23. Czym jest i jak działa przeciążenie sieci blockchain?

Przeciążenie sieci blockchain występuje, gdy liczba transakcji w danym łańcuchu bloków przekracza jego zdolności operacyjne. Podobnie jak w przypadku konwencjonalnych sieci, blockchain ma określoną przepustowość, wyrażaną jako liczba transakcji na sekundę, zwana TPS.

W ostatnich latach technologia łańcucha bloków zyskała na ogromnej popularności, ze względu na swój potencjał rewolucyjny w wielu branżach. Aby w pełni zrozumieć mechanizm przeciążenia sieci, niezbędne jest zrozumienie działania samego blockchaina i jego składników. Wcześniej omawialiśmy podstawy łańcucha bloków w artykule “Co to jest blockchain i jak działa?” [POZIOM PODSTAWOWY]. Zanim przystąpisz do lektury dzisiejszego artykułu, warto przejrzeć tę lekcję, aby odświeżyć sobie wiedzę na ten temat.

Jak działa blockchain i z czego się składa?

Ekosystem blockchain składa się z wielu skomplikowanych procesów, obejmujących takie elementy jak tworzenie bloków, mechanizmy konsensusu, a nawet udział górników. Wszystko to ma na celu utrzymanie integralności i efektywności całej sieci.

Łańcuch blokowy składa się z kluczowych komponentów, które warto bliżej przyjrzeć się, zanim przejdziemy dalej:

Węzły: To pojedyncze komputery połączone w sieć blockchain. Każdy węzeł przechowuje kopię całego łańcucha, uczestniczy w procesie walidacji i weryfikacji transakcji.
Konsensus: Mechanizmy stosowane w danym blockchainie, mające na celu osiągnięcie porozumienia między węzłami. Do najpopularniejszych mechanizmów konsensusu należą Proof-of-Work (PoW) i Proof-of-Stake (PoS).
Transakcje: Proces przesyłania kryptowalut lub informacji w obrębie danego łańcucha blokowego. Tutaj znajdziemy istotne szczegóły, takie jak adres nadawcy, odbiorcy czy kwota transakcji.
Kryptografia: Odpowiedzialna za zabezpieczanie integralności i prywatności danych transakcyjnych. Wykorzystuje zaawansowane algorytmy szyfrowania danych, aby zapewnić bezpieczeństwo.

Wszystkie te elementy współpracują, tworząc rozbudowany ekosystem, który umożliwia funkcjonowanie blockchaina.

Przeciążenie sieci blockchain – definicja

Jak już wspomnieliśmy, przeciążenie sieci to sytuacja, w której przepustowość danej sieci jest na tyle ograniczona, że nie jest w stanie przetworzyć wszystkich transakcji. To prowadzi do zatorów, opóźnień w realizacji transakcji oraz wzrostu opłat. Przeciążenie łańcucha blokowego stanowi zakłócenie w sprawnym funkcjonowaniu całego ekosystemu sieci blockchain.

Aby lepiej zrozumieć ten problem, przyjrzyjmy się mu bliżej.

Każdy blockchain posiada określony wskaźnik transakcji na sekundę (TPS), który odnosi się do liczby transakcji, jakie węzły (komputery) mogą przetworzyć w ciągu jednej sekundy. Kiedy liczba transakcji rośnie, sieć blockchain zaczyna doświadczać zatorów, a w efekcie nie jest w stanie skutecznie przetwarzać wszystkich transakcji. To właśnie nazywane jest przeciążeniem sieci.

Badania przeprowadzone w tej dziedzinie jednoznacznie wskazują, że głównym czynnikiem przeciążeń w sieci jest wzrost liczby użytkowników korzystających z danego łańcucha blokowego. Pomimo że może to spowodować pewne trudności, stanowi to również bodziec dla deweloperów do poszukiwania innowacyjnych rozwiązań poprawiających wydajność sieci, takich jak na przykład sharding.

Innym czynnikiem przyczyniającym się do przeciążeń sieci jest ograniczona skalowalność danego łańcucha blokowego, zazwyczaj wynikająca z problemów projektowych.

