ما هو ازدحام شبكة بلوكتشين؟

يحدث ازدحام شبكة Blockchain عندما يتجاوز عدد المعاملات المرسلة إلى شبكة blockchain قدرتها على المعالجة. يؤدي هذا الازدحام إلى تأخير تأكيدات المعاملات وارتفاع رسوم المعاملات. إنه يؤثر على تجربة المستخدم ويمكن أن يعيق قابلية الاستخدام واعتماد شبكات blockchain. شهدت العملات المشفرة الشائعة مثل Bitcoin و Ethereum أحداث ازدحام في الماضي، مما أدى إلى تأخيرات كبيرة وزيادة الرسوم.

كيف يحدث ازدحام شبكة بلوكتشين؟

يحدث ازدحام شبكة Blockchain عندما يتجاوز عدد المعاملات سعة الشبكة. تدخل المعاملات مذكرة أو منطقة انتظار قبل التأكيد. تساهم عوامل مثل زيادة الطلب وأحجام الكتل الصغيرة وأوقات الكتل البطيئة في الازدحام. هذا يؤدي إلى تأكيدات متأخرة ورسوم أعلى وتقليل قابلية التوسع. تتضمن الحلول زيادة أحجام الكتل وتقليل أوقات الكتل وتنفيذ حلول الطبقة الثانية واستكشاف التجزئة. الجهود مستمرة لمعالجة الازدحام وتحسين كفاءة شبكة blockchain.

ميمبول

وتعد مجموعة المذكرات، وهي اختصار لـ «تجمع الذاكرة»، مكونًا مهمًا لشبكة بلوكتشين حيث يتم تخزين المعاملات المعلقة مؤقتًا قبل تأكيدها وإضافتها إلى الكتلة. وهي بمثابة منطقة انتظار حيث تنتظر المعاملات أن يتم تضمينها في الكتلة التالية المتاحة للمعالجة والإدراج النهائي في بلوكتشين.

عندما يبدأ المستخدم معاملة على بلوكتشين، يتم بثها أولاً إلى الشبكة وإدخالها إلى mempool. ويقوم المُعدنون (في سلاسل إثبات العمل) أو المدققين (في سلاسل إثبات الحصة) بتحديد المعاملات من مجموعة المذكرات لتضمينها في الكتلة التالية التي يحاولون إضافتها إلى بلوكتشين. غالبًا ما تتضمن عملية الاختيار تحديد أولويات المعاملات ذات الرسوم الأعلى لتحفيز عمال المناجم أو المدققين. تظل المعاملات في ملف المذكرات حتى يتم تضمينها في الكتلة أو إزالتها في حالة انتهاء صلاحيتها أو اعتبارها غير صالحة.

يمكن أن يختلف حجم mempool ومستوى الازدحام اعتمادًا على حجم المعاملات وسعة الشبكة وتوافر مساحة الكتلة. خلال فترات ارتفاع الطلب أو موارد الشبكة المحدودة، يمكن أن تصبح مجموعة المذكرات مزدحمة، مما يؤدي إلى أوقات تأكيد أطول وربما رسوم معاملات أعلى. يقوم عمال المناجم والمدققون بتحديد أولويات المعاملات بناءً على عوامل مختلفة، بما في ذلك رسوم المعاملات، لتحسين إيراداتهم وزيادة كفاءة الشبكة إلى أقصى حد.

كتل المرشحين

الكتل المرشحة، والمعروفة أيضًا باسم الكتل المقترحة، هي الكتل التي يقترح المُعدنون (في سلاسل إثبات العمل) أو المدققين (في سلاسل إثبات الحصة) إضافتها إلى بلوكتشين. تحتوي هذه الكتل على مجموعة من المعاملات غير المؤكدة التي تم بثها إلى الشبكة ولكن لم يتم تضمينها بعد في blockchain.

وعندما يتم اقتراح كتلة مرشحة، فإنها تخضع لعملية التحقق وفقًا لآلية الإجماع الخاصة ببلوكتشين. في أنظمة إثبات العمل مثل بيتكوين، يتنافس المُعدنون على حل لغز رياضي معقد، وأول مُعدِّن يحله بنجاح يحصل على إضافة الكتلة المرشحة إلى بلوكتشين. في أنظمة إثبات الحصة مثل إيثريوم ٢.٠، يتم اختيار المدققين عشوائيًا لاقتراح الكتل المرشحة، والتي يتم التصديق عليها بعد ذلك من قبل المدققين الآخرين.

تحتوي الكتل المرشحة على معاملات غير مؤكدة وتعمل كدولة مؤقتة قبل أن تصبح كتلًا مؤكدة. وبمجرد حصول الكتلة المرشحة على التحقق الكافي وإضافتها إلى بلوكتشين، تعتبر المعاملات المضمنة في تلك الكتلة مؤكدة. ومع ذلك، من المهم ملاحظة أنه في شبكات بلوكتشين ذات وقت التأكيد الأطول، لا يزال من الممكن تعدين الكتل المتنافسة خلال هذه الفترة، مما قد يؤدي إلى حدوث شوكات مؤقتة أو كتل معزولة.

