v√°rios fragmentos menores (shards), sendo que cada um deles √© capaz de processar transa√ß√Ķes e contratos inteligentes. Essa t√©cnica pode aumentar significativamente a capacidade de uma rede. Por√©m, assim como as solu√ß√Ķes de Layer-2, o sharding aumenta a complexidade e tamb√©m pode apresentar riscos de seguran√ßa adicionais.

Outras solu√ß√Ķes potenciais para o congestionamento da rede incluem ajustes de taxas e solu√ß√Ķes de escalabilidade, incluindo optimistic rollups e zero-knowledge rollups. Geralmente, o mecanismo de consenso Proof of Stake (PoS) √© mais r√°pido que o Proof of Work (PoW).¬†¬†

Considera√ß√Ķes finais¬†

Existe a expectativa de que a tecnologia blockchain seja adotada por mais usu√°rios nos pr√≥ximos anos. Por isso, as quest√Ķes de congestionamento de rede est√£o se tornando cada vez mais relevantes. A capacidade de uma rede processar, com efici√™ncia, um alto volume de transa√ß√Ķes √© fundamental para a ado√ß√£o geral e a usabilidade. Isso √© particularmente relevante para sistemas blockchain que visam facilitar transa√ß√Ķes cotidianas em tempo real.

Embora o congestionamento da rede blockchain represente desafios significativos, a comunidade continua desenvolvendo solu√ß√Ķes para ajudar a mitigar esses problemas. √Č por isso que a pesquisa sobre aprimoramento da escalabilidade blockchain √© uma prioridade do setor.¬†

Leituras adicionais 

O que é uma blockchain e como ela funciona?

O que são Taxas de Transação de Blockchain?

Como Minerar Bitcoin

O que é a relação taxa-recompensa do Bitcoin?

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