Tắc nghẽn mạng Blockchain là gì?

Sự tắc nghẽn mạng chuỗi khối xảy ra khi số lượng giao dịch được gửi tới mạng chuỗi khối vượt quá khả năng xử lý của nó. Sự tắc nghẽn này dẫn đến việc xác nhận giao dịch bị trì hoãn và phí giao dịch cao hơn. Nó ảnh hưởng đến trải nghiệm người dùng và có thể cản trở khả năng sử dụng và áp dụng mạng blockchain. Các loại tiền điện tử phổ biến như Bitcoin và Ethereum đã từng trải qua các sự kiện tắc nghẽn trong quá khứ, dẫn đến sự chậm trễ đáng kể và phí tăng cao.

Sự tắc nghẽn mạng Blockchain xảy ra như thế nào?

Sự tắc nghẽn mạng blockchain xảy ra khi số lượng giao dịch vượt quá khả năng của mạng. Các giao dịch sẽ vào mempool, khu vực chờ trước khi xác nhận. Các yếu tố như nhu cầu tăng, kích thước khối nhỏ và thời gian khối chậm góp phần gây ra tắc nghẽn. Điều này dẫn đến việc xác nhận bị trì hoãn, phí cao hơn và khả năng mở rộng giảm. Các giải pháp bao gồm tăng kích thước khối, giảm thời gian tạo khối, triển khai các giải pháp lớp 2 và khám phá phân đoạn. Những nỗ lực đang được thực hiện để giải quyết tình trạng tắc nghẽn và cải thiện hiệu quả của mạng blockchain.

Mempool

Mempool, viết tắt của “memory pool”, là một thành phần quan trọng của mạng blockchain nơi các giao dịch đang chờ xử lý được lưu trữ tạm thời trước khi được xác nhận và thêm vào một khối. Nó phục vụ như một khu vực chờ, nơi các giao dịch chờ được đưa vào khối có sẵn tiếp theo để xử lý và cuối cùng được đưa vào chuỗi khối.

Khi người dùng bắt đầu một giao dịch trên blockchain, giao dịch đầu tiên sẽ được phát lên mạng và đi vào mempool. Người khai thác (trong chuỗi khối bằng chứng công việc) hoặc người xác thực (trong chuỗi khối bằng chứng cổ phần) chọn các giao dịch từ mempool để đưa vào khối tiếp theo mà họ cố gắng thêm vào chuỗi khối. Quá trình lựa chọn thường liên quan đến việc ưu tiên các giao dịch có mức phí cao hơn để khuyến khích người khai thác hoặc người xác nhận. Các giao dịch vẫn còn trong mempool cho đến khi chúng được đưa vào một khối hoặc bị xóa nếu chúng hết hạn hoặc được coi là không hợp lệ.

Kích thước và mức độ tắc nghẽn của mempool có thể khác nhau tùy thuộc vào khối lượng giao dịch, dung lượng mạng và tính sẵn có của không gian khối. Trong thời gian có nhu cầu cao hoặc tài nguyên mạng hạn chế, mempool có thể trở nên đông đúc, dẫn đến thời gian xác nhận lâu hơn và phí giao dịch có thể cao hơn. Người khai thác và người xác thực ưu tiên các giao dịch dựa trên nhiều yếu tố khác nhau, bao gồm phí giao dịch, để tối ưu hóa doanh thu và tối đa hóa hiệu quả mạng.

Khối ứng viên

Các khối ứng viên, còn được gọi là khối được đề xuất, là các khối mà người khai thác (trong chuỗi khối bằng chứng công việc) hoặc người xác thực (trong chuỗi khối bằng chứng cổ phần) đề xuất thêm vào chuỗi khối. Các khối này chứa một tập hợp các giao dịch chưa được xác nhận đã được phát lên mạng nhưng vẫn chưa được đưa vào blockchain.

Khi một khối ứng viên được đề xuất, nó sẽ trải qua quá trình xác thực theo cơ chế đồng thuận của blockchain. Trong các hệ thống bằng chứng công việc như Bitcoin, những người khai thác cạnh tranh để giải một câu đố toán học phức tạp và người khai thác đầu tiên giải thành công sẽ được thêm khối ứng cử viên của họ vào chuỗi khối. Trong các hệ thống bằng chứng cổ phần như Ethereum 2.0, người xác thực được chọn ngẫu nhiên để đề xuất các khối ứng cử viên, sau đó được chứng thực bởi những người xác thực khác.

Các khối ứng cử viên giữ các giao dịch chưa được xác nhận và đóng vai trò là trạng thái tạm thời trước khi trở thành các khối được xác nhận. Khi một khối ứng cử viên nhận được đủ xác thực và được thêm vào blockchain, các giao dịch có trong khối đó được coi là đã được xác nhận. Tuy nhiên, điều quan trọng cần lưu ý là trong các mạng blockchain có thời gian xác nhận lâu hơn, các khối cạnh tranh vẫn có thể được khai thác trong giai đoạn này, có khả năng dẫn đến các nhánh tạm thời hoặc các khối mồ côi.

