ازدحام شبکه (Network Congestion) چیست؟

در دنیای امروز، بلاک چین به عنوان یکی از پیشروترین فناوری‌های نوین، توجه بسیاری را به خود جلب کرده است. این فناوری با ارائه یک سیستم توزیع شده و غیرمتمرکز، امکان ثبت و تبادل داده‌ها و تراکنش‌ها را به صورت امن و شفاف فراهم می‌کند. با این حال، یکی از چالش‌های عمده‌ای که بلاک چین‌ها با آن مواجه هستند، مسئله تراکم شبکه یا ازدحام بلاک چین است.
ازدحام شبکه زمانی رخ می‌دهد که تعداد زیادی از تراکنش‌ها به طور همزمان به شبکه ارسال می‌شوند و منابع محدود شبکه نمی‌توانند به سرعت و کارایی لازم این تراکنش‌ها را پردازش کنند. نتیجه این وضعیت، افزایش زمان تأیید تراکنش‌ها و بالا رفتن کارمزدهای تراکنش‌ها است که می‌تواند تجربه کاربری را تحت تأثیر قرار دهد و منجر به کاهش پذیرش عمومی این فناوری شود. هدف این مقاله از بلاگ کیف پول من بررسی جامع دلایل و پیامدهای ازدحام شبکه بلاک چین و ارزیابی راه‌حل‌های موجود برای کاهش این تراکم است.

ازدحام شبکه (Network Congestion) چیست؟

ازدحام شبکه بلاک چین به وضعیتی اشاره دارد که در آن تعداد زیادی از تراکنش‌ها به طور همزمان در شبکه بلاک چین ارسال می‌شوند، به طوری که ظرفیت پردازش تراکنش‌ها توسط شبکه نمی‌تواند به سرعت کافی پاسخگوی آن‌ها باشد. این وضعیت می‌تواند موجب تأخیر در تأیید تراکنش‌ها و افزایش هزینه‌های مربوط به کارمزد تراکنش‌ها شود.
در بلاک چین‌هایی مانند بیت‌کوین و بلاک چین اتریوم، هر بلاک دارای ظرفیت محدودی برای تعداد تراکنش‌هایی است که می‌تواند پردازش کند. بنابراین، وقتی تعداد زیادی تراکنش به طور همزمان ارسال می‌شود، تراکنش‌ها در صف منتظر می‌مانند تا در بلاک‌های بعدی قرار گیرند. این موضوع می‌تواند زمان تأیید تراکنش‌ها را به طور قابل توجهی افزایش دهد.
ازدحام شبکه معمولاً در زمان‌های اوج فعالیت، مانند هنگام رونق بازار یا هنگام راه‌اندازی پروژه‌های جدید، رخ می‌دهد. برای مقابله با این مشکل، برخی از شبکه‌های بلاک چین به دنبال راه‌حل‌هایی مانند افزایش ظرفیت بلاک، بهبود الگوریتم‌های اجماع، و استفاده از فناوری‌های لایه دوم مانند شبکه لایتنینگ (Lightning Network) هستند. در کل، ازدحام شبکه بلاک چین می‌تواند تأثیرات منفی بر کارایی و هزینه‌های استفاده از شبکه داشته باشد و به همین دلیل، یافتن راه‌حل‌هایی برای افزایش کارایی و کاهش ازدحام از موضوعات مهم در توسعه فناوری بلاک چین است.

دلایل ازدحام شبکه بلاک چین چیست؟

ازدحام شبکه بلاک چین می‌تواند به چندین دلیل رخ دهد که به افزایش تقاضا، اندازه و زمان ایجاد بلوک‌ها مرتبط است. به طور خلاصه، دلایل اصلی ازدحام شبکه بلاک چین عبارتند از:

1. افزایش تقاضا:

وقتی تعداد زیادی از کاربران به طور همزمان تراکنش‌های خود را به شبکه ارسال می‌کنند، تقاضا برای پردازش تراکنش‌ها افزایش می‌یابد. این افزایش تقاضا می‌تواند ناشی از عوامل مختلفی باشد، از جمله:
   

• رونق بازار ارزهای دیجیتال 
• رویدادهای خاص مانند ICOها یا Airdropها
• افزایش سرمایه‌گذاری و معاملات

2. اندازه بلوک:

هر بلاک در یک بلاک چین دارای ظرفیت محدودی برای تعداد تراکنش‌هایی است که می‌تواند پردازش کند. به عنوان مثال، در بلاک چین بیت‌کوین، اندازه هر بلاک حدود 1 مگابایت است. اگر تعداد تراکنش‌ها از ظرفیت بلاک‌ها بیشتر شود، تراکنش‌ها در صف انتظار قرار می‌گیرند تا در بلاک‌های بعدی قرار داده شوند، که این موضوع به تأخیر در تأیید تراکنش‌ها منجر می‌شود.

