عندما تصل شبكات البلوكتشين إلى نقطة الانهيار: فهم تراكم المعاملات

عندما يتسرع عدد كبير من المستخدمين لإجراء المعاملات في نفس الوقت، تواجه أنظمة البلوكتشين تحديًا أساسيًا: تتصادم بنيتها الثابتة للمعالجة مع الطلب المتزايد. هذه هي القضية الأساسية وراء تشبع الشبكة - ظاهرة أصبحت مرئية بشكل متزايد مع توسع اعتماد العملات المشفرة.

تشريح شبكة مسدودة

لفهم سبب معاناة سلاسل الكتل تحت الأحمال، نحتاج إلى فحص كيفية معالجتها للمعاملات. تعمل سلسلة الكتل كسلسلة من الكتل المترابطة، حيث تسجل كل منها بيانات المعاملات عبر شبكة لامركزية من العقد. كل كتلة دائمة ومؤمنة بواسطة توافق تشفيري—لكن هنا القيد: تمتلك كل سلسلة كتل حدودًا معمارية داخلية بشأن كمية البيانات التي يمكنها معالجتها في إطار زمني معين.

غرفة الانتظار: حيث تتجمع المعاملات في طابور

عندما تبث معاملة على شبكة مثل البيتكوين، لا يتم تسويتها على السلسلة على الفور. بدلاً من ذلك، تدخل في مساحة احتجاز تُسمى ميمبول (ذاكرة الميمبول)—وهي في الأساس منطقة تجهيز تتجمع فيها المعاملات غير المؤكدة. يعكس حجم الميمبول صحة الشبكة بشكل مباشر: ميمبول صغير وفعال يشير إلى تدفق سلس للمعاملات، بينما الميمبول المتضخم يشير إلى مشاكل قادمة.

الكتل المقترحة والطريق إلى النهائية

يجمع المعدنون أو المدققون المعاملات المعلقة من الذاكرة المؤقتة ويجمعونها في كتل مرشحة - إضافات مقترحة للسلسلة في انتظار موافقة الإجماع. في نظام إثبات العمل الخاص ببيتكوين، يتسابق المعدنون لحل الألغاز الحسابية؛ الفائز يضيف كتلته ويطالب بالمكافآت. بدلاً من ذلك، يقوم نموذج إثبات الحصة الخاص بإيثريوم باختيار المدققين عشوائياً لاقتراح الكتل، مع قيام مدققين آخرين بالتصديق على صلاحيتها.

الحتمية—النقطة التي يصبح فيها المعاملة غير قابلة للتغيير وغير قابلة للإلغاء—تحتاج إلى وقت لتحقيقها. تتطلب معاملات البيتكوين عادةً ستة كتل إضافية بعد إدراجها لتعتبر نهائية حقًا. يحدث هذا التأخير لأن الانقسامات المؤقتة في الشبكة يمكن أن تحدث عندما ينتج عمال المناجم كتل متنافسة في نفس الوقت. مبدأ “السلسلة الأطول” يحل هذه الانقسامات: النسخة التي تحتوي على أكبر قدر من العمل الحاسوبي المستثمَر تصبح السلسلة الصالحة، بينما تعيد الكتل اليتيمة على السلاسل الأقصر معاملاتها إلى الذاكرة المؤقتة.

لماذا تصبح الشبكات مزدحمة

تظهر تشبع الشبكة نتيجة عدم التوافق بين العرض والطلب في قدرة معالجة المعاملات.

زيادة الطلب: الارتفاعات المفاجئة في نشاط المستخدمين - المدفوعة بتقلبات الأسعار، أو إطلاق الرموز، أو موجات التبني - يمكن أن تؤدي إلى تجاوز سعة الشبكة. في ربيع عام 2023، شهد البيتكوين ازدحامًا شديدًا عندما أدى إصدار رموز BRC-20 إلى حدوث موجة ضخمة من المعاملات. حيث تم حظر ما يقرب من 400,000 معاملة غير مؤكدة في وقت واحد، مع ارتفاع الرسوم بأكثر من 300% في غضون أسابيع قليلة.

القيود المعمارية: تم تصميم البيتكوين بحد حجم كتلة قدره 1 ميجابايت. على الرغم من أن ترقية 2017 SegreGated Witness (SegWit) زادت السعة النظرية إلى حوالي 4 ميجابايت، إلا أن هذا لا يزال يمثل عنق زجاجة خلال ذروة الطلب. وقت الكتلة - مدى تكرار إضافة كتل جديدة - له أهمية أيضاً: ينتج البيتكوين كتل كل ~10 دقائق، مما يخلق سقفاً للإنتاج.