Tính chất dứt khoát

Tính hữu hạn trong blockchain đề cập đến trạng thái mà giao dịch hoặc hoạt động trở nên không thể hủy bỏ và không thể thay đổi hoặc đảo ngược. Khi một giao dịch đạt được mục đích cuối cùng, nó sẽ được ghi lại vĩnh viễn trên blockchain và trở thành một phần không thể thay đổi trong lịch sử giao dịch.

Khái niệm về tính hữu hạn hơi khác nhau giữa các mạng blockchain khác nhau. Ví dụ: trong chuỗi khối Bitcoin, các giao dịch được phát lên mạng và được thêm vào mempool. Người khai thác chọn các giao dịch từ mempool và đưa chúng vào các khối được thêm vào chuỗi khối. Trong khi các giao dịch này được xác nhận, các khối cạnh tranh có thể được khai thác, gây ra các phân nhánh tạm thời. Để đạt được mức độ tin cậy cao hơn về tính hữu hạn, bạn nên đợi các khối bổ sung được thêm vào phía trên khối chứa giao dịch. Thông thường, sáu khối bổ sung là đủ để coi giao dịch Bitcoin là “cuối cùng”.

Trong Ethereum và một số blockchain khác có thời gian tạo khối ngắn hơn, số lượng xác nhận lớn hơn có thể được khuyến nghị để đạt được mức độ tin cậy tương tự về tính hữu hạn. Ethereum đã chuyển sang cơ chế đồng thuận bằng chứng cổ phần, trong đó những người xác thực chứng thực tính hợp lệ của các khối. Khi một khối nhận được đủ chứng thực, nó sẽ chuyển từ khối ứng viên sang khối được xác nhận, mang lại mức độ cuối cùng cao hơn.

Tính hữu hạn là một khía cạnh quan trọng của công nghệ blockchain, đảm bảo tính toàn vẹn và bất biến của các giao dịch và dữ liệu được ghi lại trên blockchain. Nó mang lại cho người dùng sự tin tưởng rằng một khi giao dịch được xác nhận và đạt được mục đích cuối cùng thì nó sẽ không thể bị đảo ngược hoặc giả mạo.

Nguyên tắc chuỗi dài nhất

Nguyên tắc chuỗi dài nhất là một khái niệm cơ bản trong công nghệ blockchain. Nó đề cập đến quy tắc rằng phiên bản hợp lệ của blockchain là phiên bản có chuỗi khối dài nhất, đại diện cho công việc tính toán được tích lũy nhiều nhất.

Trong mạng blockchain phi tập trung, nhiều người khai thác hoặc người xác thực có thể tạo các khối hợp lệ mới cùng một lúc. Điều này có thể dẫn đến các nhánh tạm thời, nơi tồn tại các nhánh khác nhau của blockchain. Tuy nhiên, mạng cuối cùng hội tụ trên một blockchain hợp lệ duy nhất theo nguyên tắc chuỗi dài nhất.

Theo nguyên tắc này, các nút trong mạng luôn chọn chuỗi có công việc tính toán tích lũy nhiều nhất làm chuỗi hợp lệ. Người khai thác hoặc người xác nhận dành sức mạnh tính toán để mở rộng chuỗi, làm cho chuỗi dài hơn. Kết quả là, các nhánh ngắn hơn, thường được gọi là khối mồ côi hoặc khối cũ, sẽ bị loại bỏ và các giao dịch của chúng được trả lại cho mempool để đưa vào chuỗi hợp lệ.

Nguyên tắc chuỗi dài nhất đảm bảo sự đồng thuận và bảo mật trong mạng blockchain. Nó giúp duy trì tính toàn vẹn của chuỗi khối bằng cách chọn phiên bản được xác thực tính toán nhiều nhất làm chuỗi có thẩm quyền, cung cấp lịch sử giao dịch rõ ràng và được thống nhất, đồng thời ngăn chặn các cuộc tấn công hoặc thao túng tiềm ẩn.

Điều gì gây ra tắc nghẽn mạng Blockchain?

Sự tắc nghẽn mạng chuỗi khối xảy ra khi số lượng giao dịch được gửi lên mạng vượt quá khả năng xử lý của nó. Một số yếu tố góp phần gây ra tắc nghẽn, một số trong đó được liệt kê dưới đây. Các yếu tố này gây căng thẳng chung cho các mạng blockchain, dẫn đến việc xác nhận bị trì hoãn và giảm hiệu quả. Giải quyết tắc nghẽn đòi hỏi phải triển khai các giải pháp nâng cao khả năng mở rộng mạng, tối ưu hóa kích thước khối và cải thiện thông lượng giao dịch.

Nhu cầu tăng

Số lượt gửi giao dịch ngày càng tăng tràn ngập mạng, gây ra tình trạng tồn đọng các giao dịch chưa được xác nhận trong mempool. Biến động giá và chu kỳ áp dụng hàng loạt có thể gây ra sự đột biến trong hoạt động giao dịch.

