TL;DR
Nätverksträngsel på blockkedjan uppstår när antalet transaktioner som skickas till nätverket överstiger nätverkets bearbetningskapacitet.
Ökade transaktionsaktiviteter, små blockstorlekar och långsam blocktid kan bidra till trängseln i nätverket.
Konsekvenserna av nätverksträngsel inkluderar ökade transaktionsavgifter, långsammare transaktionsbekräftelser och en dålig användarupplevelse.
Våren 2023 blev Bitcoin-nätverket överbelastat, eftersom ökade transaktionsaktiviteter relaterade till BRC-20-token orsakade kö till transaktionerna och att avgifterna sköt i höjden.
Vad är nätverksträngsel?
Nätverksträngsel uppstår när antalet transaktioner som skickas till nätverket överstiger dess kapacitet att bearbeta dessa transaktioner. Detta fenomen har flera bidragande faktorer, såsom externa faktorer inklusive marknadsvolatilitet och nätverkets egna egenskaper såsom blockstorlek och blocktid.
Innan vi går in på detaljerna är det viktigt att förstå processen genom vilken block läggs till på blockkedjan.
Hur fungerar blockkedjetekniken?
En blockkedja består av en kedja av block, där varje block innehåller transaktionsdata skapade av användare. Varje nytt block som läggs till i kedjan är permanent och oföränderligt.
Dessa block sprids över ett decentraliserat nätverk av noder, där var och en lagrar en kopia av blockkedjan. Blockkedjan är säkrad genom kryptografi och spelteori och utgör ryggraden i kryptovalutor som Bitcoin och Ethereum.
För att fullt ut förstå varför blockkedjenätverk kan bli överbelastade måste vi gå igenom nyckelbegreppen som spelar en roll i ett nätverks förmåga att bearbeta transaktioner: mempooler, kandidatblock, slutgiltighet och den längsta kedjans princip.
Vad är en ”mempool”?
En mempool betyder insamlingen av obekräftade transaktioner som väntar på att inkluderas i nästa block.
När en transaktion till exempel sänds till Bitcoin-nätverket läggs den inte till i blockkedjan omedelbart. Istället skickas den först in i mempoolen (som betyder minnespool), vilket i huvudsak är ett väntrum för alla väntande transaktioner. En transaktion tas bort från mempoolen när den har bekräftats.
Vad är ”kandidatblock”?
Kandidatblock, även kallade "föreslagna block”, är de som miners eller validerare föreslår ska läggas till i blockkedjan. Dessa block innehåller obekräftade transaktioner som har skickats till nätverket, men som inte har inkluderats i blockkedjan.
För att ett kandidatblock ska bli ett bekräftat block måste det utvinnas eller valideras enligt blockkedjans konsensusmekanism. Som exempel låter Bitcoins konsensusmekanism bevis på arbetsinsats miners tävla om att lösa ett komplext matematiskt pussel. Den första miner som löser pusslet får lägga till sitt kandidatblock i blockkedjan och får en belöning.
I Ethereums konsensusmekanism bevis på insats väljs validerare slumpmässigt för att föreslå kandidatblock. Andra validerare intygar blockets giltighet. När ett block får tillräckligt med intyg övergår det från ett kandidatblock till ett bekräftat block.
Vad är ”slutgiltighet” i blockkedjan?
Slutgiltighet är när en transaktion eller operation inte längre kan ändras eller tas tillbaka. När en transaktion har uppnått slutgiltighet registreras den permanent på blockkedjan och kan inte ändras eller tas bort.
På Bitcoins blockkedja skickas transaktioner till nätverket och läggs till i mempoolen. Miners väljer och verifierar transaktioner från denna pool och inkluderar dem i nya block som ska läggas till i blockkedjan. Transaktionerna som ingår i det blocket anses vara bekräftade, men det är teoretiskt fortfarande möjligt för andra miners att utvinna ett konkurrerande block.
Transaktionernas slutgiltighet ökar med antalet bekräftade block. Bitcoin-transaktioner betraktas vanligtvis som ”slutgiltiga” när ytterligare sex block har lagts till blocket som innehåller dessa transaktioner. I och med Ethereums kortare blocktid rekommenderas ett större antal bekräftelser för att uppnå en liknande nivå av förtroende för ”slutgiltighet”.
Vad är principen om den ”längsta kedjan”?
Som illustreras ovan kan flera miners producera nya giltiga block vid liknande tidpunkter. Detta kan resultera i tillfälliga gafflar i blockkedjan.
