Zhrnutie
Preťaženie blockchainovej siete nastáva, keď počet transakcií odoslaných do siete prekročí kapacitu spracovania siete.
K preťaženiu siete môžu prispieť zvýšený počet transakcií, malé veľkosti blokov a pomalý čas bloku.
Medzi dôsledky preťaženia siete patria zvýšené poplatky za transakcie, pomalšie potvrdzovanie transakcií a zlá používateľská skúsenosť.
Na jar 2023 sa vyskytlo preťaženie siete Bitcoin, pretože zvýšený počet transakcií súvisiaci s tokenmi BRC-20 spôsobil prudký nárast čakajúcich transakcií a poplatkov.
Čo je preťaženie siete?
Preťaženie siete nastáva, keď počet transakcií odoslaných do siete prekročí kapacitu siete na spracovanie týchto transakcií. K tomuto javu prispieva viacero faktorov, napríklad vonkajšie faktory (vrátane volatility trhu) a základné vlastnosti siete (napr. veľkosť bloku a čas bloku).
Predtým než sa vrhneme na podrobnosti, je dôležité pozrieť sa na postup, ktorý sa používa na pridávanie blokov do blockchainu.
Ako funguje technológia blockchain?
Blockchain sa skladá z reťazca blokov, pričom každý blok obsahuje údaje o transakciách uskutočnených používateľmi. Každý nový blok pridaný do reťazca je trvalý a nemenný.
Tieto bloky sa šíria prostredníctvom decentralizovanej siete uzlov, pričom každý uzol uchováva kópiu blockchainu. Blockchain, zabezpečený kryptografiou a teóriou hier, tvorí základ kryptomien, ako napr. bitcoin a ether.
Aby bolo možné úplne pochopiť, ako je vôbec možné preťaženie blockchainovej siete, najskôr budeme musieť preskúmať kľúčové pojmy, ktoré zohrávajú úlohu v schopnosti siete spracovávať transakcie: mempooly, kandidátske bloky, finalita a princíp najdlhšieho reťazca.
Čo je „mempool“?
Mempool označuje množinu nepotvrdených transakcií, ktoré čakajú na zaradenie do ďalšieho bloku.
Napríklad, keď sa v sieti Bitcoin odošle transakcia, nepridá sa do blockchainu okamžite. Namiesto toho sa najprv dostane do mempoolu (skratka angl. výrazu memory pool, pamäťový pool), čo je v podstate čakáreň pre všetky čakajúce transakcie. Po potvrdení sa transakcia z mempoolu odstráni.
Čo sú „kandidátske bloky“?
Kandidátske bloky, známe tiež ako „navrhované bloky“, sú tie, ktoré ťažiari alebo validátori navrhujú pridať do blockchainu. Tieto bloky obsahujú nepotvrdené transakcie, ktoré boli odoslané do siete, ale neboli zahrnuté do blockchainu.
Aby sa kandidátsky blok stal potvrdeným blokom, musí byť vyťažený alebo overený podľa mechanizmu konsenzu blockchainu. Napríklad mechanizmus konsenzu Proof of Work (PoW) siete Bitcoin umožňuje ťažiarom súťažiť o vyriešenie komplexnej matematickej hádanky. Prvý ťažiar, ktorý hádanku vyrieši, môže pridať svoj kandidátsky blok do blockchainu a získať odmenu.
V mechanizme konsenzu Proof of Stake (PoS) siete Ethereum sa na navrhnutie kandidátskych blokov validátori vyberajú náhodne. Ostatní validátori potvrdzujú platnosť bloku. Keď blok získa dostatočné množstvo overení, zmení sa z kandidátskeho bloku na potvrdený blok.
Čo je „finalita“ v blockchaine?
Finalita predstavuje stav, keď transakciu alebo operáciu už nemožno zmeniť alebo vrátiť späť. Keď transakcia dosiahne finalitu, je trvalo zaznamenaná v blockchaine a nie je možné ju zmeniť ani odstrániť.
