TL;DR
K přetížení blockchainové sítě dochází, když počet transakcí odeslaných do sítě překročí kapacitu zpracování sítě.
Zvýšené transakční aktivity, malé velikosti bloků a pomalá doba blokování mohou přispět k zahlcení sítě.
Mezi důsledky přetížení sítě patří zvýšené transakční poplatky, pomalejší potvrzování transakcí a špatná uživatelská zkušenost.
Na jaře 2023 se bitcoinová síť zahltila, protože zvýšené transakční aktivity související s tokeny BRC-20 způsobily raketový nárůst nevyřízených transakcí a poplatků.
Co je přetížení sítě?
K přetížení sítě dochází, když počet transakcí odeslaných do sítě překročí její kapacitu pro zpracování těchto transakcí. K tomuto jevu přispívá několik faktorů, jako jsou vnější faktory včetně volatility trhu a vnitřních charakteristik sítě, jako je velikost bloku a doba blokování.
Než se ponoříme do podrobností, je důležité prozkoumat proces, kterým se do blockchainu přidávají bloky.
Jak funguje technologie Blockchain?
Blockchain se skládá z řetězce bloků, přičemž každý blok obsahuje transakční data vytvořená uživateli. Každý nový blok, který je přidán do řetězce, je trvalý a neměnný.
Tyto bloky se šíří přes decentralizovanou síť uzlů, z nichž každý uchovává kopii blockchainu. Blockchain, zabezpečený kryptografií a teorií her, tvoří páteř kryptoměn, jako je Bitcoin a Ethereum.
Abychom plně pochopili, proč se blockchainové sítě mohou zahltit, budeme muset prozkoumat klíčové koncepty, které hrají roli ve schopnosti sítě zpracovávat transakce: mempooly, kandidátské bloky, finalita a princip nejdelšího řetězce.
Co je to „mempool“?
Mempool odkazuje na kolekci nepotvrzených transakcí čekajících na zahrnutí do dalšího bloku.
Když je například transakce vysílána v bitcoinové síti, nepřidá se do blockchainu okamžitě. Místo toho nejprve přejde do mempoolu (zkratka pro paměťový fond), což je v podstatě čekací oblast pro všechny čekající transakce. Jakmile bude transakce potvrzena, bude z mempoolu odstraněna.
Co jsou „bloky kandidátů“?
Kandidátské bloky, známé také jako „navrhované bloky“, jsou ty, které těžaři nebo validátoři navrhují přidat do blockchainu. Tyto bloky obsahují nepotvrzené transakce, které byly vysílány do sítě, ale nebyly zahrnuty do blockchainu.
Aby se kandidátský blok stal potvrzeným blokem, musí být vytěžen nebo ověřen v souladu s mechanismem konsenzu blockchainu. Například mechanismus konsenzu Bitcoin’s Proof of Work (PoW) umožňuje těžařům soutěžit o vyřešení složité matematické hádanky. První těžař, který vyřeší hádanku, přidá svůj kandidátský blok do blockchainu a získá odměnu.
V mechanismu konsenzu Ethereum’s Proof of Stake (PoS) jsou validátoři náhodně vybíráni, aby navrhli kandidátské bloky. Ostatní validátoři potvrzují platnost bloku. Když blok obdrží dostatek atestací, přejde z kandidátského bloku na potvrzený blok.
Co je to „finalita“ v blockchainu?
Finalita je, když transakci nebo operaci již nelze změnit nebo vrátit zpět. Jakmile transakce dosáhne konečnosti, je trvale zaznamenána na blockchainu a nelze ji změnit ani odstranit.
V bitcoinovém blockchainu jsou transakce vysílány do sítě a přidávány do mempoolu. Těžaři vybírají a ověřují transakce z tohoto fondu a zahrnují je do nových bloků, které mají být přidány do blockchainu. Transakce zahrnuté v tomto bloku jsou považovány za potvrzené, ale teoreticky je stále možné, aby ostatní těžaři těžili konkurenční blok.
Finalita transakcí se zvyšuje s počtem potvrzených bloků. Bitcoinové transakce jsou obvykle považovány za „konečné“, jakmile je k bloku, který obsahuje tyto transakce, přidáno dalších šest bloků. Kvůli kratší době blokování Etherea se doporučuje větší počet potvrzení pro dosažení podobné úrovně důvěry v „finalitu“.
Jaký je princip „nejdelšího řetězce“?
Jak je znázorněno výše, více těžařů může vytvářet nové platné bloky v podobných časech. To může mít za následek dočasné forky v blockchainu.