Principen om den "längsta kedjan" är regeln att den giltiga versionen av blockkedjan är den som har mest beräkningsarbete investerat i den, vilket vanligtvis är den med den längsta kedjan av block. Som ett resultat av detta kasseras de ”giltiga” blocken på de kortare kedjorna – ofta kallade föräldralösa eller inaktuella block – och deras transaktioner returneras till mempoolen.
Ethereum använde principen om den längsta kedjan när nätverket använde bevis på arbetsinsats. Efter Ethereums övergång till bevis på insats (PoS) under 2022 antog nätverket en uppdaterad gaffelvalsalgoritm som mäter kedjans ”vikt”, vilket är den ackumulerade summan av valideringsröster viktade av valideringsinsatsbalanser.
Vad orsakar nätverksträngsel på blockkedjan?
Nätverksträngsel på blockkedjan uppstår när antalet transaktioner som skickas till nätverket överstiger nätverkets kapacitet att bearbeta dem.
Det finns flera anledningar till varför blockkedjenätverk kan bli överbelastade:
Ökad efterfrågan
Eftersom fler skickar in transaktioner till blockkedjan kan antalet obekräftade transaktioner i mempoolen överstiga vad som kan inkluderas i ett enda block. Detta är särskilt relevant för blockkedjor med egna begränsningar i blockstorlek och blocktid.
Ökade transaktioner kan drivas av plötsliga prisvolatiliteter som leder till en kraftig ökning av transaktionsaktiviteter eller perioder då fler börjar använda blockkedjan.
Liten blockstorlek
Varje blockkedja har en blockstorlek som definierar den maximala storleken ett block kan ha. Denna blockstorlek begränsar hur många transaktioner som ett block kan innehålla.
Till exempel var Bitcoin ursprungligen utformad för att ha en blockstorleksgräns på 1 megabyte. Under 2017 implementerade Bitcoin en uppgradering som heter Segregated Witness, eller SegWit, för att förbättra transaktionsgenomströmningen. Den ökade den teoretiska blockstorleksgränsen upp till cirka 4 MB.
Om antalet transaktioner överskrider denna gräns resulterar det i trängsel i nätverket.
Långsamma blocktider
Blocktiden avser hur ofta ett nytt block läggs till i blockkedjan. Bitcoin lägger till ett nytt block ungefär var tionde minut. Om transaktionerna skapas i mycket snabbare takt och volym kommer det att ske en eftersläpning av transaktioner.
Vilka är konsekvenserna av nätverksträngsel?
Blockkedjors nätverksbelastning kan resultera i flera negativa konsekvenser som hindrar nätverkets förmåga att fungera smidigt.
Ökade transaktionsavgifter
Miners motiveras att prioritera transaktioner som betalar högre avgifter. Så när ett blockkedjenätverk blir överbelastat måste användarna ofta betala högre transaktionsavgifter för att motivera miners att prioritera användarnas transaktioner. Detta kan göra blockkedjan dyrare än vanligt, särskilt för mindre transaktioner.
Försenade transaktionsbekräftelser
Nätverksträngsel kan leda till längre väntetider för transaktionsbekräftelser och slutgiltighet. I extrema fall kan transaktionerna inte bekräftas på flera timmar, dagar eller ännu längre. Detta kan orsaka frustration för användarna.
Dålig användarupplevelser
Höga avgifter och långsamma bekräftelsestider kan resultera i en dålig användarupplevelse, vilket potentiellt kan minska antagandet och användbarheten av blockkedjan.
Marknadsvolatilitet
Trängsel kan öka osäkerheten och bidra till marknadsvolatilitet. Om det finns många användare som försöker sälja en kryptovaluta, men om nätverket är för överbelastat för att bearbeta dessa transaktioner, kan användarna få panik och snabbt försöka hämta hem sina innehav.
Det finns andra konsekvenser, inklusive säkerhetsrisker och risker med nätverkscentraliseringen. Speciellt kan längre bekräftelsetider öka risken för attacker med dubbla utgifter och höga avgifter kan leda till centralisering av utvinningskraften.
Exempel på nätverksträngsel
Både Bitcoin- och Ethereum-nätverken har upplevt betydande nätverksträngsel.
Trängsel i Bitcoin-nätverket
Bitcoins otroliga prisökning mellan slutet av 2017 och början av 2018 ledde till en av de mest framträdande händelserna i nätverket hittills. Ökningen i Bitcoins popularitet ledde till en massiv ökning av efterfrågan och transaktioner, vilket resulterade i betydande förseningar och uppseendeväckande ökningar i transaktionsavgifterna. Vid ett tillfälle var de genomsnittliga transaktionsavgifterna över 50 dollar.