3. زمان ایجاد بلوک:

زمان ایجاد هر بلاک نیز می‌تواند بر ازدحام شبکه تأثیر بگذارد. برای مثال، در بلاک چین بیت‌کوین، میانگین زمان ایجاد هر بلاک حدود 10 دقیقه است. اگر این زمان ثابت باشد و تقاضا برای تراکنش‌ها افزایش یابد، تعداد تراکنش‌های منتظر در صف افزایش می‌یابد. در بلاک چین‌هایی مانند اتریوم، زمان ایجاد هر بلاک کوتاه‌تر است (حدود 15 ثانیه)، اما باز هم افزایش شدید تقاضا می‌تواند منجر به ازدحام شود.

در مجموع، افزایش تقاضابرای تراکنش‌ها، ظرفیت محدود بلاک‌هاو زمان نسبتاً طولانی ایجاد بلاک‌هامی‌توانند به طور مستقیم به ازدحام شبکه بلاک چین منجر شوند. توسعه‌دهندگان بلاک چین همواره به دنبال راه‌حل‌هایی برای بهبود مقیاس‌پذیری و کاهش ازدحام هستند، مانند افزایش اندازه بلوک‌ها، بهبود الگوریتم‌های اجماع، و پیاده‌سازی راه‌حل‌های لایه دوم مانند شبکه لایتنینگ.

ازدحام شبکه چه پیامدهایی را به همراه دارد؟

ازدحام شبکه بلاک چین می‌تواند پیامدهای متعددی داشته باشد که مستقیماً بر ویژگی‌های کلیدی مانند مقیاس‌پذیری، سرعت و کارمزد تراکنش‌ها تأثیر می‌گذارد. در ادامه، به برخی از پیامدهای عمده ازدحام شبکه اشاره می‌کنیم:

1. افزایش زمان تأیید تراکنش‌ها:

در شرایط ازدحام، تعداد زیادی از تراکنش‌ها در صف انتظار برای تأیید قرار می‌گیرند. این موضوع می‌تواند به طور قابل توجهی زمان لازم برای تأیید تراکنش‌ها را افزایش دهد و باعث تأخیر در انجام تراکنش‌ها شود.

2. افزایش کارمزد تراکنش‌ها:

 وقتی شبکه شلوغ می‌شود، کاربران برای اطمینان از اینکه تراکنش‌هایشان سریع‌تر تأیید شود، ممکن است کارمزدهای بیشتری پیشنهاد دهند. این رقابت برای قرار گرفتن در بلاک‌های بعدی می‌تواند به افزایش کارمزد تراکنش‌ها منجر شود و استفاده از شبکه را برای کاربران گران‌تر کند.

3. کاهش مقیاس‌پذیری:

  ازدحام شبکه نشان‌دهنده محدودیت‌های مقیاس‌پذیری یک بلاک چین است. اگر شبکه نتواند به طور کارآمد تعداد زیادی از تراکنش‌ها را در زمان کوتاه پردازش کند، این موضوع می‌تواند مانعی برای پذیرش گسترده‌تر و استفاده‌های بزرگ‌تر مانند پرداخت‌های خرد یا قراردادهای هوشمند پیچیده باشد.

4. تجربه کاربری نامطلوب:

تأخیر در تأیید تراکنش‌ها و افزایش کارمزدها می‌تواند تجربه کاربری را تحت تأثیر قرار دهد. کاربران ممکن است از استفاده از شبکه خسته شوند و به دنبال گزینه‌های دیگر با کارایی بهتر و هزینه‌های کمتر بگردند.

5. کاهش امنیت:

در برخی موارد، ازدحام شبکه می‌تواند به کاهش امنیت منجر شود. برای مثال، افزایش زمان تأیید تراکنش‌ها ممکن است فرصت‌هایی برای حملات دو بار خرج کردن (double spending) ایجاد کند.

