ما هو مفهوم ازدحام شبكة البلوكتشين؟
يحدث ازدحام الشبكة عندما يتجاوز عدد المعاملات المقدمة إلى الشبكة قدرتها على معالجة هذه المعاملات. هذه الظاهرة لها العديد من العوامل المساهمة، مثل العوامل الخارجية بما في ذلك تقلبات السوق وخصائص الشبكة الجوهرية مثل حجم الكتلة ووقت الكتلة. قبل الغوص في التفاصيل من الأهمية بمكان فحص العملية التي يتم من خلالها إضافة الكتل إلى البلوكتشين.
كيف تعمل تقنية البلوكتشين؟
تتكون البلوكتشين من سلسلة من الكتل كل كتلة تحتوي على بيانات المعاملات التي أنشأها المستخدمون. كل كتلة جديدة تضاف إلى السلسلة دائمة وغير قابلة للتغيير. يتم نشر هذه الكتل عبر شبكة لامركزية من العقد كل منها يخزن نسخة من البلوكتشين. تشكل البلوكتشين المضمونة بالتشفير ونظرية الألعاب العمود الفقري للعملات المشفرة مثل البيتكوين والإيثيريوم.
لفهم سبب ازدحام شبكات البلوكتشين بشكل كامل، سنحتاج إلى استكشاف المفاهيم الأساسية التي تلعب دوراً في قدرة الشبكة على معالجة المعاملات: ميمبول، والكتل المرشحة، والنهائية، ومبدأ أطول سلسلة.
ما هو “ميمبول”؟
يشير مصطلح ميمبول إلى مجموعة المعاملات غير المؤكدة التي تنتظر تضمينها في الكتلة التالية.
على سبيل المثال، عندما يتم بث معاملة على شبكة البيتكوين، لا تتم إضافتها إلى البلوكتشين على الفور. بدلاً من ذلك، يذهب أولاً إلى ميمبول (اختصار لتجمع الذاكرة)، وهو في الأساس منطقة انتظار لجميع المعاملات المعلقة. ستتم إزالة المعاملة من ميمبول بمجرد تأكيدها.
ما هي “كتل المرشحين”؟
الكتل المرشحة والمعروفة أيضاً باسم “الكتل المقترحة” ، هي تلك التي يقترح عمال المناجم أو المدققون إضافتها إلى البلوكتشين. تحتوي هذه الكتل على معاملات غير مؤكدة تم بثها إلى الشبكة ولكن لم يتم تضمينها في البلوكتشين.
لكي تصبح الكتلة المرشحة كتلة مؤكدة، يجب تعدينها أو التحقق من صحتها وفقا لآلية إجماع البلوكتشين. على سبيل المثال تتيح آلية إجماع إثبات العمل (PoW) الخاصة بالبيتكوين لعمال المناجم التنافس لحل لغز رياضي معقد. يحصل أول عامل منجم يحل اللغز على إضافة كتلة مرشحة إلى البلوكتشين وكسب مكافأة.
في آلية إجماع إثبات الحصة (PoS) الخاصة بالإيثيريوم، يتم اختيار المدققين عشوائياً لاقتراح كتل مرشحة. يشهد المدققون الآخرون على صحة الكتلة. عندما تتلقى كتلة شهادات كافية، فإنها تنتقل من كتلة مرشحة إلى كتلة مؤكدة.
ما هي “النهاية” في البلوكتشين؟
النهاية هي عندما لا يمكن تغيير المعاملة أو العملية أو عكسها. بمجرد أن تصل المعاملة إلى النهاية، يتم تسجيلها بشكل دائم على البلوكتشين ولا يمكن تغييرها أو إزالتها.
في بلوكتشين البيتكوين، يتم بث المعاملات إلى الشبكة وإضافتها إلى ميمبول. يقوم عمال المناجم باختيار المعاملات والتحقق منها من هذا التجمع وتضمينها في كتل جديدة لإضافتها إلى البلوكتشين. تعتبر المعاملات المدرجة في تلك الكتلة مؤكدة ولكن من الناحية النظرية لا يزال من الممكن لعمال المناجم الآخرين تعدين كتلة منافسة.
تزداد نهائية المعاملات مع عدد الكتل المؤكدة. عادة ما تعتبر معاملات البيتكوين “نهائية” بمجرد إلحاق ست كتل إضافية بالكتلة التي تحتوي على هذه المعاملات. نظرا لوقت كتلة الإيثيريوم الأقصر، يوصى بعدد أكبر من التأكيدات لتحقيق مستوى مماثل من الثقة في “النهاية”.
ما هو مبدأ “أطول سلسلة”؟
كما هو موضح أعلاه، يمكن للعديد من عمال المناجم إنتاج كتل صالحة جديدة في أوقات مماثلة. هذا يمكن أن يؤدي إلى شوكات مؤقتة في البلوكتشين.
