ازدحام شبکه بلاک چین زمانی رخ می دهد که تعداد تراکنش های ارسال شده به شبکه از ظرفیت پردازش شبکه بیشتر شود. افزایش فعالیت های تراکنش، اندازه بلاک های کوچک و زمان کند بلوک می تواند به تراکم شبکه کمک کند. پیامدهای شلوغی شبکه شامل افزایش کارمزد تراکنش، تأیید کندتر تراکنش و تجربه کاربری ضعیف است. در بهار 2023، شبکه بیت کوین شلوغ شد زیرا افزایش فعالیت های تراکنش مربوط به توکن های BRC-20 باعث شد که تراکنش های معلق و کارمزدها به شدت افزایش یابد. 

تراکم شبکه چیست به زبان ساده

ازدحام شبکه به زبان ساده، زمانی رخ می دهد 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 بلوک ها به بلاک چین اضافه می شوند، بسیار مهم است. 

فناوری بلاک چین چگونه کار می کند؟ 

یک بلاک چین از زنجیره ای از بلاک ها تشکیل شده است که هر بلاک حاوی داده های تراکنش ایجاد شده توسط کاربران است. و هر بلاک جدیدی که به زنجیره اضافه می شود دائمی و تغییرناپذیر است. 

این بلاک‎ها در یک شبکه غیرمتمرکز از گره ها منتشر می شوند که هر کدام یک کپی از زنجیره بلاک را ذخیره می کنند. بلاک چین که توسط رمزنگاری و نظریه بازی ایمن شده است، ستون فقرات ارزهای دیجیتال مانند بیت کوین و اتریوم را تشکیل می دهد.

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، بلاک‌های نامزد، نهایی‌بودن و اصل طولانی‌ترین زنجیره.

“مپول” چیست؟ 

Mempool به مجموعه ای از تراکنش های تایید نشده در انتظار گنجاندن در بلاک بعدی اشاره دارد. به عنوان مثال، هنگامی که تراکنش در شبکه بیت کوین پخش می شود، بلافاصله به بلاک چین اضافه نمی شود. در عوض، ابتدا به mempool (مخفف استخر حافظه) می رود، که اساساً یک منطقه انتظار برای تمام تراکنش های معلق است. یک تراکنش پس از تأیید از mempool حذف می شود. 

“بلاک های نامزد” چیست؟ 

بلاک‌های 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 می شوند. سایر اعتباردهنده ها اعتبار بلوک را تأیید می کنند. هنگامی که یک بلوک به اندازه کافی گواهی دریافت می کند، از یک بلوک نامزد به یک بلوک تایید شده منتقل می شود.

«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 بلاک چین ثبت می شود و نمی توان آن را تغییر داد یا حذف کرد.

در بلاک چین بیت کوین، تراکنش ها به شبکه پخش می شوند و به mempool اضافه می شوند. ماینرها تراکنش ها را از این استخر انتخاب و تأیید می کنند و آنها را در بلوک های جدیدی قرار می دهند تا به بلاک چین اضافه شوند. تراکنش‌های موجود در آن بلوک تایید شده در نظر گرفته می‌شوند، اما از نظر تئوری هنوز هم ممکن است سایر ماینرها یک بلوک رقیب را استخراج کنند. 

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 و دور ریخته می‌شوند و تراکنش‌های آنها به mempool بازگردانده می‌شود.

هنگامی که شبکه اتریوم 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 بلاک چین می شود؟ 

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 تراکنش‎ها می‎تواند 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 بلاک است که حداکثر اندازه یک بلاک 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 بلاک 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 تراکنش ها از این حد بیشتر شود، منجر به ازدحام شبکه می شود.

زمان بلاک 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 امر می تواند استفاده از بلاک چین را به خصوص برای تراکنش های کوچکتر گران تر از حد معمول کند.

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، معاملات ممکن است 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 کرده اند.  

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 بیش از 50 دلار بود.

در بهار سال 2023، شبکه بیت کوین شلوغ شد زیرا افزایش فعالیت های تراکنش مربوط به توکن های BRC-20 باعث شد که تراکنش های معلق و کارمزدها به شدت افزایش یابد. در یک مقطع، نزدیک به 400.000 تراکنش تایید نشده ثبت شد که باعث ایجاد گلوگاه در ممپول شد. کارمزد تراکنش ها در عرض چند هفته بیش از 300 درصد افزایش یافت. 

ازدحام شبکه اتریوم

یکی از نمونه‌های قابل‌توجه از تراکم شبکه اتریوم در سال 2017 زمانی رخ داد که پروژه «CryptoKitties» ویروسی شد و سرعت شبکه را به میزان قابل توجهی کاهش داد. همچنین به دلیل رونق دیفای شبکه ازدحام ایجاد شده است که منجر به افزایش قیمت گاز شده است.

هر شبکه بلاک چین ممکن است 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. چندین روش 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 نمونه هایی از این راه حل ها هستند. این راه حل ها می توانند مقیاس پذیری را افزایش دهند، اما برای پیاده سازی پیچیده هستند و می توانند مسائل امنیتی بیشتری را معرفی کنند.

شاردینگ 

شاردینگ تکنیکی است که در آن بلاک چین به چند قطعه کوچکتر تقسیم می شود که هر کدام قادر به پردازش تراکنش ها و قراردادهای هوشمند هستند. این می تواند ظرفیت شبکه را به میزان قابل توجهی افزایش دهد. اما مشابه راه حل های لایه 2، به اشتراک گذاری پیچیدگی را افزایش می دهد و همچنین می تواند خطرات امنیتی بیشتری ایجاد کند.

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

کلام پایانی

از آنجایی که انتظار می‌رود فناوری بلاک چین در سال‌های آینده توسط کاربران بیشتری مورد استفاده قرار گیرد، مسائل مربوط به تراکم شبکه در حال برجسته شدن است. توانایی یک شبکه برای پردازش کارآمد حجم بالایی از تراکنش ها برای پذیرش گسترده و قابلیت استفاده بسیار مهم است. این امر به ویژه برای سیستم های بلاک چینی که قصد تسهیل تراکنش های روزانه و بلادرنگ را دارند، مرتبط است.

در حالی که ازدحام شبکه بلاک چین چالش های مهمی را ایجاد می کند، جامعه همچنان به توسعه راه حل هایی برای کمک به کاهش این مشکلات ادامه می دهد. به همین دلیل است که تحقیقات پیرامون افزایش مقیاس پذیری بلاک چین در خط مقدم صنعت قرار دارد.