6. اختلال در عملکرد قراردادهای هوشمند:

در بلاک چین‌هایی که از قراردادهای هوشمند پشتیبانی می‌کنند، ازدحام شبکه می‌تواند اجرای قراردادهای هوشمند را نیز تحت تأثیر قرار دهد. این موضوع می‌تواند به تأخیر در اجرای قراردادها و افزایش هزینه‌های گس (Gas) منجر شود.

ازدحام شبکه بیت کوین (BTC)

ازدحام شبکه بیت کوین (BTC) در طول سال‌ها چندین بار رخ داده و تأثیرات مختلفی بر عملکرد و تجربه کاربری این شبکه داشته است.
با افزایش آگاهی عمومی و پذیرش بیشتر بیت کوین، تعداد تراکنش‌ها به تدریج افزایش یافت. در سال‌های 2013 و 2014، اولین نشانه‌های ازدحام شبکه مشاهده شد، اما مشکلات به طور موقت و پراکنده بودند. در اواخر سال 2016 و اوایل 2017، با رشد سریع بازار ارزهای دیجیتال، شبکه بیت کوین به طور مکرر با ازدحام مواجه شد. در این دوره، زمان تأیید تراکنش‌ها و کارمزدهای تراکنش‌ها به طور قابل‌توجهی افزایش یافت.
در سال 2017، ازدحام شبکه بیت کوین به اوج خود رسید. تعداد تراکنش‌های در انتظار در ممپول (Mempool) به شدت افزایش یافت و کاربران مجبور شدند کارمزدهای بسیار بالایی برای تأیید سریع‌تر تراکنش‌هایشان بپردازند. در دسامبر 2017، کارمزدهای تراکنش‌ها به اوج خود رسید و برخی کاربران مجبور شدند بیش از 50 دلار برای یک تراکنش ساده بپردازند. این بحران باعث شد که جامعه بیت کوین به طور جدی به مسئله مقیاس‌پذیری بپردازد.
به طور کلی، ازدحام شبکه بیت کوین نشان‌دهنده محدودیت‌های مقیاس‌پذیری این بلاک چین است و توسعه‌دهندگان به طور مداوم به دنبال راه‌حل‌هایی برای بهبود کارایی و کاهش مشکلات ازدحام هستند.

چگونه می‌توان تراکم شبکه را کاهش داد؟

کاهش تراکم شبکه بلاک چین، از جمله شبکه‌های بیت کوین و اتریوم، نیازمند بهبودهای فنی و راه‌حل‌های مقیاس‌پذیری است. در زیر به برخی از روش‌های کاهش تراکم شبکه اشاره می‌کنیم:

1. افزایش اندازه بلاک:

یکی از راه‌حل‌های مستقیم برای کاهش تراکم شبکه، افزایش اندازه بلاک‌ها است. این کار به شبکه اجازه می‌دهد تا تعداد بیشتری از تراکنش‌ها را در هر بلاک جای دهد. مثال بارز این روش، فورک بیت کوین کش (Bitcoin Cash) بود که اندازه بلاک‌ها را به 8 مگابایت افزایش داد.

2. بهبود الگوریتم‌های اجماع:

تغییر یا بهبود الگوریتم‌های اجماع مانند انتقال از الگوریتم اثبات کار (PoW) به اثبات سهام (PoS) می‌تواند به کاهش تراکم شبکه کمک کند. اتریوم 2.0 با استفاده از PoS به جای PoW تلاش دارد تا کارایی شبکه را افزایش دهد و تراکم را کاهش دهد.

3. استفاده از راه‌حل‌های لایه دوم:

راه‌حل‌های لایه دوم مانند شبکه لایتنینگ (Lightning Network) برای بیت کوین و رول‌آپ‌ها (Rollups) برای اتریوم، تراکنش‌ها را خارج از زنجیره اصلی پردازش می‌کنند و تنها نتایج نهایی را به زنجیره اصلی ارسال می‌کنند. این روش می‌تواند به طور قابل‌توجهی بار شبکه اصلی را کاهش دهد.

4. بهینه‌سازی قراردادهای هوشمند:

بهینه‌سازی و بهبود کارایی قراردادهای هوشمند می‌تواند به کاهش هزینه‌های گس و افزایش سرعت پردازش تراکنش‌ها کمک کند. توسعه‌دهندگان می‌توانند با نوشتن کدهای کارآمدتر و استفاده از الگوهای بهینه، مصرف منابع را کاهش دهند.