Princip „nejdelšího řetězce“ odkazuje na pravidlo, že platná verze blockchainu je ta, která do ní investuje nejvíce výpočetní práce, což je obvykle ta s nejdelším řetězcem bloků. Výsledkem je, že „platné“ bloky na kratších řetězcích – často nazývané osiřelé nebo zastaralé bloky – jsou vyřazeny a jejich transakce se vrátí do mempoolu.
Ethereum použilo princip nejdelšího řetězce, když síť používala Proof of Work (PoW). Po přechodu Etherea na Proof of Stake (PoS) v roce 2022 síť přijala aktualizovaný algoritmus pro volbu fork-choice, který měří „váhu“ řetězce, což je akumulovaný součet hlasů validátorů vážených zůstatky validátorů vsazených-ether.
Co způsobuje přetížení blockchainové sítě?
K přetížení blockchainové sítě dochází, když počet transakcí odeslaných do sítě překročí kapacitu sítě je zpracovat.
Existuje několik důvodů, proč mohou být blockchainové sítě přetížené:
Zvýšená poptávka
Čím více lidí odesílá transakce do blockchainu, počet nepotvrzených transakcí v mempoolu může překročit to, co lze zahrnout do jednoho bloku. To je zvláště důležité pro blockchainy s vlastními omezeními ve velikosti bloku a době bloku.
Zvýšený počet transakcí může být způsoben náhlou volatilitou cen vedoucí k nárůstu transakčních aktivit nebo vlnám masových cyklů přijetí.
Malá velikost bloku
Každý blockchain má velikost bloku, která definuje maximální velikost bloku. Tato velikost bloku omezuje počet transakcí, které může blok obsahovat.
Například bitcoin byl původně navržen tak, aby měl limit velikosti bloku 1 megabajt. V roce 2017 Bitcoin implementoval upgrade s názvem Segregated Witness nebo SegWit, aby zlepšil propustnost transakcí. Zvyšuje teoretický limit velikosti bloku až na přibližně 4 MB.
Pokud počet transakcí překročí tento limit, dojde k zahlcení sítě.
Pomalé blokové časy
Čas bloku označuje, jak často je do blockchainu přidán nový blok. Bitcoin přidává nový blok přibližně každých 10 minut. Pokud jsou transakce vytvářeny mnohem rychleji a rychleji, dojde k nahromadění transakcí.
Jaké jsou důsledky přetížení sítě?
Přetížení blockchainové sítě může mít za následek několik negativních důsledků, které brání hladkému fungování sítě.
Zvýšené transakční poplatky
Těžaři jsou motivováni k tomu, aby upřednostňovali transakce s vyššími poplatky. Když se tedy blockchainová síť zahltí, uživatelé často musí platit vyšší transakční poplatky, aby motivovali těžaře, aby upřednostňovali své transakce. Díky tomu může být používání blockchainu dražší než obvykle, zejména u menších transakcí.
Zpožděné časy potvrzení transakce
Přetížení sítě může vést k delším čekacím dobám na potvrzení transakce a konečnost. V extrémních případech nemusí být transakce potvrzeny po několik hodin, dní nebo dokonce déle. To by mohlo způsobit frustraci uživatelů.
Špatná uživatelská zkušenost
Vysoké poplatky a pomalé časy potvrzení mohou mít za následek špatnou uživatelskou zkušenost, což by mohlo potenciálně snížit přijetí a použitelnost blockchainu.
Volatilita trhu
Přetížení by mohlo zesílit nejistotu a přispět k volatilitě trhu. Pokud existuje mnoho uživatelů, kteří se snaží prodat kryptoměnu, ale síť je příliš přetížená na zpracování těchto transakcí, uživatelé by mohli zpanikařit a pokusit se rychle zbavit své držby.
Existují další důsledky, včetně bezpečnostních rizik a rizik centralizace sítě. Konkrétně delší doby potvrzení mohou zvýšit riziko útoků s dvojnásobnou útratou a vysoké poplatky by mohly vést k centralizaci těžební síly.
Příklady přetížení sítě
Sítě Bitcoin i Ethereum zaznamenaly značné přetížení sítě.
Přetížení bitcoinové sítě
Pozoruhodný nárůst ceny bitcoinu mezi koncem roku 2017 a začátkem roku 2018 vedl k jedné z nejvýznamnějších událostí přetížení sítě doposud. Nárůst popularity bitcoinů vedl k masivnímu nárůstu poptávky a transakcí, což mělo za následek značné zpoždění a ohromující zvýšení transakčních poplatků. V jednu chvíli byly průměrné transakční poplatky vyšší než 50 USD.
Na jaře 2023 se bitcoinová síť zahltila, protože zvýšené transakční aktivity související s tokeny BRC-20 způsobily raketový nárůst nevyřízených transakcí a poplatků. V jednu chvíli bylo zaznamenáno téměř 400 000 nepotvrzených transakcí, což způsobilo úzké místo v mempoolu. Transakční poplatky vzrostly během několika týdnů o více než 300 %.
