Коли Блокчейн Мережі Досягають Стелі: Розуміння Завантаження та Його Справжній Вплив

Основна проблема — Коли у мережу блокчейну надходить більше транзакцій, ніж вона може обробити, система переходить у режим заторів. Це відбувається тому, що кожен блокчейн має обмеження на обробку, визначені розміром блоку та часом блоку. Наслідки? Небачене зростання комісій, крижані часи підтвердження і розчаровані користувачі, які покидають мережу.

Чому блокчейн-мережі стають переповненими

Затримка в мережі виникає, коли обсяг транзакцій стикається з жорстким лімітом мережі. На відміну від традиційних баз даних, які можуть гнучко розширювати свої можливості, блокчейни функціонують в межах жорстких структурних обмежень.

Вибух попиту є основним тригером. Коли ціна Біткоїна різко зростає або новий токен стандарту, як-от BRC-20, привертає увагу ринку, кількість поданих транзакцій множиться майже за ніч. Навесні 2023 року токени BRC-20 створили саме таку ситуацію—очікувані транзакції накопичилися до майже 400,000, а збори стрибнули понад 300% всього за кілька тижнів. Під час бикового ринку Біткоїна 2017-2018 років середні збори перевищили $50 за транзакцію.

Обмеження розміру блоку посилюють проблему. Біткойн спочатку обмежував блоки до 1 МБ, що серйозно обмежувало пропускну здатність. Оновлення 2017 року SegreGated Witness (SegWit) підняло теоретичні обмеження до ~4 МБ, але навіть це не є безкінечним. Кожен блокчейн повинен балансувати розмір блоку з швидкістю поширення по мережі — більші блоки потребують більше часу для розповсюдження по мережі, збільшуючи ризики розгалуження та навантаження на зберігання.

Час блоку створює ще один вузьке місце. Біткойн додає новий блок приблизно кожні 10 хвилин в середньому. Якщо транзакції надходять швидше, ніж блоки можуть бути видобуті, неминуче формується затор. Ефір зіткнувся з подібними обмеженнями під час буму CryptoKitties у 2017 році та подальшого вибуху DeFi, що призвело до різкого зростання цін на газ.

Як Мемпул стає парковкою

Коли виникає затримка в мережі, вам потрібно зрозуміти, що відбувається за лаштунками.

Кожна нова транзакція потрапляє в mempool (пул пам'яті)—фактично кімната очікування для непідтверджених транзакцій. Це не постійне зберігання; це проміжна зона. Майнери або валідатори потім вибирають транзакції з mempool, щоб об'єднати їх у кандидатні блоки. Коли блок підтверджується та додається до блокчейну, його транзакції назавжди виходять з mempool.

Під час подій заторів ця зона очікування заповнюється. Mempool стає зоною триажу, де пріоритет мають лише транзакції з високими комісіями. Майнери не зобов'язані включати транзакції з низькими комісіями, тому користувачі повинні платити преміальні комісії, щоб обійти чергу. Це створює жахливий досвід для користувачів — невеликі транзакції стають економічно недоцільними.

Каскадні наслідки

Затори в мережі - це не лише незручність. Вони створюють каскад проблем:

Транзакційні збори вибухають. Оскільки майнери надають пріоритет транзакціям з оплатою зборів, користувачам потрібно перевищувати ставки один одного, щоб отримати підтвердження. Під час сплеску BRC-20 у 2023 році збори зросли більш ніж на 300% за кілька тижнів. Цей механізм ціноутворення, хоч і економічно обґрунтований, повністю виключає роздрібних користувачів.

Час підтвердження суттєво подовжується. За умов сильного завантаження, транзакції можуть займати години, дні або теоретично ніколи не підтвердитися. Це знищує корисність блокчейну для транзакцій і комерції в реальному часі.

Психологія ринку дестабілізується. Коли користувачі не можуть швидко переміщувати активи під час цінових крахів, панічні продажі посилюються. Якщо продавці не можуть вийти з позицій через затори в мережі, вони стають більш відчайдушними, що потенційно прискорює збитки.

З'являються ризики безпеки. Повільний час підтвердження збільшує уразливість до подвійних витрат. Крім того, високі збори концентрують майнінгову потужність серед тих, хто може поглинути витрати, що призводить до централізації — протилежності первісній меті блокчейну.

Чому затори Біткойна та Ефіру привертають увагу

Обидві мережі зазнали серйозного перевантаження, але їхні інциденти привернули надмірну увагу, оскільки вони продемонстрували реальний вплив цього явища на великі екосистеми.

Вибух Біткоїну 2017-2018 років довів, що популярність ціни не масштабується автоматично. Різкий попит з боку роздрібних інвесторів створив справжні вузькі місця. А потім у 2023 році виникла зовсім нова динаміка: токени BRC-20 забили мережу транзакціями, пов'язаними з інскрипцією, показуючи, що інновації на рівні протоколу можуть викликати затори незалежно від цінових коливань.

Ранні виклики Ethereum—особливо під час феномену CryptoKitties і пізніше буму DeFi—показали, що навіть більш складні мережі не застраховані. Ціни на газ досягли абсурдних рівнів, обмежуючи доступ лише для учасників на рівні китів.

Запропоновані заходи (І чому вони всі недосконалі)

Інженери запропонували кілька рішень, кожне з яких має свої переваги і недоліки:

Більші блоки обробляють більше транзакцій, але поширюються повільніше через мережу, збільшуючи ризики розгалуження і вимагаючи більше зберігання. Це сприяє централізації, оскільки лише добре забезпечені вузли можуть підтримувати копії.

Швидші часи блоків зменшують затримки підтвердження, але збільшують кількість сирітських блоків, що може поставити під загрозу безпеку. Bitcoin експериментував з цією концепцією; результати були змішаними.

Рішення другого рівня такі як Lightning Network (Bitcoin) та Plasma (Ethereum) переміщують транзакції поза ланцюгом, врегульовуючи лише фінальні стани в ланцюзі. Це драматично збільшує потужність, але вводить нову складність і припущення щодо безпеки. Користувачі повинні довіряти, що ці поза ланцюгові протоколи працюють правильно.

Шардинг фрагментує блокчейн на паралельні обробні потоки. Це теоретично елегантно, але вводить величезну складність. Ethereum ретельно досліджував шардинг; безпечна реалізація вимагає уважної інженерії.

Ролапи (оптимістичні та нульові варіанти) пакетні транзакції та надсилають стиснуті докази на основну мережу. Вони більш практичні, ніж старіші підходи другого рівня, але все ще розвиваються.

Вибір механізму консенсусу також важливий. Proof of Stake зазвичай обробляє блоки швидше, ніж Proof of Work, оскільки не вимагає вирішення ресурсомістких задач. Злиття Ethereum у 2022 році до PoS частково було зумовлене цією перевагою масштабованості.

Триваюча проблема

Затримка в роботі блокчейн-мережі є неминучим болем зростання — популярність технології випереджає її інфраструктуру. Оскільки впровадження продовжує зростати, ця напруга посилиться, якщо рішення не будуть відповідно масштабовані.

Найкраща надія індустрії полягає в багатошарових рішеннях: покращити пропускну здатність базового шару шляхом технологічного вдосконалення (обережно збільшуючи розмір блоку, оптимізуючи консенсус), одночасно розвиваючи потужні екосистеми другого рівня, які обробляють більшість транзакцій.

Ясно одне: блокчейн, який не може ефективно обробляти обсяг транзакцій, не досягне масового прийняття. Мережі, які першими вирішать це рівняння, домінуватимуть на наступному етапі розвитку криптовалюти.