Ez a tanfolyam csak Pro tagjaink számára elérhető
Hálózati torlódás akkor alakul ki, ha a hálózatba küldött tranzakciók száma meghaladja a hálózat tranzakciófeldolgozási kapacitását. Ennek a jelenségnek több kiváltó tényezője is van, például külső tényezők, ideértve a piaci volatilitást és a hálózat olyan belső jellemzőit, mint a blokkméret és a blokkidő.
Mielőtt belemerülnénk a részletekbe, nagyon fontos megvizsgálni azt a folyamatot, amely során blokkokat adnak hozzá a blokklánchoz.
Hogyan működik a blokklánc-technológia?
A blokklánc olyan blokkok láncából áll, amelyek mindegyike tartalmazza a felhasználók által létrehozott tranzakciós adatokat. A lánchoz hozzáadott minden egyes blokk végleges és megváltoztathatatlan.
E blokkok továbbítása a csomópontok decentralizált hálózatán keresztül történik, és mindegyikük a blokklánc egy-egy példányát tárolja. A kriptográfia és a játékelmélet által biztosított blokklánc alkotja az olyan kriptovaluták gerincét, mint a bitcoin és az ethereum.
Ahhoz, hogy teljes mértékben megértsük, miért válnak túlterheltté a blokklánchálózatok, meg kell vizsgálnunk azokat a kulcsfogalmakat, amelyek szerepet játszanak abban, hogy a hálózat képes-e feldolgozni a tranzakciókat: mempoolok, jelölt blokkok, véglegesség és a leghosszabb lánc elve.
Mi az a „mempool”?
A mempool azoknak a meg nem erősített tranzakcióknak a gyűjteményére utal, amelyek a következő blokkba való felvételre várnak.
Például, amikor egy tranzakciót továbbítanak a Bitcoin-hálózatra, az nem kerül azonnal a blokkláncra. Ehelyett először a mempoolba (a memóriapool rövidítése) kerül, amely lényegében az összes függőben lévő tranzakció várakozóhelye. A tranzakciók a megerősítésüket követően törlődnek a mempoolból.
Mik azok a „jelölt blokkok”?
A jelölt blokkok, más néven „javasolt blokkok” azok, amelyeknek a blokkláncra való felvételét a bányászok vagy a validátorok javasolják. Ezek a blokkok olyan meg nem erősített tranzakciókat tartalmaznak, amelyeket már továbbítottak a hálózatra, de még nem kerültek be a blokkláncba.
Ahhoz, hogy egy jelölt blokk megerősített blokká váljon, a blokklánc konszenzusmechanizmusának megfelelően ki kell bányászni vagy validálni kell. Például a Bitcoin Proof-of-Work (PoW) konszenzusmechanizmusa lehetővé teszi, hogy a bányászok versenyezzenek egy bonyolult matematikai feladvány megoldásáért. Az első bányász, aki meg tudja oldani a feladványt, hozzáadhatja a jelölt blokkját a blokklánchoz, és jutalmat kap.
Az Ethereum Proof-of-Stake (PoS) konszenzusmechanizmusában a validátorokat véletlenszerűen választják ki arra, hogy jelölt blokkokat javasoljanak. Más validátorok pedig a blokk érvényességét igazolják. Ha egy blokk elegendő igazolást kap, akkor a jelölt blokk megerősített blokká változik át.
Mit jelent a „véglegesség” a blokklánc esetében?
A véglegesség az, ha egy tranzakció vagy művelet már nem módosítható vagy nem fordítható vissza. Ha egy tranzakció véglegessé válik, azt véglegesen rögzítették a blokkláncon, és nem lehet módosítani vagy eltávolítani.
A Bitcoin blokkláncán a tranzakciókat továbbítják a hálózatra, és bekerülnek a mempoolba. A bányászok kiválasztanak tranzakciókat ebből a poolból, hitelesítik őket, és felveszik a blokklánchoz hozzáadandó új blokkokba. Az ebbe a blokkba bekerült tranzakciók megerősítettnek tekinthetők, de elméletileg még lehetséges, hogy más bányászok kibányásszanak egy versengő blokkot.
A tranzakciók a megerősített blokkok számának növekedésével egyre nagyobb arányban válnak véglegessé. A Bitcoin-tranzakciókat általában akkor tekintik „véglegesnek”, ha további hat blokkot hozzáadtak ahhoz a blokkhoz, amely ezeket a tranzakciókat tartalmazza. Az Ethereum rövidebb blokkideje miatt hasonló szintű „véglegesség” eléréshez még több megerősítés ajánlott.
Mi a „leghosszabb lánc” elve?
A fentiek alapján tehát egyszerre több bányász képes új érvényes blokkokat létrehozni. Emiatt ideiglenes forkok jöhetnek létre a blokkláncon.