النهائية

تشير النهاية في بلوكتشين إلى الحالة التي تصبح فيها المعاملة أو العملية غير قابلة للإلغاء ولا يمكن تغييرها أو عكسها. بمجرد أن تصل المعاملة إلى النهاية، يتم تسجيلها بشكل دائم على بلوكتشين وتصبح جزءًا ثابتًا من سجل المعاملات.

يختلف مفهوم النهاية قليلاً بين شبكات blockchain المختلفة. في بلوكشين بيتكوين، على سبيل المثال، يتم بث المعاملات إلى الشبكة وإضافتها إلى mempool. يقوم عمال المناجم باختيار المعاملات من mempool وإدراجها في الكتل المضافة إلى blockchain. وفي حين يتم تأكيد هذه المعاملات، يمكن تعدين الكتل المتنافسة، مما يتسبب في حدوث انقسامات مؤقتة. ولتحقيق مستوى أعلى من الثقة في النهاية، يوصى بانتظار إضافة كتل إضافية فوق الكتلة التي تحتوي على المعاملة. عادةً ما تكون ست كتل إضافية كافية لاعتبار معاملة بيتكوين «نهائية».

وفي إيثريوم وبعض سلاسل بلوكتشين الأخرى ذات أوقات الكتل الأقصر، قد يوصى بعدد أكبر من التأكيدات لتحقيق مستوى مماثل من الثقة في النهاية. وقد انتقلت إيثريوم إلى آلية إجماع لإثبات الحصة، حيث يشهد المدققون على صحة الكتل. بمجرد أن تتلقى الكتلة ما يكفي من الشهادات، فإنها تنتقل من كتلة مرشحة إلى كتلة مؤكدة، مما يوفر مستوى أعلى من النهائية.

تعد النهاية جانبًا مهمًا من تقنية blockchain، مما يضمن سلامة وثبات المعاملات والبيانات المسجلة على blockchain. إنه يمنح المستخدمين الثقة بأنه بمجرد تأكيد المعاملة وتحقيق النهاية، لا يمكن عكسها أو العبث بها.

مبدأ أطول سلسلة

يعد مبدأ السلسلة الأطول مفهومًا أساسيًا في تقنية blockchain. وهي تشير إلى القاعدة التي تنص على أن الإصدار الصحيح من بلوكتشين هو الإصدار الذي يحتوي على أطول سلسلة من الكتل، ويمثل العمل الحسابي الأكثر تراكمًا.

في شبكة بلوكتشين اللامركزية، قد يقوم العديد من عمال المناجم أو المدققين بإنشاء كتل صالحة جديدة في وقت واحد. ويمكن أن يؤدي ذلك إلى حدوث شوكات مؤقتة، حيث توجد فروع مختلفة من بلوكتشين. ومع ذلك، تتقارب الشبكة في نهاية المطاف على بلوكشين واحد صالح وفقًا لمبدأ السلسلة الأطول.

وفقًا لهذا المبدأ، تختار العقد في الشبكة دائمًا السلسلة ذات الأعمال الحسابية الأكثر تراكمًا كسلسلة صالحة. يخصص عمال المناجم أو المدققون القوة الحسابية لتوسيع السلسلة، مما يجعلها أطول. ونتيجة لذلك، يتم تجاهل الفروع الأقصر، والتي غالبًا ما تسمى الكتل اليتيمة أو القديمة، ويتم إرجاع معاملاتها إلى mempool لتضمينها في السلسلة الصالحة.

يضمن مبدأ السلسلة الأطول الإجماع والأمان في شبكة blockchain. فهي تساعد في الحفاظ على سلامة بلوكتشين من خلال اختيار الإصدار الأكثر موثوقية من الناحية الحسابية كسلسلة موثوقة، وتوفير سجل واضح ومتفق عليه للمعاملات، ومنع الهجمات المحتملة أو التلاعب.

ما الذي يسبب ازدحام شبكة بلوكتشين؟

يحدث ازدحام شبكة Blockchain عندما يتجاوز عدد المعاملات المقدمة إلى الشبكة قدرتها على المعالجة. هناك عدة عوامل تساهم في الازدحام، وبعضها مدرج أدناه. وتؤدي هذه العوامل مجتمعة إلى إجهاد شبكات بلوكتشين، مما يؤدي إلى تأخر التأكيدات وانخفاض الكفاءة. تتطلب معالجة الازدحام تنفيذ الحلول التي تعزز قابلية تطوير الشبكة وتحسين حجم الكتلة وتحسين معدل نقل المعاملات.

زيادة الطلب

تؤدي عمليات إرسال المعاملات المتزايدة إلى إرباك الشبكة، مما يتسبب في تراكم المعاملات غير المؤكدة في مجموعة المذكرات. يمكن أن تؤدي تقلبات الأسعار ودورات التبني الجماعي إلى ارتفاع حاد في أنشطة المعاملات.