يشير مبدأ “أطول سلسلة” إلى القاعدة القائلة بأن الإصدار الصالح من البلوكتشين هو الإصدار الذي يحتوي على أكبر قدر من العمل الحسابي المستثمر فيه، والذي عادة ما يكون الإصدار الذي يحتوي على أطول سلسلة من الكتل. نتيجة لذلك، يتم تجاهل الكتل “الصالحة” على السلاسل الأقصر غالباً ما تسمى الكتل اليتيمة أو التي لا معنى لها ويتم إرجاع معاملاتها إلى ميمبول.
استخدمت الإيثيريوم مبدأ أطول سلسلة عندما استخدمت الشبكة إثبات العمل. بعد انتقال الإيثيريوم إلى إثبات الحصة في عام 2022، اعتمدت الشبكة خوارزمية اختيار شوكة محدثة تقيس “وزن” السلسلة ، وهو المجموع المتراكم لأصوات المدققين المرجحة بأرصدة الأثير المخزن للمدقق.
ما الذي يسبب ازدحام شبكة البلوكتشين؟
يحدث ازدحام شبكة البلوكتشين عندما يتجاوز عدد المعاملات التي يتم إرسالها إلى الشبكة قدرة الشبكة على معالجتها.
هناك عدة أسباب وراء ازدحام شبكات البلوكتشين:
زيادة الطلب
نظراً لأن المزيد من الأشخاص يقدمون معاملات إلى البلوكتشين، يمكن أن يتجاوز عدد المعاملات غير المؤكدة في ميمبول ما يمكن تضمينه في كتلة واحدة. هذا مهم بشكل خاص لسلاسل الكتل ذات القيود المتأصلة في حجم الكتلة ووقت الكتلة. يمكن أن تكون المعاملات المتزايدة مدفوعة بتقلبات الأسعار المفاجئة التي تؤدي إلى زيادة في أنشطة المعاملات أو موجات من دورات التبني الجماعي.
حجم كتلة صغير
كل بلوكتشين له حجم كتلة يحدد الحد الأقصى للحجم الذي يمكن أن تكون عليه الكتلة. يحد حجم الكتلة هذا من عدد المعاملات التي يمكن أن تتضمنها الكتلة. على سبيل المثال، تم تصميم البيتكوين في البداية بحيث يكون لها حد لحجم الكتلة يبلغ 1 ميغابايت. في عام 2017، نفذت البيتكوين ترقية تسمى Segregated Witness، أو SegWit، لتحسين إنتاجية المعاملات. يزيد من حد حجم الكتلة النظري حتى 4 ميغابايت تقريبا. و إذا تجاوز عدد المعاملات هذا الحد فإنه يؤدي إلى ازدحام الشبكة.
أوقات الحظر البطيئة
يشير وقت الحظر إلى عدد المرات التي تتم فيها إضافة كتلة جديدة إلى البلوكتشين. تضيف البيتكوين كتلة جديدة كل 10 دقائق تقريباً. إذا تم إنشاء المعاملات بمعدل وحجم أسرع بكثير فسيكون هناك تراكم للمعاملات.
ما هي عواقب ازدحام الشبكة؟
يمكن أن يؤدي ازدحام شبكة البلوكتشين إلى العديد من العواقب السلبية التي تعيق قدرة الشبكة على العمل بسلاسة.
زيادة رسوم المعاملات
يتم تحفيز عمال المناجم على إعطاء الأولوية للمعاملات التي تدفع رسوماً أعلى. لذلك عندما تصبح شبكة البلوكتشين مزدحمة، غالباً ما يحتاج المستخدمون إلى دفع رسوم معاملات أعلى لتحفيز عمال المناجم على تحديد أولويات معاملاتهم. هذا يمكن أن يجعل استخدام البلوكتشين أكثر تكلفة من المعتاد، خاصة بالنسبة للمعاملات الصغيرة.
أوقات تأكيد المعاملات المتأخرة
يمكن أن يؤدي ازدحام الشبكة إلى أوقات انتظار أطول لتأكيد المعاملات ونهائيتها. في الحالات القصوى قد لا يتم تأكيد المعاملات لعدة ساعات أو أيام أو حتى لفترة أطول. هذا يمكن أن يسبب الإحباط للمستخدمين.
تجربة مستخدم سيئة
يمكن أن تؤدي الرسوم المرتفعة وأوقات التأكيد البطيئة إلى تجربة مستخدم سيئة، مما قد يقلل من اعتماد البلوكتشين وسهولة استخدامه.
