تراکم شبکه بلاکچین چیست؟

• ازدحام شبکه بلاکچین زمانی رخ می دهد که تعداد تراکنش‌های ارسال شده به شبکه از ظرفیت پردازش شبکه بیشتر شود.
• افزایش فعالیت‌های تراکنش، اندازه بلوک‌های کوچک و زمان کند بلوک می‌تواند به تراکم شبکه کمک کند.
• پیامدهای شلوغی شبکه شامل افزایش کارمزد تراکنش، تأیید کندتر تراکنش و تجربه کاربری ضعیف است. 
• در بهار سال 2023، شبکه بیت کوین شلوغ شد زیرا افزایش فعالیت‌های تراکنش مربوط به توکن‌های BRC-20 باعث شد که تراکنش‌های معلق و کارمزدها به شدت افزایش یابد.

تراکم شبکه چیست؟

ازدحام شبکه زمانی رخ می‌دهد که تعداد تراکنش های ارسال شده به شبکه از ظرفیت آن برای پردازش این تراکنش ها بیشتر شود. این پدیده چندین عامل کمک کننده دارد، مانند عوامل خارجی از جمله نوسانات بازار و ویژگی های ذاتی شبکه مانند اندازه بلوک و زمان بلوک. 

قبل از اینکه به جزئیات بپردازیم، بررسی فرآیندی که از طریق آن بلوک‌ها به بلاکچین اضافه می شوند، بسیار مهم است. 

فناوری بلاک چین چگونه کار می کند؟ 

یک بلاک چین از زنجیره‌ای از بلوک‌ها تشکیل شده است که هر بلوک حاوی داده‌های تراکنش ایجاد شده توسط کاربران است. هر بلوک جدیدی که به زنجیره اضافه می‌شود دائمی و تغییرناپذیر است. 

این بلوک‌ها در یک شبکه غیرمتمرکز از گره‌ها منتشر می‌شوند که هر کدام یک کپی از زنجیره بلاک را ذخیره می‌کنند. بلاکچین که توسط رمزنگاری و نظریه بازی ایمن شده است، ستون فقرات ارزهای دیجیتال مانند بیت کوین و اتریوم را تشکیل می‌دهد.

برای درک کامل اینکه چرا شبکه‌های بلاک چین می‌توانند شلوغ شوند، باید مفاهیم کلیدی را که در توانایی شبکه برای پردازش تراکنش‌ها نقش دارند، بررسی کنیم: ممپول‌ها، بلوک‌های نامزد، نهایی‌سازی و اصل طولانی‌ترین زنجیره.

Mempool “مپول” چیست؟ 

Mempool به مجموعه‌ای از تراکنش‌های تایید نشده در انتظار گنجاندن در بلوک بعدی اشاره دارد. به عنوان مثال، هنگامی که تراکنش در شبکه بیت کوین پخش می‌شود، بلافاصله به بلاکچین اضافه نمی‌شود. در عوض، ابتدا به mempool (مخفف حافظه pool) می‌رود که اساساً یک منطقه انتظار برای تمام تراکنش‌های معلق است. یک تراکنش پس از تأیید از mempool حذف می‌شود. 

“بلوک‌های نامزد” چیست؟ 

بلوک‌های کاندید، که به‌عنوان «بلوک‌های پیشنهادی» نیز شناخته می‌شوند، مواردی هستند که استخراج‌کنندگان یا اعتبارسنجی‌ها پیشنهاد می‌کنند به بلاک چین اضافه شوند. این بلوک‌ها حاوی تراکنش‌های تایید نشده‌ای هستند که به شبکه پخش شده‌اند اما در بلاکچین گنجانده نشده‌اند.

برای اینکه یک بلوک کاندید به یک بلوک تایید شده تبدیل شود، باید مطابق مکانیسم اجماع بلاک چین استخراج یا تایید شود. به عنوان مثال، مکانیسم اجماع اثبات کار بیت کوین (PoW) به استخراج کنندگان اجازه می دهد تا برای حل یک معمای پیچیده ریاضی رقابت کنند. اولین ماینری که این معما را حل می کند، می تواند بلوک نامزد خود را به بلاک چین اضافه کند و پاداشی کسب کند.

