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O congestionamento da rede Blockchain ocorre quando o número de transações submetidas à rede excede a capacidade de processamento da rede.
O aumento das atividades de transação, o tamanho pequeno dos blocos e o tempo de bloqueio lento podem contribuir para o congestionamento da rede.
As consequências do congestionamento da rede incluem o aumento das taxas de transação, a lentidão na confirmação das transações e a má experiência do usuário.
Na primavera de 2023, a rede Bitcoin ficou congestionada à medida que o aumento das atividades de transação relacionadas aos tokens BRC-20 fez com que as transações pendentes e as taxas disparassem.
O que é congestionamento de rede?
O congestionamento da rede ocorre quando o número de transações submetidas à rede excede a sua capacidade de processar essas transações. Esse fenômeno tem vários fatores que contribuem, como fatores externos, incluindo a volatilidade do mercado e características intrínsecas da rede, como o tamanho e o tempo do bloco.
Antes de mergulharmos nos detalhes, é crucial examinar o processo através do qual os blocos são adicionados ao blockchain.
Como funciona a tecnologia Blockchain?
Um blockchain consiste em uma cadeia de blocos, cada bloco contendo dados de transações criados pelos usuários. Cada novo bloco adicionado à cadeia é permanente e imutável.
Esses blocos são propagados por uma rede descentralizada de nós, cada um armazenando uma cópia do blockchain. Protegido pela criptografia e pela teoria dos jogos, o blockchain constitui a espinha dorsal de criptomoedas como Bitcoin e Ethereum.
Para entender completamente por que as redes blockchain podem ficar congestionadas, precisaremos explorar os conceitos-chave que desempenham um papel na capacidade de uma rede de processar transações: mempools, blocos candidatos, finalidade e o princípio da cadeia mais longa.
O que é um “mempool”?
Um mempool refere-se à coleção de transações não confirmadas aguardando para serem incluídas no próximo bloco.
Por exemplo, quando uma transação é transmitida na rede Bitcoin, ela não é adicionada imediatamente ao blockchain. Em vez disso, ele vai primeiro para o mempool (abreviação de pool de memória), que é essencialmente uma área de espera para todas as transações pendentes. Uma transação será removida do mempool assim que for confirmada.
O que são “blocos de candidatos”?
Os blocos candidatos, também conhecidos como “blocos propostos”, são aqueles que os mineradores ou validadores propõem que sejam adicionados ao blockchain. Esses blocos contêm transações não confirmadas que foram transmitidas para a rede, mas não foram incluídas no blockchain.
Para que um bloco candidato se torne um bloco confirmado, ele deve ser extraído ou validado de acordo com o mecanismo de consenso do blockchain. Por exemplo, o mecanismo de consenso de Prova de Trabalho (PoW) do Bitcoin permite que os mineradores compitam para resolver um quebra-cabeça matemático complexo. O primeiro minerador a resolver o quebra-cabeça adiciona seu bloco candidato ao blockchain e ganha uma recompensa.
No mecanismo de consenso Proof of Stake (PoS) do Ethereum, os validadores são selecionados aleatoriamente para propor blocos candidatos. Outros validadores atestam a validade do bloco. Quando um bloco recebe atestados suficientes, ele faz a transição de um bloco candidato para um bloco confirmado.
O que é “finalidade” no blockchain?
Finalidade é quando uma transação ou operação não pode mais ser alterada ou revertida. Depois que uma transação atinge o caráter definitivo, ela é permanentemente registrada no blockchain e não pode ser alterada ou removida.
No blockchain Bitcoin, as transações são transmitidas para a rede e adicionadas ao mempool. Os mineradores selecionam e verificam as transações desse pool e as incluem em novos blocos a serem adicionados ao blockchain. As transações incluídas nesse bloco são consideradas confirmadas, mas teoricamente ainda é possível que outros mineradores explorem um bloco concorrente.
A finalidade das transações aumenta com o número de blocos confirmados. As transações Bitcoin são normalmente consideradas “finais” uma vez que seis blocos adicionais tenham sido anexados ao bloco que contém essas transações. Devido ao menor tempo de bloqueio do Ethereum, recomenda-se um maior número de confirmações para atingir um nível semelhante de confiança na “finalidade”.