تقلبات السوق
يمكن أن يؤدي الازدحام إلى تضخيم عدم اليقين والمساهمة في تقلبات السوق. إذا كان هناك العديد من المستخدمين الذين يحاولون بيع عملة مشفرة، ولكن الشبكة مزدحمة للغاية بحيث لا يمكنها معالجة هذه المعاملات فقد يصاب المستخدمون بالذعر ويحاولون تفريغ ممتلكاتهم بسرعة.
هناك عواقب أخرى بما في ذلك المخاطر الأمنية ومخاطر مركزية الشبكة. على وجه التحديد يمكن أن تزيد أوقات التأكيد الأطول من خطر هجمات الإنفاق المزدوج وقد تؤدي الرسوم المرتفعة إلى مركزية طاقة التعدين.
أمثلة على ازدحام الشبكة
شهدت كل من شبكات البيتكوين و الإيثيريوم ازدحاماً كبيراً في الشبكة.
ازدحام شبكة البيتكوين
أدت الزيادة الملحوظة في أسعار البيتكوين بين نهاية عام 2017 وأوائل عام 2018 إلى واحدة من أبرز أحداث ازدحام الشبكة حتى الآن. أدت الزيادة في شعبية البيتكوين إلى زيادة هائلة في الطلب والمعاملات مما أدى إلى تأخيرات كبيرة وزيادة رسوم المعاملات التي تسيل لها القيمة. في مرحلة ما كان متوسط رسوم المعاملات أكثر من 50 دولارا.
في ربيع عام 2023 ، أصبحت شبكة البيتكوين مزدحمة حيث تسببت زيادة أنشطة المعاملات المتعلقة برموز BRC-20 في ارتفاع المعاملات المعلقة والرسوم. في مرحلة ما، تم تسجيل ما يقرب من 400 معاملة غير مؤكدة، مما تسبب في اختناق في ميمبول. زادت رسوم المعاملات بأكثر من 100٪ في غضون أسبوعين.
ازدحام شبكة الإيثريوم
حدث أحد الأمثلة البارزة على ازدحام شبكة الإيثيريوم في عام 2017 عندما انتشر مشروع “CryptoKitties” وأبطأ الشبكة بشكل كبير. كان هناك أيضاً ازدحام في الشبكة بسبب طفرة DeFi، مما أدى إلى زيادة أسعار الغاز.
يمكن أن تصبح أي شبكة بلوكتشين مزدحمة. لكن حالات ازدحام الشبكة على شبكات البيتكوين والإيثيريوم جذبت اهتماماً أكبر من تلك الخاصة بسلاسل الكتل الأخرى لأنها كان لها تأثير أوسع بسبب شعبيتها وأهميتها.
حلول للتخفيف من ازدحام الشبكة
تعد معالجة ازدحام شبكة البلوكتشين مشكلة معقدة. هناك عدة طرق ولكل منها مزاياه وعيوبه:
زيادة حجم الكتلة
تسمح زيادة حجم الكتلة بمعالجة المزيد من المعاملات لكل كتلة ، مما يزيد بشكل فعال من إنتاجية الشبكة. لكن الكتل الأكبر تستغرق وقتاً أطول للانتشار عبر الشبكة، مما يزيد من خطر الشوكات المؤقتة. كما أنها تتطلب مساحة تخزين أكبر مما قد يؤدي إلى زيادة المركزية.
تقليل وقت الكتلة
يمكن أن يسمح تقليل وقت الحظر للشبكة بمعالجة المعاملات بشكل أسرع. ومع ذلك يمكن أن تؤدي أوقات الحظر الأقصر إلى زيادة عدد الكتل المعزولة ومن المحتمل أن تعرض الأمان للخطر.
حلول الطبقة 2
تقوم هذه الحلول خارج السلسلة بمعالجة المعاملات خارج البلوكتشين الرئيسي وتسجيل الحالة النهائية على السلسلة. شبكة Lightning Network من البيتكوين وبلازما الإيثيريوم هي أمثلة على هذه الحلول. يمكن أن تزيد هذه الحلول من قابلية التوسع ولكنها معقدة في التنفيذ ويمكن أن تقدم مشكلات أمان إضافية.
المشاركة
المشاركة هي تقنية يتم فيها تقسيم البلوكتشين إلى عدة أجزاء أصغر، كل منها قادر على معالجة المعاملات والعقود الذكية. يمكن أن يؤدي ذلك إلى زيادة سعة الشبكة بشكل كبير. ولكن على غرار حلول الطبقة 2 ، يزيد التجزئة من التعقيد ويمكن أن يؤدي أيضا إلى مخاطر أمنية إضافية.
وتشمل الحلول المحتملة الأخرى لازدحام الشبكة تعديلات الرسوم وحلول التوسع، بما في ذلك عمليات التجميع المتفائلة والمعرفة الصفرية. آلية إجماع إثبات الحصة أسرع بشكل عام من إثبات العمل.