العملات المشتقة وتأثيرات الشبكة: عندما تنقسم شبكات البلوكشين أو عندما تظهر معايير رموز جديدة على سلاسل موجودة، يمكن أن تؤدي إلى تفتت النشاط أو خلق مشاكل تنسيق مؤقتة تزيد من الازدحام عبر النظام البيئي الأوسع. تتطلب مصالح متنافسة متعددة في نفس الوقت موارد الشبكة، مما يزيد من الاختناقات.

الأثر الواقعي

عندما يحدث التشبع، تت ripple العواقب في جميع أنحاء النظام البيئي بأكمله:

الرسوم المتزايدة: يقوم المعدّنون بإعطاء الأولوية للمعاملات ذات الرسوم العالية. خلال ارتفاع بيتكوين في 2017-2018، تجاوزت الرسوم المتوسطة للمعاملات 50 دولارًا. يجب على المستخدمين الذين يتنافسون على مساحة الكتلة دفع رسوم إضافية، مما يجعل المعاملات الصغيرة غير مجدية اقتصاديًا.

تأخيرات التأكيد: يمكن أن تبقى المعاملات غير مؤكدة لساعات أو أيام أو لفترة أطول. هذه الحالة من عدم اليقين تدمر ثقة المستخدمين وتضر بالجدوى العملية للشبكة كنظام دفع.

مخاطر تدهور التجربة والاعتماد: الأداء الضعيف يدفع المستخدمين بعيدًا ويقوض القيمة المقترحة للبلوكشين كطبقة تسوية، لا سيما للمعاملات الفورية.

تعزيز الأمان: تزايد نوافذ التأكيد الأطول يزيد من تعرض هجمات الإنفاق المزدوج وضغوط المركزية - الرسوم العالية قد تركز قوة التعدين في العمليات الصناعية المربحة.

نقاط تاريخية مثيرة للاهتمام

ظاهرة CryptoKitties في إيثيريوم في عام 2017 أظهرت كيف يمكن حتى التطبيقات المتخصصة أن تعطل شبكة رئيسية. أضاف ازدهار DeFi طبقة أخرى من الضغط على الازدحام من خلال ارتفاع أسعار الغاز. تبرز هذه الأحداث أن أي بلوكتشين - وليس فقط بيتكوين أو إيثيريوم - يمكن أن يتعرض للاكتفاء، على الرغم من أن الشبكات الكبرى تجذب المزيد من الانتباه بسبب أهميتها النظامية.

الطريق إلى الأمام: حلول التوسع

اقترحت الصناعة عدة نهج، كل منها له مزايا وعيوب:

كتل أكبر: زيادة الإنتاجية لكل كتلة، ولكن زيادة سرعة الانتشار تؤدي إلى زيادة مخاطر الانقسام ومتطلبات التخزين - مما قد يؤدي إلى مركزية تشغيل العقد.

أوقات الكتل الأسرع: تضمين المعاملات بشكل أسرع، ولكن بمعدلات يتيمة أعلى وتنازلات في الأمان.

بروتوكولات الطبقة الثانية: الحلول خارج السلسلة مثل شبكة Lightning الخاصة ببيتكوين و Plasma الخاصة بإيثريوم تجمع المعاملات خارج السلسلة، مع تسوية النهائية على السلسلة. تأتي مكاسب قابلية التوسع مع تعقيد التنفيذ واعتبارات أمنية جديدة.

تقسيم: تقسيم blockchain إلى مسارات معالجة متوازية يضاعف السعة، ولكنه يقدم تعقيدًا هيكليًا ونقاط أمان جديدة.

ترقيات الإجماع: إجماع إثبات الحصة ( كما اعتمدت إيثريوم في 2022) تحقق عمومًا إنهاء أسرع من إثبات العمل، مما يوفر تخفيفًا تدريجيًا دون الحاجة إلى تعديل هيكلي.

النظر إلى الأمام

بينما تقترب تقنية blockchain من الاعتماد السائد، ستظل الازدحامات الشبكية اعتبارًا حاسمًا. إن القدرة على معالجة أحجام المعاملات العالية بكفاءة مع الحفاظ على اللامركزية والأمان تحدد ما إذا كانت هذه الأنظمة يمكن أن تعمل كطبقات خدمات حقيقية للنشاط المالي اليومي. تعكس التطورات المستمرة في أبحاث التوسع اعتراف الصناعة بأن هذه التحديات يجب أن تحل من أجل الاستدامة على المدى الطويل.