Warto także zaznaczyć, że opóźnienia i słaba przepustowość łańcucha blokowego mogą stanowić dodatkowe czynniki przyczyniające się do przeciążeń. W takich przypadkach nowe bloki są dodawane z opóźnieniem, a transakcje nie są zatwierdzane w odpowiednim czasie, co wpływa negatywnie na ogólne funkcjonowanie ekosystemu.

Skutki wystąpienia przeciążenia sieci blockchain

Przede wszystkim, rosnące opłaty transakcyjne stanowią kluczowy problem. Mechanizm podaży i popytu sprawdza się w świecie kryptowalut równie skutecznie, co w tradycyjnym biznesie. W miarę zwiększającego się zapotrzebowania na transakcje, opłaty automatycznie wzrastają. Zdarzało się nawet, że w pewnych przypadkach opłaty za transakcje sięgały aż 200 USD!

Kolejnym aspektem jest dłuższy czas oczekiwania na zatwierdzenie transakcji. Przy przeciążeniu sieci, oczekiwanie na zatwierdzenie transakcji może się przedłużyć nawet do kilku godzin. W takich sytuacjach blockchain może prosić o dodatkową opłatę, aby przyspieszyć proces, nadając priorytet wykonawczy danej transakcji.

Przeciążenia sieci ściśle korelują ze skalowalnością danego łańcucha blokowego. Dobrze wiadomo, że „starsze” blockchainy, takie jak Ethereum, borykają się z problemami skalowalności. Takie sieci mają ograniczoną zdolność przetwarzania określonej liczby transakcji na sekundę. Dlatego deweloperzy proponują różnorodne rozwiązania mające na celu naprawę tego problemu. Z kolei „młodsze” sieci, takie jak Solana czy Polygon, charakteryzują się znacznie większą skalowalnością i rzadziej doświadczają tego rodzaju trudności.

Jak radzić sobie z przeciążeniami sieci?

Istnieje szereg rozwiązań, które mogą złagodzić obciążenie łańcucha głównego i przyspieszyć cały proces. Oto kilka z nich:

Rozwiązania off-chain: Przykładem są łańcuchy boczne czy kanały płatności, działające poza łańcuchem głównym. Transakcje przeprowadzane w ten sposób są szybsze i charakteryzują się niższymi opłatami. Dodatkowo, odciążają one łańcuch główny, minimalizując występowanie zatorów.
Aktualizacje sieci i ulepszanie protokołów: Obejmuje to ulepszone algorytmy konsensusu, sharding oraz rozwiązania warstwy drugiej (Layer 2). Ich celem jest zwiększenie przepustowości i wydajności danej sieci. Te aktualizacje jednocześnie usprawniają protokoły, eliminują ograniczenia związane ze skalowalnością i optymalizują przetwarzanie transakcji.
Zwiększenie rozmiaru bloku: Ten krok pozwala na przetworzenie większej liczby transakcji na sekundę. Ważne jednak, aby znaleźć równowagę pomiędzy rozmiarem bloku a wydajnością sieci, biorąc pod uwagę dodatkowe zasoby obliczeniowe potrzebne do obsługi większych bloków.
Lightning Network (LN): To protokół płatności warstwy 2. Kanały płatności obu stron transakcji łączą się ze sobą, umożliwiając bezpieczne i jednoczesne przetworzenie płatności między nimi.
EIP (Ethereum Improvement Proposal): Stanowią propozycje ulepszeń dla Ethereum, zgłaszane przez użytkowników sieci. Dotyczą one funkcji czy procesów mających wpływ na skalowanie danej sieci.

Podsumowanie

Rozwiązanie problemu przeciążeń sieci jest kluczowe dla sprawnego funkcjonowania całej infrastruktury blockchain, zwłaszcza biorąc pod uwagę dynamiczny rozwój tego łańcucha blokowego i jego coraz to nowe zastosowania. Eliminacja ograniczeń skalowalności, optymalizacja przetwarzania transakcji i ciągłe doskonalenie jakości doświadczeń użytkowników to priorytety, nad którymi stale pracują deweloperzy. Teraz, będąc świadomym działania oraz charakterystyki problemu przeciążeń sieci blockchain, możesz skutecznie zarządzać sytuacjami zatorów sieci!

Uzupełnij dzisiejszą lekcję!