Qual é o princípio da “cadeia mais longa”?
Conforme ilustrado acima, vários mineradores podem produzir novos blocos válidos em momentos semelhantes. Isso pode resultar em bifurcações temporárias no blockchain.
O princípio da “cadeia mais longa” refere-se à regra de que a versão válida do blockchain é aquela que tem mais trabalho computacional investido nela, que normalmente é aquela com a cadeia de blocos mais longa. Como resultado, os blocos “válidos” nas cadeias mais curtas – muitas vezes chamados de blocos órfãos ou obsoletos – são descartados e suas transações são devolvidas ao mempool.
Ethereum usou o princípio da cadeia mais longa quando a rede usou Prova de Trabalho (PoW). Após a transição do Ethereum para Prova de Participação (PoS) em 2022, a rede adotou um algoritmo de escolha de garfo atualizado que mede o “peso” da cadeia, que é a soma acumulada dos votos do validador ponderados pelos saldos de éter apostado do validador.
O que causa o congestionamento da rede Blockchain?
O congestionamento da rede Blockchain ocorre quando o número de transações enviadas à rede excede a capacidade da rede para processá-las.
Existem vários motivos pelos quais as redes blockchain podem ficar congestionadas:
Aumento da demanda
À medida que mais pessoas enviam transações para o blockchain, o número de transações não confirmadas no mempool pode exceder o que pode ser incluído em um único bloco. Isto é particularmente relevante para blockchains com limitações inerentes ao tamanho e ao tempo de bloqueio.
O aumento das transações pode ser impulsionado por volatilidades repentinas de preços, levando a um aumento nas atividades de transação ou a ondas de ciclos de adoção em massa.
Tamanho de bloco pequeno
Cada blockchain possui um tamanho de bloco que define o tamanho máximo que um bloco pode ter. Este tamanho de bloco limita quantas transações 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 uma atualização chamada Segregated Witness, ou SegWit, para melhorar o rendimento das transações. Aumenta o limite teórico do tamanho do bloco em até aproximadamente 4 MB.
Se o número de transações exceder esse limite, resultará em congestionamento da rede.
Tempos de bloqueio lentos
O tempo de bloqueio refere-se à frequência com que um novo bloco é adicionado ao blockchain. Bitcoin adiciona um novo bloco a cada 10 minutos. Se as transações estiverem sendo criadas em uma taxa e volume muito mais rápidos, haverá um acúmulo de transações.
Quais são as consequências do congestionamento da rede?
O congestionamento da rede Blockchain pode resultar em várias consequências negativas que prejudicam a capacidade de uma rede funcionar sem problemas.
Aumento das taxas de transação
Os mineradores são incentivados a priorizar transações que paguem taxas mais altas. Assim, quando uma rede blockchain fica congestionada, os usuários muitas vezes precisam pagar taxas de transação mais altas para incentivar os mineradores a priorizar suas transações. Isto pode tornar o uso do blockchain mais caro do que o normal, especialmente para transações menores.
Tempos de confirmação de transação atrasados
O congestionamento da rede pode levar a tempos de espera mais longos para confirmações e finalidades de transações. Em casos extremos, as transações podem demorar várias horas, dias ou até mais para serem confirmadas. Isso pode causar frustração aos usuários.
Má experiência do usuário
Taxas altas e tempos de confirmação lentos podem resultar em uma experiência ruim para o usuário, o que poderia reduzir potencialmente a adoção e a usabilidade do blockchain.
Volatilidade do mercado
O congestionamento poderá amplificar a incerteza e contribuir para a volatilidade do mercado. Se houver muitos utilizadores a tentar vender uma criptomoeda, mas a rede estiver demasiado congestionada para processar estas transações, os utilizadores poderão entrar em pânico e tentar descarregar os seus ativos rapidamente.
Existem outras consequências, incluindo riscos de segurança e riscos de centralização de rede. Especificamente, tempos de confirmação mais longos podem aumentar o risco de ataques de gastos duplos, e taxas elevadas podem levar à centralização do poder mineiro.