در مکانیسم اجماع اثبات سهام اتریوم (PoS)، اعتبار سنجی ها به طور تصادفی برای پیشنهاد بلوک های نامزد انتخاب می‌شوند. سایر اعتباردهنده ها اعتبار بلوک را تأیید می کنند. هنگامی که یک بلوک به اندازه کافی گواهی دریافت می‌کند، از یک بلوک نامزد به یک بلوک تایید شده منتقل می‌شود.

«نهایی» در بلاک چین چیست؟ 

نهایی بودن زمانی است که یک تراکنش یا عملیات دیگر قابل تغییر یا معکوس نباشد. هنگامی که تراکنش نهایی شد، به طور دائم در بلاکچین ثبت می‌شود و نمی توان آن را تغییر داد یا حذف کرد.

در بلاکچین بیت کوین، تراکنش‌ها به شبکه پخش می‌شوند و به mempool اضافه می‌شوند. ماینرها تراکنش‌ها را از این استخر انتخاب و تأیید می‌کنند و آنها را در بلوک‌های جدیدی قرار می‌دهند تا به بلاکچین اضافه شوند. تراکنش‌های موجود در آن بلوک تایید شده در نظر گرفته می‌شوند، اما از نظر تئوری هنوز امکان استخراج یک بلوک رقیب برای سایر ماینرها وجود دارد. 

نهایی شدن تراکنش ها با تعداد بلوک های تایید شده افزایش می یابد. تراکنش‌های بیت‌کوین معمولاً زمانی که شش بلوک اضافی به بلوکی که شامل این تراکنش‌ها می‌شود، «نهایی» در نظر گرفته می‌شوند. با توجه به کوتاه‌تر شدن زمان بلاک اتریوم، تعداد بیشتری تأییدیه برای دستیابی به سطح مشابهی از اطمینان در «نهایی» توصیه می‌شود.

اصل “طولانی ترین زنجیره” چیست؟ 

همانطور که در بالا نشان داده شد، چندین ماینر می توانند بلوک های معتبر جدیدی را در زمان های مشابه تولید کنند. این می تواند منجر به فورک های موقت در بلاک چین شود.

اصل “طولانی ترین زنجیره” به این قاعده اشاره دارد که نسخه معتبر بلاک چین نسخه ای است که بیشترین کار محاسباتی را روی آن سرمایه گذاری کرده است، که معمولاً نسخه ای با طولانی ترین زنجیره بلوک است. در نتیجه، بلوک‌های «معتبر» در زنجیره‌های کوتاه‌تر – که اغلب بلوک‌های یتیم یا قدیمی نامیده می‌شوند – دور ریخته می‌شوند و تراکنش‌های آنها به mempool بازگردانده می‌شود.

هنگامی که شبکه از اثبات کار (PoW) استفاده می کرد، اتریوم از طولانی ترین اصل زنجیره استفاده کرد. پس از انتقال اتریوم به Proof of Stake (PoS) در سال 2022، شبکه یک الگوریتم انتخاب فورک به‌روزرسانی را اتخاذ کرد که «وزن» زنجیره را اندازه‌گیری می‌کند، که مجموع انباشته آرای اعتبارسنجی وزن‌دهی شده توسط تعادل‌های اعتبارسنجی staked-ether است.

چه چیزی باعث ازدحام شبکه بلاکچین می‌شود؟ 

ازدحام شبکه بلاک چین زمانی رخ می دهد که تعداد تراکنش های ارسال شده به شبکه از ظرفیت شبکه برای پردازش آنها بیشتر شود. دلایل متعددی وجود دارد که چرا شبکه های بلاک چین ممکن است شلوغ شوند: 

افزایش تقاضا

از آنجایی که افراد بیشتری تراکنش‌های خود را به زنجیره بلوکی ارسال می‌کنند، تعداد تراکنش‌های تایید نشده در ممپول می‌تواند بیشتر از آن چیزی باشد که می‌توان در یک بلوک گنجانده شود. این امر به ویژه برای بلاک چین هایی با محدودیت های ذاتی در اندازه بلوک و زمان بلوک مرتبط است. 