A „leghosszabb lánc” elve arra a szabályra utal, miszerint a blokklánc érvényes változata az, amelyikbe a legtöbb számítási munkát fektették, amely jellemzően a leghosszabb blokklánccal rendelkező. Emiatt a rövidebb láncokon lévő „érvényes” blokkokat – amelyeket gyakran árva vagy elavult blokkoknak neveznek – elvetik, és a tranzakcióik visszakerülnek a mempoolba.
Az Ethereum a leghosszabb lánc elvét alkalmazta, amikor a hálózat a Proof-of-Work (PoW) mechanizmust használta. Miután az Ethereum 2022-ben átállt a Proof-of-Stake (PoS) mechanizmusra, a hálózat egy frissített forkválasztó algoritmust fogadott el, amely a lánc „súlyát” méri, amely a validátorok szavazatainak kumulált összege, súlyozva a validátorok által stakelt ether egyenleggel.
Mi okozza a blokklánchálózati torlódást?
Blokklánchálózati torlódás akkor alakul ki, ha a hálózatba küldött tranzakciók száma meghaladja a hálózat tranzakciófeldolgozási kapacitását.
Számos oka van annak, hogy miért válhatnak túlterheltté a blokklánchálózatok:
Megnövekedett kereslet
Ahogy egyre többen küldenek tranzakciókat a blokkláncba, a mempoolban lévő meg nem erősített tranzakciók száma meghaladhatja az egyetlen blokkba felvehető mennyiséget. Ez különösen igaz az olyan blokkláncok esetében, amelyek blokkmérete és a blokkideje korlátozott.
A tranzakciók számának növekedését a hirtelen áringadozások idézhetik elő, amelyek a tranzakciós tevékenységek megnövekedéséhez vagy a tömeges elterjedési ciklusok hullámaihoz vezethetnek.
Kis blokkméret
Minden blokklánc rendelkezik egy blokkmérettel, amely meghatározza a blokkok maximális méretét. Ez a blokkméret korlátozza, hogy hány tranzakciót tartalmazhat egy blokk.
A Bitcoint például eredetileg úgy tervezeték, hogy 1 megabájt blokkméretkorláttal rendelkezzen. A Bitcoin a tranzakciók átviteli teljesítményének javítása érdekében 2017-ben bevezette a Segregated Witness vagy SegWit nevű frissítést. Ez körülbelül 4 MB-ra növeli az elméleti blokkméretkorlátot.
Ha a tranzakciók száma átlépi ezt a korlátot, az hálózati torlódást eredményez.
Hosszú blokkidő
A blokkidő azt jelenti, hogy milyen gyakran adnak új blokkot a blokklánchoz. A Bitcoin körülbelül 10 percenként ad hozzá új blokkot. Ha a tranzakciók sokkal gyorsabb ütemben és nagyobb mennyiségben jönnek létre, akkor felgyülemlenek a feldolgozatlan tranzakciók.
Milyen következményekkel jár a hálózati torlódás?
A blokklánchálózati torlódásnak számos olyan negatív következménye lehet, amely akadályozza a hálózat zavartalan működését.
Megnövekedett tranzakciós díjak
A bányászokat arra ösztönzik, hogy a magasabb díjakat fizető tranzakciókat részesítsék előnyben. Tehát amikor a blokklánchálózat túlterheltté válik, a felhasználóknak gyakran magasabb tranzakciós díjat kell fizetniük ahhoz, hogy a bányászokat arra ösztönözzék, hogy az ő tranzakcióikat részesítsék előnyben. Ez a szokásosnál drágábbá teheti a blokklánc használatát, különösen a kisebb tranzakciók esetében.
A tranzakciók késedelmes megerősítése
A hálózati torlódás hosszabb várakozási időt eredményezhet a tranzakciók megerősítése és a véglegessége tekintetében. Szélsőséges esetekben a tranzakciók megerősítése több órát, napot vagy annál hosszabb időt is igénybe vehet. Ez frusztrációt okozhat a felhasználókban.
Rossz felhasználói élmény
A magas díjak és a hosszú megerősítési idő rossz felhasználói élményt eredményezhetnek, ami csökkentheti a blokklánc elfogadottságát és használhatóságát.
Piaci volatilitás
A torlódás fokozhatja a bizonytalanságot és hozzájárulhat a piaci volatilitáshoz. Ha sok felhasználó próbál eladni egy kriptovalutát, de a hálózatot túl sokan használják ahhoz, hogy fel lehessen dolgozni a tranzakciókat, akkor előfordulhat, hogy a felhasználók pánikba esnek, és megpróbálnak gyorsan megszabadulni a birtokukban lévő eszközöktől.
Vannak más következmények is, ideértve a biztonsági kockázatokat és a hálózat centralizációs kockázatait. Konkrétan, a hosszabb megerősítési idő növelheti a dupla költéssel járó támadások kockázatát, a magas díjak pedig a bányászat centralizációjához vezethetnek.