Exemplos de congestionamento de rede
Ambas as redes Bitcoin e Ethereum sofreram um congestionamento de rede significativo.
Congestionamento da rede Bitcoin
O notável aumento de preço do Bitcoin entre o final de 2017 e o início de 2018 levou a um dos eventos de congestionamento de rede mais proeminentes até o momento. O aumento na popularidade do Bitcoin levou a um aumento maciço na demanda e nas transações, resultando em atrasos significativos e aumentos exorbitantes nas taxas de transação. A certa altura, as taxas médias de transação eram superiores a US$ 50.
Na primavera de 2023, a rede Bitcoin ficou congestionada à medida que o aumento das atividades de transação relacionadas aos tokens BRC-20 fez com que as transações pendentes e as taxas disparassem. A certa altura, quase 400.000 transações não confirmadas foram registradas, causando um gargalo no mempool. As taxas de transação aumentaram mais de 300% em algumas semanas.
Congestionamento da rede Ethereum
Um exemplo notável de congestionamento da rede Ethereum ocorreu em 2017, quando o projeto “CryptoKitties” se tornou viral e desacelerou significativamente a rede. Também houve congestionamento na rede devido ao boom do DeFi, resultando em aumentos nos preços do gás.
Qualquer rede blockchain pode ficar congestionada. Mas os casos de congestionamento de rede nas redes Bitcoin e Ethereum atraíram mais atenção do que outros blockchains porque tiveram um impacto mais amplo devido à sua popularidade e importância.
Soluções para aliviar o congestionamento da rede
Lidar com o congestionamento da rede blockchain é uma questão complexa. Existem diversas abordagens e cada uma tem suas vantagens e desvantagens.
Aumentando o tamanho do bloco
Aumentar o tamanho do bloco permite que mais transações sejam processadas por bloco, aumentando efetivamente o rendimento da rede. Mas blocos maiores demoram mais para se propagar pela rede, aumentando o risco de bifurcações temporárias. Eles também exigem mais espaço de armazenamento, o que pode levar a uma maior centralização.
Diminuindo o tempo de bloqueio
A redução do tempo de bloqueio pode permitir que a rede processe transações mais rapidamente. No entanto, tempos de bloqueio mais curtos podem aumentar o número de blocos órfãos e comprometer potencialmente a segurança.
Soluções da camada 2
Essas soluções fora da cadeia processam transações fora da blockchain principal e registram o estado final na cadeia. A Lightning Network do Bitcoin e o Plasma da Ethereum são exemplos dessas soluções. Estas soluções podem aumentar a escalabilidade, mas são complexas de implementar e podem introduzir problemas de segurança adicionais.
Fragmentação
Sharding é uma técnica em que o blockchain é dividido em vários fragmentos menores, cada um capaz de processar transações e contratos inteligentes. Isto pode aumentar significativamente a capacidade de uma rede. Mas, semelhante às soluções da Camada 2, a fragmentação aumenta a complexidade e também pode introduzir riscos de segurança adicionais.
Outras soluções potenciais para o congestionamento da rede incluem ajustes de taxas e soluções de escalonamento, incluindo acúmulos otimistas e de conhecimento zero. O mecanismo de consenso da Prova de Participação (PoS) é geralmente mais rápido do que a Prova de Trabalho (PoW).
Considerações finais
À medida que se espera que a tecnologia blockchain seja adotada por mais usuários nos próximos anos, os problemas de congestionamento da rede estão ganhando destaque. A capacidade de uma rede processar eficientemente um grande volume de transações é fundamental para a adoção e usabilidade generalizadas. Isto é particularmente relevante para sistemas blockchain que pretendem facilitar transações diárias em tempo real.
Embora o congestionamento da rede blockchain represente desafios significativos, a comunidade continua a desenvolver soluções para ajudar a mitigar estes problemas. É por isso que a pesquisa em torno do aprimoramento da escalabilidade do blockchain está na vanguarda da indústria.
Leitura adicional
O que é Blockchain e como funciona?
O que são taxas de transação Blockchain?
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Qual é a relação taxa/recompensa do Bitcoin?
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