5. استفاده از شاردینگ:

شاردینگ (Sharding) روشی است که در آن بلاک چین به بخش‌های کوچکتر تقسیم می‌شود و هر بخش می‌تواند به طور مستقل تراکنش‌ها را پردازش کند. این روش می‌تواند به طور قابل‌توجهی ظرفیت پردازش شبکه را افزایش دهد. اتریوم 2.0 نیز از شاردینگ به عنوان یکی از راه‌حل‌های مقیاس‌پذیری استفاده می‌کند.

6. به‌روزرسانی پروتکل‌ها:

به‌روزرسانی پروتکل‌ها و اجرای بهبودهایی مانند سگویت (Segregated Witness) در بیت کوین، که به کاهش حجم تراکنش‌ها و افزایش کارایی شبکه کمک کرد، می‌تواند به کاهش تراکم کمک کند.

7. کاهش کارمزدهای گس:

تغییر در مدل کارمزدهای گس، مانند معرفی EIP-1559 در اتریوم، که ساختار کارمزدها را بهینه‌سازی می‌کند و به تعادل عرضه و تقاضا کمک می‌کند، می‌تواند به کاهش تراکم شبکه کمک کند.

8. تشویق به استفاده از زمان‌های کم‌تراکم:

تشویق کاربران به انجام تراکنش‌ها در زمان‌هایی که شبکه کمتر شلوغ است، می‌تواند به توزیع بهتر تراکنش‌ها در طول زمان و کاهش تراکم کمک کند.

9. استفاده از راه‌حل‌های خارج از زنجیره:

راه‌حل‌های خارج از زنجیره (Off-chain) مانند کانال‌های پرداخت و شبکه‌های جانبی (Sidechains) می‌توانند بار شبکه اصلی را کاهش دهند. این راه‌حل‌ها تراکنش‌ها را خارج از زنجیره اصلی پردازش می‌کنند و تنها نتایج نهایی را به زنجیره اصلی ارسال می‌کنند.

به طور کلی، کاهش تراکم شبکه نیازمند ترکیبی از بهبودهای فنی، تغییر در پروتکل‌ها و آموزش کاربران است تا بتوان به کارایی بهتر و تجربه کاربری مطلوب‌تری دست یافت.

سخن پایانی:

در پایان باید گفت، تراکم شبکه یا ازدحام بلاک چین یکی از چالش‌های اساسی و مداوم در حوزه فناوری بلاک چین است. با افزایش پذیرش و استفاده از ارزهای دیجیتال و قراردادهای هوشمند، نیاز به راه‌حل‌های مقیاس‌پذیری و بهبودهای فنی بیشتر احساس می‌شود.
ازدحام شبکه می‌تواند به تأخیر در تأیید تراکنش‌ها و افزایش کارمزدها منجر شود، که این موضوع تجربه کاربری را تحت تأثیر قرار می‌دهد و ممکن است مانعی برای پذیرش گسترده‌تر این فناوری باشد. با این حال، جامعه توسعه‌دهندگان و متخصصان بلاک چین به طور مداوم در حال تحقیق و پیاده‌سازی راه‌حل‌های نوین برای مقابله با این چالش هستند.
راه‌حل‌هایی مانند افزایش اندازه بلاک، استفاده از شاردینگ، به‌روزرسانی پروتکل‌ها، و توسعه راه‌حل‌های لایه دوم، همگی گام‌هایی مهم در جهت کاهش تراکم شبکه و بهبود کارایی بلاک چین‌ها هستند. همچنین، آموزش و آگاهی‌بخشی به کاربران برای استفاده بهینه از شبکه و تراکنش‌ها در زمان‌های کم‌تراکم می‌تواند به توزیع بهتر بار شبکه کمک کند.
در نهایت، موفقیت در کاهش تراکم شبکه به همکاری و نوآوری مستمر جامعه بلاک چین بستگی دارد. با پیشرفت‌های مستمر و پیاده‌سازی راه‌حل‌های جدید، می‌توان امیدوار بود که بلاک چین‌ها بتوانند به مقیاس‌پذیری بهتری دست یابند و تجربه کاربری بهتری را برای کاربران فراهم کنند.