V blockchaine Bitcoin sa transakcie odosielajú do siete a pridávajú sa do mempoolu. Ťažiari vyberajú a overujú transakcie z tejto čakárne a zahŕňajú ich do nových blokov, ktoré sa majú pridať do blockchainu. Transakcie zahrnuté v tomto bloku sa považujú za potvrdené. Teoreticky je však stále možné, že iní ťažiari vyťažia konkurenčný blok.
Finalita transakcií sa zvyšuje s počtom potvrdených blokov. Transakcie v sieti Bitcoin sa zvyčajne považujú za „konečné“, keď sa k bloku, ktorý obsahuje tieto transakcie, pridá ďalších šesť blokov. Kvôli kratšiemu času bloku siete Ethereum sa na dosiahnutie podobnej úrovne dôvery vo „finalitu“ odporúča väčší počet potvrdení.
Čo je princíp „najdlhšieho reťazca“?
Ako bolo uvedené vyššie, viacerí ťažiari môžu vyprodukovať nové platné bloky v podobnom čase. To môže spôsobiť dočasné forky v blockchaine.
Princíp „najdlhšieho reťazca“ označuje pravidlo, že platná verzia blockchainu je tá, do ktorej je investovanej najviac výpočtovej práce, čo je zvyčajne tá s najdlhším reťazcom blokov. Výsledkom je, že „platné“ bloky na kratších reťazcoch (často nazývané osirelé alebo zastarané bloky) sa zlikvidujú a ich transakcie sa vrátia do mempoolu.
Keď sieť Ethereum používala algoritmus Proof of Work (PoW), používal sa princíp najdlhšieho reťazca. Po prechode siete Ethereum na algoritmus Proof of Stake (PoS) v roku 2022 sieť prijala aktualizovaný algoritmus výberu forku, ktorý meria „váhu“ reťazca (akumulovaný súčet hlasov validátorov vážený zostatkami stakovanej meny ether validátormi).
Čo spôsobuje preťaženie blockchainovej siete?
Preťaženie blockchainovej siete nastáva, keď počet transakcií odoslaných do siete prekročí kapacitu spracovania siete.
Existuje viacero dôvodov, prečo môže vzniknúť preťaženie blockchainových sietí:
Zvýšený dopyt
Keď viac ľudí odosiela transakcie do blockchainu, počet nepotvrdených transakcií v mempoole môže presiahnuť počet transakcií, ktoré je možné zahrnúť do jedného bloku. Toto je obzvlášť dôležité pre blockchainy s prirodzenými obmedzeniami veľkosti bloku a času bloku.
Zvýšený počet transakcií môže byť spôsobený náhlou volatilitou cien, ktorá vedie k prudkému nárastu transakcií alebo vlnám cyklov hromadného prijatia.
Malá veľkosť bloku
Každý blockchain má veľkosť bloku, ktorá definuje maximálnu možnú veľkosť bloku. Táto veľkosť bloku obmedzuje počet transakcií, ktoré môže blok obsahovať.
Napríklad Bitcoin bol pôvodne navrhnutý tak, aby mal limit veľkosti bloku 1 MB. V roku 2017 Bitcoin implementoval inováciu s názvom Segregated Witness (skrátene SegWit) s cieľom zlepšiť priepustnosť transakcií. Zvyšuje teoretický limit veľkosti bloku až na približne 4 MB.
Ak počet transakcií prekročí tento limit, dôjde k preťaženiu siete.
Pomalé časy bloku
Čas bloku označuje, ako často sa do blockchainu pridáva nový blok. Bitcoin pridáva nový blok približne každých 10 minút. Ak sa transakcie vytvárajú oveľa rýchlejším tempom a objemom, dôjde k nahromadeniu transakcií.
Aké sú dôsledky preťaženia siete?
Preťaženie blockchainovej siete môže mať za následok niekoľko negatívnych dôsledkov, ktoré bránia hladkému fungovaniu siete.