A hálózati torlódás példái
A Bitcoin- és az Ethereum-hálózat is tapasztalt már jelentős hálózati torlódást.
A Bitcoin hálózati torlódása
A Bitcoin árának 2017 vége és 2018 eleje közötti jelentős emelkedése az eddigi egyik legjelentősebb hálózati torlódási eseményhez vezetett. A Bitcoin népszerűségének megugrása a kereslet és a tranzakciók számának számottevő növekedéséhez vezetett, ami miatt jelentős késések történtek, és a tranzakciós díjak kirívó mértékben megemelkedtek. Az átlagos tranzakciós díjak egyszer meghaladták az 50 USD-t.
2023 tavaszán a Bitcoin hálózata túlterheltté vált, mivel a BRC-20 tokenekhez kapcsolódó megnövekedett tranzakciós tevékenység miatt a függőben lévő tranzakciók és a díjak az egekbe szöktek. Egyszer előfordult, hogy közel 400 000 meg nem erősített tranzakciót rögzítettek, ami miatt szűk keresztmetszet alakult ki a mempoolban. A tranzakciós díjak néhány héten belül több mint 300%-kal emelkedtek.
Az Ethereum hálózati torlódása
Az Ethereum hálózati torlódásának egyik figyelemre méltó példája 2017-ben fordult elő, amikor a „CryptoKitties” projekt futótűzként elterjedt, és jelentősen lelassította a hálózatot. A DeFi robbanása miatt is hálózati torlódás alakult ki, ami a gas árának emelkedését eredményezte.
Bármely blokklánchálózat túlterheltté válhat. Azonban a Bitcoin- és az Ethereum-hálózatokon tapasztalható hálózati torlódások nagyobb figyelmet keltettek, mint a többi blokklánc hálózati torlódásai, mivel népszerűségük és jelentőségük miatt szélesebb körű hatást váltottak ki.
A hálózati torlódások csökkentését célzó megoldások
A blokklánchálózati torlódások kezelése bonyolult kérdés. Számos módszer létezik, és mindegyiknek megvannak a maga előnyei és hátrányai.
Blokkméret növelése
A blokkméret növelése blokkonként több tranzakció feldolgozását teszi lehetővé, ami hatékonyan növeli a hálózat átviteli teljesítményét. Viszont a nagyobb blokkok hálózaton való terjedése hosszabb időt vesz igénybe, ami növeli az ideiglenes forkok kockázatát. Emellett több tárhelyet igényelnek, ami fokozott centralizációhoz vezethet.
Blokkidő csökkentése
A blokkidő csökkentése lehetővé teheti a hálózat számára a tranzakciók gyorsabb feldolgozását. A rövidebb blokkidő azonban növelheti az árva blokkok számát, és veszélyeztetheti a biztonságot.
Második rétegű megoldások
Ezek az off-chain megoldások a fő blokkláncon kívül dolgozzák fel a tranzakciókat, és a végső on-chain állapotot rögzítik. A Bitcoin Lightning Network megoldása és az Ethereum Plasma megoldása jó példák ezekre. Ezek a megoldások növelhetik a skálázhatóságot, azonban a megvalósításuk bonyolult, és további biztonsági problémákat vethetnek fel.
Sharding
A sharding egy olyan módszer, amellyel a blokkláncot több kisebb darabra (shard) osztják, amelyek mindegyike képes a tranzakciók és az okosszerződések feldolgozására. Ez jelentősen növelheti egy hálózat kapacitását. Azonban a 2. rétegű megoldásokhoz hasonlóan a sharding is bonyolultabbá teszi a megvalósítást, és további biztonsági kockázatokat jelenthet.
A hálózati torlódások további lehetséges megoldásai közé tartoznak a díjkiigazítások és a skálázási megoldások, beleértve az optimista és a zéróismeretes rollupot. A Proof-of-Stake (PoS) konszenzusmechanizmus általában gyorsabb, mint a Proof-of-Work (PoW).
Záró gondolatok
Mivel a blokklánc-technológiát várhatóan több felhasználó fogja alkalmazni elkövetkezendő években, a hálózati torlódással kapcsolatos kérdések egyre inkább előtérbe kerülnek. A hálózat nagy mennyiségű tranzakció hatékony feldolgozásra való képessége kulcsfontosságú a széles körben való elterjedés és a használhatóság szempontjából. Ez különösen fontos az olyan blokkláncrendszerek esetében, amelyek valós idejű, mindennapi tranzakciókat kívánnak lehetővé tenni.
Bár a blokklánchálózati torlódás jelentős kihívást jelent, a közösség továbbra is olyan megoldásokat fejleszt ki, amelyek segítenek enyhíteni ezeket a problémákat. Ez az oka annak, hogy a blokkláncok skálázhatóságának javításával kapcsolatos kutatás az iparág élvonalába tartozik.