Přetížení sítě Ethereum
Jeden pozoruhodný příklad přetížení sítě Ethereum nastal v roce 2017, kdy se projekt „CryptoKitties“ stal virálním a výrazně zpomalil síť. Došlo také k přetížení sítě v důsledku boomu DeFi, což mělo za následek zvýšení cen plynu.
Jakákoli blockchainová síť se může zahltit. Případy přetížení sítě v sítích Bitcoin a Ethereum však přitahovaly více pozornosti než jiné blockchainy, protože měly širší dopad díky své popularitě a důležitosti.
Řešení pro zmírnění přetížení sítě
Řešení přetížení blockchainové sítě je komplexní problém. Existuje několik přístupů a každý z nich má své výhody a nevýhody.
Zvětšení velikosti bloku
Zvětšení velikosti bloku umožňuje zpracovat více transakcí na blok, což efektivně zvyšuje propustnost sítě. Větším blokům však trvá déle, než se šíří sítí, což zvyšuje riziko dočasných rozvětvení. Vyžadují také více úložného prostoru, což by mohlo vést ke zvýšené centralizaci.
Snížení doby blokování
Snížení doby blokování může síti umožnit rychlejší zpracování transakcí. Kratší doby blokování však mohou zvýšit počet osamocených bloků a potenciálně ohrozit zabezpečení.
Řešení vrstvy 2
Tato off-chain řešení zpracovávají transakce mimo hlavní blockchain a zaznamenávají konečný stav v řetězci. Bitcoin's Lightning Network a Ethereum's Plasma jsou příklady těchto řešení. Tato řešení mohou zvýšit škálovatelnost, ale jejich implementace je složitá a mohou přinést další bezpečnostní problémy.
Sharding
Sharding je technika, kdy je blockchain rozdělen na několik menších úlomků, z nichž každý je schopen zpracovávat transakce a chytré smlouvy. To může výrazně zvýšit kapacitu sítě. Ale podobně jako u řešení na vrstvě 2, sharding zvyšuje složitost a může také představovat další bezpečnostní rizika.
Mezi další potenciální řešení přetížení sítě patří úpravy poplatků a řešení škálování, včetně optimistických a nulových souhrnů znalostí. Mechanismus konsenzu Proof of Stake (PoS) je obecně rychlejší než Proof of Work (PoW).
Závěrečné myšlenky
Vzhledem k tomu, že se očekává, že technologii blockchain v nadcházejících letech přijme více uživatelů, do popředí zájmu se dostávají problémy s přetížením sítě. Schopnost sítě efektivně zpracovávat velký objem transakcí je klíčová pro široké přijetí a použitelnost. To je zvláště důležité pro blockchainové systémy, které mají v úmyslu usnadnit každodenní transakce v reálném čase.
Zatímco přetížení blockchainové sítě představuje značné problémy, komunita pokračuje ve vývoji řešení, která pomohou tyto problémy zmírnit. To je důvod, proč je výzkum v oblasti vylepšení škálovatelnosti blockchainu v popředí tohoto odvětví.
Další čtení
Co je blockchain a jak funguje?
Jaké jsou poplatky za transakce blockchainu?
Jak těžit bitcoiny
Jaký je poměr bitcoinů k odměně?
Zřeknutí se odpovědnosti a varování před riziky: Tento obsah je vám prezentován „tak, jak je“, pouze pro obecné informace a vzdělávací účely, bez jakéhokoli zastoupení nebo záruky. Nemělo by být vykládáno jako finanční, právní nebo jiné odborné poradenství, ani není určeno k doporučení nákupu jakéhokoli konkrétního produktu nebo služby. Měli byste vyhledat vlastní radu od příslušných profesionálních poradců. V případě, že článek přispěl přispěvatelem třetí strany, vezměte prosím na vědomí, že tyto vyjádřené názory patří přispěvateli třetí strany a nemusí nutně odrážet názory Binance Academy. Pro další podrobnosti si prosím přečtěte naše úplné prohlášení o vyloučení odpovědnosti zde. Ceny digitálních aktiv mohou být kolísavé. Hodnota vaší investice může klesat nebo stoupat a investovaná částka se vám nemusí vrátit. Jste výhradně odpovědní za svá investiční rozhodnutí a Binance Academy nenese odpovědnost za jakékoli ztráty, které vám mohou vzniknout. Tento materiál by neměl být vykládán jako finanční, právní nebo jiné odborné poradenství. Další informace naleznete v našich podmínkách použití a varování před riziky.