افزایش تراکنش ها می تواند ناشی از نوسانات ناگهانی قیمت باشد که منجر به افزایش فعالیت های تراکنش ها یا امواج چرخه های پذیرش انبوه می شود. 

اندازه بلوک کوچک

هر بلاک چین دارای یک اندازه بلوک است که حداکثر اندازه یک بلوک را مشخص می کند. این اندازه بلوک تعداد تراکنش‌های یک بلوک را محدود می‌کند. 

به عنوان مثال، بیت کوین در ابتدا برای داشتن محدودیت اندازه بلوک 1 مگابایت طراحی شد. در سال 2017، بیت کوین ارتقایی به نام Segregated Witness یا SegWit را برای بهبود توان تراکنش اجرا کرد. این محدودیت اندازه بلوک نظری را تا حدود 4 مگابایت افزایش می دهد.  اگر تعداد تراکنش‌ها از این حد بیشتر شود، منجر به ازدحام شبکه می‌شود.

زمان بلوک کند 

زمان بلاک به تعداد دفعات اضافه شدن یک بلاک جدید به بلاک چین اشاره دارد. بیت کوین تقریباً هر 10 دقیقه یک بلاک جدید اضافه می کند. اگر تراکنش‌ها با سرعت و حجم بسیار سریع‌تری ایجاد شوند، تراکنش‌های معوقه وجود خواهد داشت.

پیامدهای شلوغی شبکه چیست؟ 

ازدحام شبکه بلاک چین می تواند منجر به چندین پیامد منفی شود که مانع از عملکرد یکنواخت شبکه می شود. 

افزایش کارمزد معاملات 

ماینرها برای اولویت دادن به تراکنش ها با پرداخت کارمزد بالاتر تشویق می شوند. بنابراین وقتی یک شبکه بلاک چین شلوغ می شود، کاربران اغلب نیاز به پرداخت هزینه تراکنش های بالاتری دارند تا ماینرها را تشویق کنند تا تراکنش های خود را اولویت بندی کنند. این می تواند استفاده از بلاک چین را گران تر از حد معمول کند، به خصوص برای تراکنش های کوچکتر.

زمان تایید تراکنش با تاخیر 

ازدحام شبکه می تواند منجر به زمان انتظار طولانی تر برای تایید تراکنش ها و نهایی شدن آن شود. در موارد شدید، ممکن است تراکنش ها برای چندین ساعت، روز یا حتی بیشتر تایید نشود. این می تواند باعث ناامیدی کاربران شود. 

تجربه کاربری ضعیف 

هزینه های بالا و زمان تایید کند می تواند منجر به تجربه کاربری ضعیف شود که به طور بالقوه می تواند پذیرش و قابلیت استفاده از بلاک چین را کاهش دهد.

نوسانات بازار 

ازدحام می تواند عدم اطمینان را تقویت کند و به نوسانات بازار کمک کند. اگر کاربران زیادی وجود داشته باشند که سعی در فروش یک ارز دیجیتال دارند، اما شبکه برای پردازش این تراکنش‌ها بیش از حد شلوغ است، کاربران می‌توانند وحشت کنند و سعی کنند به سرعت دارایی‌های خود را تخلیه کنند.

پیامدهای دیگری نیز وجود دارد، از جمله خطرات امنیتی و خطرات تمرکز شبکه. به طور خاص، زمان‌های تایید طولانی‌تر می‌تواند خطر حملات مضاعف را افزایش دهد و هزینه‌های بالا می‌تواند منجر به متمرکز شدن قدرت استخراج شود.  

نمونه هایی از تراکم شبکه 

هر دو شبکه بیت کوین و اتریوم تراکم شبکه قابل توجهی را تجربه کرده‌اند.  