Zvýšené poplatky za transakcie
Ťažiari sú motivovaní, aby uprednostňovali transakcie s vyššími poplatkami. Takže keď je blockchainová sieť preťažená, používatelia často musia platiť vyššie poplatky za transakcie s cieľom motivovať ťažiarov, aby uprednostnili ich transakcie. Tým sa môže používanie blockchainu oproti štandardnej situácii predražiť, najmä pri menších transakciách.
Oneskorené časy potvrdenia transakcie
Preťaženie siete môže viesť k dlhším čakacím dobám na potvrdenie transakcie a finalitu. V extrémnych prípadoch sa transakcie nemusia potvrdiť niekoľko hodín, dní, prípadne aj dlhšie. To môže spôsobiť frustráciu používateľov.
Zlá používateľská skúsenosť
Vysoké poplatky a pomalé časy potvrdzovania môžu viesť k zlej používateľskej skúsenosti, čo by mohlo znížiť prijatie a použiteľnosť blockchainu.
Volatilita trhu
Preťaženie môže zvýrazniť neistotu a prispieť k volatilite trhu. Ak sa veľa používateľov snaží predať kryptomenu, ale sieť je príliš preťažená na spracovanie týchto transakcií, používatelia môžu prepadnúť panike a pokúsiť sa rýchlo vybrať svoje držby.
Existujú aj ďalšie dôsledky vrátane bezpečnostných rizík a rizík centralizácie siete. Konkrétne, dlhšie časy potvrdenia môžu zvýšiť riziko útokov dvojitých výdavkov a vysoké poplatky môžu spôsobiť centralizáciu ťažobnej sily.
Príklady preťaženia siete
Bitcoin aj Ethereum už zaznamenali značné preťaženia siete.
Preťaženie siete Bitcoin
Pozoruhodný nárast ceny bitcoinu v období medzi koncom roka 2017 a začiatkom roka 2018 viedol k jednej z najznámejších udalostí preťaženia siete v doterajšej histórii. Nárast popularity siete Bitcoin viedol k masívnemu nárastu dopytu a počtu transakcií, čo malo za následok výrazné oneskorenia a zvýšenie poplatkov za transakcie, pri ktorých zvlhlo nejedno oko. V jednom okamihu boli priemerné hodnoty poplatkov za transakcie viac ako 50 USD.
Na jar roku 2023 sa vyskytlo preťaženie siete Bitcoin, pretože zvýšený počet transakcií súvisiaci s tokenmi BRC-20 spôsobil prudký nárast čakajúcich transakcií a poplatkov. V jednom okamihu bolo zaznamenaných takmer 400 000 nepotvrdených transakcií, čo spôsobilo problémy v mempoole. Poplatky za transakcie sa v priebehu niekoľkých týždňov zvýšili o viac ako 300 %.
Preťaženie siete Ethereum
Jeden príklad preťaženia siete Ethereum, ktorý stojí za zmienku, nastal v roku 2017, keď sa projekt „CryptoKitties“ stal virálnym a výrazne spomalil sieť. K preťaženiu siete došlo tiež v dôsledku rozmachu DeFi, čo malo za následok zvýšenie cien gas za transakciu.
Do problémov s preťažením sa môže dostať akákoľvek blockchainová sieť. Prípady preťaženia v sieťach Bitcoin a Ethereum však pritiahli viac pozornosti ako iné blockchainy, pretože mali širší dopad vďaka ich popularite a dôležitosti.
Riešenia na zmiernenie preťaženia siete
Riešenie preťaženia blockchainovej siete je zložitý problém. Existuje niekoľko prístupov, pričom každý z nich má svoje výhody aj nevýhody.
Zväčšenie veľkosti bloku
Zväčšenie veľkosti bloku umožňuje spracovať viac transakcií na blok, čím sa efektívne zvyšuje priepustnosť siete. Šírenie väčších blokov však trvá dlhšie, čím sa zvyšuje riziko dočasných forkov. Zároveň potrebujú viac úložného priestoru, čo by mohlo viesť k väčšej centralizácii.