حجم الكتلة الصغيرة

لكل بلوكشين حد أقصى لحجم الكتلة، مما يحد من عدد المعاملات التي يمكن تضمينها. على سبيل المثال، كان حجم الكتلة الأصلي لبيتكوين 1 ميغا بايت، ولكن الترقيات مثل Segreted Witness (SegWit) رفعتها إلى حوالي 4 ميغابايت. إذا تجاوزت المعاملات هذا الحد، فسيحدث ازدحام.

أوقات الحظر البطيئة

يشير وقت الحظر إلى الفاصل الزمني بين إضافة كتل جديدة إلى بلوكشين. على سبيل المثال، تضيف بيتكوين كتلة كل 10 دقائق. عندما يتجاوز إنشاء المعاملات إضافة الكتلة، تتراكم نماذج المعاملات، مما يساهم في الازدحام.

تاريخ ازدحام شبكة Blockchain: بعض الأمثلة

ازدحام شبكة بيتكوين (2017)

خلال ذروة شعبية بيتكوين في أواخر عام 2017 وأوائل عام 2018، شهدت الشبكة ازدحامًا كبيرًا. أدت الزيادة في أنشطة المعاملات إلى عدد كبير من المعاملات غير المؤكدة ورسوم المعاملات المرتفعة. في مرحلة ما، وصل متوسط رسوم المعاملات إلى أكثر من 50 دولارًا، مما يسلط الضوء على تحديات قابلية التوسع وسعة الشبكة.

ازدحام شبكة إيثريوم (2017)

في عام 2017، واجهت شبكة إيثريوم ازدحامًا بسبب النجاح الفيروسي لمشروع «CryptoKitties». تسببت شعبية تربية القطط الرقمية وتداولها على بلوكتشين إيثريوم في زيادة كبيرة في المعاملات، مما أدى إلى أوقات تأكيد أبطأ ورسوم أعلى.

ازدحام رموز BRC-20 على البيتكوين (2023)

في ربيع عام 2023، شهدت شبكة بيتكوين ازدحامًا بسبب زيادة أنشطة المعاملات المتعلقة برموز BRC-20. أدت زيادة المعاملات إلى اختناق في المذكرات، مما تسبب في ارتفاع المعاملات المعلقة والرسوم بشكل كبير. في مرحلة ما، تم تسجيل ما يقرب من 400,000 معاملة غير مؤكدة، مما أدى إلى تأخيرات كبيرة وزيادة كبيرة في رسوم المعاملات.

حلول لازدحام شبكة بلوكتشين

للتخفيف من ازدحام شبكة بلوكتشين، يمكن النظر في العديد من الحلول، لكل منها إيجابيات وسلبيات:

زيادة حجم الكتلة

يسمح تكبير حجم الكتلة بتضمين المزيد من المعاملات، مما يعزز إنتاجية الشبكة. ومع ذلك، تستغرق الكتل الأكبر وقتًا أطول للنشر وتتطلب المزيد من التخزين، مما قد يؤدي إلى مخاطر المركزية.

تقليل وقت المكعبات

يؤدي تقليل الفاصل الزمني بين إضافات الكتل إلى تسريع معالجة المعاملات. ومع ذلك، يمكن أن تؤدي أوقات الحظر الأقصر إلى زيادة الكتل المعزولة وتعريض الأمان للخطر.

حلول الطبقة الثانية

تتيح البروتوكولات خارج السلسلة مثل شبكة Lightning Network الخاصة بـ Bitcoin و Ethereum Plasma المعاملات بشكل أسرع من خلال معالجتها خارج سلسلة الكتل الرئيسية. تعمل هذه الحلول على تحسين قابلية التوسع ولكنها تقدم اعتبارات التعقيد والأمان.

تقسيم

يمكن أن يؤدي تقسيم blockchain إلى أجزاء أصغر قادرة على معالجة المعاملات بشكل مستقل إلى زيادة سعة الشبكة بشكل كبير. ومع ذلك، تضيف التجزئة التعقيد والتحديات الأمنية.

الاستنتاج

يعد ازدحام شبكة Blockchain مشكلة حرجة تنشأ عندما يتجاوز عدد المعاملات قدرة المعالجة لشبكة blockchain. يمكن أن يؤدي هذا الازدحام إلى تأخير تأكيدات المعاملات، وارتفاع رسوم المعاملات، وتجربة المستخدم المتدهورة، مما قد يعيق اعتماد شبكات بلوكتشين وسهولة استخدامها.

يتم استكشاف وتنفيذ العديد من الحلول للتخفيف من هذا الازدحام. ويشمل ذلك زيادة حجم الكتلة وتقليل وقت الكتلة وتنفيذ حلول الطبقة الثانية واستكشاف التجزئة. ولكل من هذه الحلول مزاياه وتحدياته، ويعتمد اختيار الحل على المتطلبات والقيود المحددة لشبكة بلوكتشين.

في حين أن ازدحام شبكة بلوكتشين يشكل تحديات كبيرة، فإنه يدفع أيضًا الابتكار في مجال بلوكتشين. ومع نضوج التكنولوجيا وتطوير حلول أكثر كفاءة، نتوقع أن تصبح شبكات بلوكتشين أكثر قابلية للتطوير والكفاءة، مما يعزز إمكاناتها لإحداث ثورة في مختلف قطاعات اقتصادنا.