Våren 2023 blev Bitcoin-nätverket överbelastat, eftersom ökade transaktionsaktiviteter relaterade till BRC-20-token orsakade kö till transaktionerna och att avgifterna sköt i höjden. Vid ett tillfälle registrerades nästan 400 000 obekräftade transaktioner, vilket orsakade en flaskhals i mempoolen. Transaktionsavgifterna ökade med över 300 % inom ett par veckor.
Trängsel i Ethereum-nätverket
Ett särskilt exempel på trängsel i Ethereum-nätverket inträffade 2017, när projektet ”CryptoKitties” blev viralt och saktade ned nätverket avsevärt. Det har också varit trängsel i nätverket på grund av DeFi-boomen, vilket resulterade i ökningar av gaspriserna.
Alla blockkedjenätverk kan bli överbelastade. Men nätverksträngsel i Bitcoin- och Ethereum-nätverken har väckt mer uppmärksamhet än i andra blockkedjor, eftersom de har haft en större inverkan på grund av deras popularitet och betydelse.
Lösningar för att lindra nätverksträngsel
Att ta itu med nätverksträngsel i blockkedjor är ett komplext problem. Det finns flera tillvägagångssätt och var och en har sina för- och nackdelar.
Öka blockstorleken
Genom att öka blockstorleken kan fler transaktioner behandlas per block, vilket effektivt ökar nätverkets genomströmning. Men större block tar längre tid att sprida sig genom nätverket, vilket ökar risken för tillfälliga gafflar. De kräver även mer lagringsutrymme, vilket kan leda till ökad centralisering.
Minska blocktiden
Att minska blocktiden kan göra det möjligt för nätverket att bearbeta transaktioner snabbare. Kortare blocktider kan dock öka antalet föräldralösa block och potentiellt äventyra säkerheten.
Lager 2-lösningar
Dessa lösningar utanför kedjan bearbetar transaktioner från huvudblockkedjan och registrerar det slutliga tillståndet på kedjan. Bitcoins Lightning Network och Ethereums Plasma är exempel på dessa lösningar. Dessa lösningar kan öka skalbarheten, men är komplexa att implementera och kan orsaka ytterligare säkerhetsproblem.
Shardning
Shardning är en teknik där blockkedjan är uppdelad i flera mindre delar och där var och en kan bearbeta transaktioner och smarta kontrakt. Detta kan öka nätverkets kapacitet avsevärt. Men i likhet med lager 2-lösningar ökar shardning komplexiteten och kan också orsaka ytterligare säkerhetsrisker.
Andra potentiella lösningar på nätverksträngsel inkluderar avgiftsjusteringar och skalningslösningar, inklusive optimistiska- och nollkunskaps-rollups. Konsensusmekanismen bevis på insats är i allmänhet snabbare än bevis på arbetsinsats.
Sammanfattningsvis
Eftersom blockkedjetekniken förväntas antas av fler användare under de kommande åren blir problem med nätverksträngsel mer framträdande. Ett nätverks förmåga att effektivt bearbeta en stor transaktionsvolym är avgörande för utbredd användning och användbarhet. Detta är särskilt relevant för blockkedjesystem som avser att underlätta dagliga transaktioner i realtid.
Men även om nätverksträngsel i blockkedjor innebär betydande utmaningar fortsätter communityn att utveckla lösningar för att minska dessa problem. Det är därför forskning kring förbättringen av blockkedjans skalbarhet ligger i framkant i branschen.
Mer information
Vad är blockkedjan och hur fungerar det?
Vad är transaktionsavgifter på blockkedjan?
Vad är Bitcoins avgift-till-belöningsförhållande?
Ansvarsfriskrivning och riskvarning: detta innehåll presenteras för dig ”i befintligt skick” och endast för allmän information och utbildningsändamål, utan representation eller garanti av något slag. Det ska inte tolkas som ekonomisk, juridisk eller annan professionell rådgivning. Det är inte heller avsett att rekommendera köp av någon specifik produkt eller tjänst. Du bör söka efter din egen rådgivning från lämpliga professionella rådgivare. I de fall då artikeln har skrivits av en tredje part, tillhör åsikterna som uttrycks denna tredje part och återspeglar inte nödvändigtvis Binance Academys åsikter. Läs vår fullständiga ansvarsfriskrivning här för mer information. Priserna på digitala tillgångar kan vara volatila. Värdet på din investering kan gå ner eller upp och du kanske inte får tillbaka det investerade beloppet. Du är själv ansvarig för dina investeringsbeslut och Binance Academy ansvarar inte för eventuella förluster som du kan ådra dig. Detta material ska inte tolkas som ekonomisk, juridisk eller annan professionell rådgivning. Se våra användarvillkor och vår riskvarning för mer information.