Skrátenie času bloku
Skrátenie času bloku môže sieti umožniť rýchlejšie spracovávanie transakcií. Kratšie časy bloku však môžu zvýšiť počet osirelých blokov a potenciálne ohroziť bezpečnosť.
Riešenia vrstvy 2
Tieto riešenia mimo blockchainu spracovávajú transakcie mimo hlavného blockchainu a zaznamenávajú konečný stav v reťazci. Príkladmi takýchto riešení sú Lightning Network siete Bitcoin a Plasma siete Ethereum. Tieto riešenia môžu zvýšiť škálovateľnosť, ich implementácia je však náročná a môžu priniesť ďalšie bezpečnostné problémy.
Sharding
Sharding je technika, pri ktorej sa blockchain rozdelí na niekoľko menších častí, pričom každá z týchto častí je schopná spracovávať transakcie a smart kontrakty. To môže výrazne zvýšiť kapacitu siete. Podobne ako pri riešeniach vrstvy 2, aj sharding zvyšuje zložitosť a môže predstavovať ďalšie bezpečnostné riziká.
Medzi ďalšie potenciálne riešenia preťaženia siete patria úpravy poplatkov a riešenia škálovania vrátane optimistických rollupov a rollupov s nulovou znalosťou. Mechanizmus konsenzu Proof of Stake (PoS) je vo všeobecnosti rýchlejší ako Proof of Work (PoW).
Záverečné myšlienky
Keďže sa očakáva, že počet používateľov, ktorí si osvoja technológiu blockchain, bude v najbližších rokoch rásť, problémy s preťažením siete nadobúdajú väčšiu dôležitosť. Schopnosť siete efektívne spracovať veľký objem transakcií je kľúčová pre široké prijatie a použiteľnosť. Toto je obzvlášť dôležité pre blockchainové systémy, ktorých cieľom je uľahčiť každodenné transakcie v reálnom čase.
Zatiaľ čo preťaženie blockchainovej siete predstavuje značné výzvy, komunita pokračuje vo vývoji riešení, ktoré pomôžu tieto problémy zmierniť. To je dôvod, prečo výskum zameraný na zlepšenie škálovateľnosti blockchainu je stredobodom tohto odvetvia.
Prečítajte si tiež
Čo je blockchain a ako funguje?
Čo sú poplatky za transakcie na blockchaine?
Aký je pomer poplatkov k odmene v sieti Bitcoin?
Zrieknutie sa zodpovednosti a varovanie pred rizikom:Tento obsah tu vidíte „taký aký je“ a slúži len ako všeobecná informácia a na účely vzdelávania, bez akejkoľvek reprezentácie alebo záruky. Tieto informácie by sa nemali považovať za finančné, právne alebo odborné poradenstvo a ani nie sú určené ako odporúčanie na nákup akéhokoľvek konkrétneho produktu alebo služby. Mali by ste požiadať o radu odborného poradcu. V prípade, že autorom článku je tretia osoba, upozorňujeme, že názory uvedené v článku sú názormi tohto prispievateľa/autora a nemusia nevyhnutne odrážať názory Akadémie Binance. Ďalšie podrobnosti nájdete v našom úplnom zrieknutí sa zodpovednosti, ktoré sa nachádza tu. Ceny digitálnych aktív môžu byť volatilné. Hodnota vašej investície môže klesať alebo stúpať a investovaná čiastka sa vám nemusí vrátiť. Za svoje investičné rozhodnutia nesiete výhradnú zodpovednosť a Akadémia Binance nezodpovedá za žiadne straty, ktoré vám môžu vzniknúť. Tento materiál by sa nemal považovať za finančné, právne ani iné odborné poradenstvo. Viac informácií nájdete v našich Podmienkach používania a Varovaniach pred rizikom.