ازدحام شبکه بیت کوین

افزایش قابل توجه قیمت بیت کوین بین پایان سال 2017 و اوایل سال 2018 منجر به یکی از برجسته ترین رویدادهای تراکم شبکه تا به امروز شد. افزایش محبوبیت بیت کوین منجر به افزایش شدید تقاضا و تراکنش ها شد که منجر به تاخیرهای قابل توجه و افزایش هزینه تراکنش چشمگیر شد. در یک نقطه، میانگین کارمزد تراکنش ها بیش از 50 دلار بود.

در بهار سال 2023، شبکه بیت کوین شلوغ شد زیرا افزایش فعالیت های تراکنش مربوط به توکن‌های BRC-20 باعث شد که تراکنش‌های معلق و کارمزدها به شدت افزایش یابد. در یک نقطه، نزدیک به 400000 تراکنش تایید نشده ثبت شد که باعث ایجاد تنگنا در mempool شد. کارمزد تراکنش‌ها در عرض چند هفته بیش از 300 درصد افزایش یافت. 

ازدحام شبکه اتریوم

یکی از نمونه های قابل توجه ازدحام شبکه اتریوم در سال 2017 زمانی رخ داد که پروژه “CryptoKitties” ویروسی شد و به طور قابل توجهی سرعت شبکه را کاهش داد. همچنین به دلیل رونق دیفای شبکه ازدحام ایجاد شده است که منجر به افزایش قیمت بنزین شده است.

هر شبکه بلاک چین می تواند شلوغ شود. اما مواردی از ازدحام شبکه در شبکه‌های بیت‌کوین و اتریوم توجه بیشتری را نسبت به سایر بلاک‌چین‌ها به خود جلب کرده‌اند، زیرا به دلیل محبوبیت و اهمیتشان تأثیر گسترده‌تری داشته‌اند.  

راهکارهایی برای کاهش تراکم شبکه

پرداختن به تراکم شبکه بلاک چین یک مسئله پیچیده است. روش های مختلفی وجود دارد و هر کدام مزایا و معایب خود را دارند. 

افزایش اندازه بلوک

افزایش اندازه بلوک اجازه می دهد تا تراکنش های بیشتری در هر بلوک پردازش شود و به طور موثر توان عملیاتی شبکه را افزایش دهد. اما بلوک های بزرگتر برای انتشار در شبکه زمان بیشتری می برد و خطر فورک های موقت را افزایش می دهد. آنها همچنین به فضای ذخیره سازی بیشتری نیاز دارند که می تواند منجر به افزایش تمرکز شود.

کاهش زمان بلوک 

کاهش زمان بلوک می تواند به شبکه اجازه دهد تا تراکنش ها را سریعتر پردازش کند. با این حال، زمان بلوک کوتاه‌تر می‌تواند تعداد بلوک‌های یتیم را افزایش دهد و به طور بالقوه امنیت را به خطر بیندازد.

محلول های لایه 2 

این راه‌حل‌های خارج از زنجیره، تراکنش‌های خارج از بلاک چین را پردازش می‌کنند و وضعیت نهایی را روی زنجیره ثبت می‌کنند. شبکه لایتنینگ بیت کوین و پلاسمای اتریوم نمونه‌هایی از این راه حل‌ها هستند. این راه حل‌ها می‌توانند مقیاس‌پذیری را افزایش دهند، اما برای پیاده‌سازی پیچیده هستند و می‌توانند مسائل امنیتی بیشتری را معرفی کنند.

شاردینگ 

شاردینگ تکنیکی است که در آن بلاکچین به چند قطعه کوچکتر تقسیم می‌شود که هر کدام قادر به پردازش تراکنش‌ها و قراردادهای هوشمند هستند. این می‌تواند ظرفیت شبکه را به میزان قابل توجهی افزایش دهد. اما مشابه راه حل‌های لایه 2، به اشتراک گذاری پیچیدگی را افزایش می‌دهد و همچنین می‌تواند خطرات امنیتی بیشتری ایجاد کند.

راه حل‌های بالقوه دیگر برای تراکم شبکه شامل تعدیل هزینه و راه حل‌های مقیاس بندی، از جمله جمع آوری خوش بینانه و دانش صفر است. مکانیسم اجماع اثبات سهام (PoS) به طور کلی سریعتر از اثبات کار (PoW) است.