Kích thước khối nhỏ

Mỗi blockchain có kích thước khối tối đa, giới hạn số lượng giao dịch có thể được đưa vào. Ví dụ: kích thước khối ban đầu của Bitcoin là 1 megabyte, nhưng các bản nâng cấp như Segregated Witness (SegWit) đã tăng nó lên khoảng 4 MB. Nếu giao dịch vượt quá giới hạn này, tắc nghẽn sẽ xảy ra.

Thời gian chặn chậm

Thời gian khối đề cập đến khoảng thời gian giữa việc thêm các khối mới vào blockchain. Chẳng hạn, Bitcoin thêm một khối cứ sau 10 phút. Khi việc tạo giao dịch vượt quá tốc độ bổ sung khối, tồn đọng các giao dịch sẽ hình thành, góp phần gây ra tắc nghẽn.

Lịch sử tắc nghẽn mạng Blockchain: Một vài ví dụ

Tắc nghẽn mạng bitcoin (2017)

Trong thời kỳ đỉnh cao phổ biến của Bitcoin vào cuối năm 2017 và đầu năm 2018, mạng đã gặp phải tình trạng tắc nghẽn đáng kể. Hoạt động giao dịch tăng đột biến dẫn đến số lượng lớn giao dịch chưa được xác nhận và phí giao dịch tăng vọt. Có thời điểm, phí giao dịch trung bình đạt trên 50 USD, nêu bật những thách thức về khả năng mở rộng và dung lượng mạng.

Tắc nghẽn mạng Ethereum (2017)

Năm 2017, mạng Ethereum phải đối mặt với tình trạng tắc nghẽn do sự thành công lan truyền của dự án “CryptoKitties”. Sự phổ biến của việc nuôi và buôn bán mèo kỹ thuật số trên chuỗi khối Ethereum đã khiến số lượng giao dịch tăng lên đáng kể, dẫn đến thời gian xác nhận chậm hơn và phí cao hơn.

Sự tắc nghẽn mã thông báo BRC-20 trên Bitcoin (2023)

Vào mùa xuân năm 2023, mạng Bitcoin gặp phải tình trạng tắc nghẽn do hoạt động giao dịch liên quan đến mã thông báo BRC-20 gia tăng. Sự gia tăng giao dịch đã dẫn đến tình trạng tắc nghẽn trong mempool, khiến các giao dịch và phí đang chờ xử lý tăng vọt. Có thời điểm, gần 400.000 giao dịch chưa được xác nhận đã được ghi nhận, dẫn đến sự chậm trễ đáng kể và phí giao dịch tăng đáng kể.

Giải pháp cho tắc nghẽn mạng Blockchain

Để giảm bớt tắc nghẽn mạng blockchain, có thể xem xét nhiều giải pháp khác nhau, mỗi giải pháp đều có ưu và nhược điểm:

Tăng kích thước khối

Việc mở rộng kích thước khối cho phép thực hiện nhiều giao dịch hơn, tăng thông lượng mạng. Tuy nhiên, các khối lớn hơn sẽ mất nhiều thời gian hơn để lan truyền và yêu cầu tăng dung lượng lưu trữ, có khả năng dẫn đến rủi ro tập trung.

Giảm thời gian khối

Giảm khoảng thời gian giữa các lần bổ sung khối sẽ tăng tốc quá trình xử lý giao dịch. Tuy nhiên, thời gian tạo khối ngắn hơn có thể làm tăng các khối mồ côi và làm tổn hại đến tính bảo mật.

Giải pháp lớp 2

Các giao thức ngoài chuỗi như Lightning Network của Bitcoin và Plasma của Ethereum cho phép giao dịch nhanh hơn bằng cách xử lý chúng bên ngoài chuỗi khối chính. Những giải pháp này nâng cao khả năng mở rộng nhưng đưa ra những cân nhắc về độ phức tạp và bảo mật.

Sharding

Việc chia blockchain thành các phân đoạn nhỏ hơn có khả năng xử lý các giao dịch một cách độc lập có thể tăng đáng kể dung lượng mạng. Tuy nhiên, sharding làm tăng thêm độ phức tạp và thách thức bảo mật.

Phần kết luận

Tắc nghẽn mạng chuỗi khối là một vấn đề nghiêm trọng phát sinh khi số lượng giao dịch vượt quá khả năng xử lý của mạng chuỗi khối. Sự tắc nghẽn này có thể dẫn đến việc xác nhận giao dịch bị trì hoãn, phí giao dịch cao hơn và trải nghiệm người dùng bị suy giảm, có khả năng cản trở việc áp dụng và khả năng sử dụng của mạng blockchain.

Nhiều giải pháp khác nhau đang được khám phá và thực hiện để giảm bớt tình trạng tắc nghẽn này. Chúng bao gồm tăng kích thước khối, giảm thời gian tạo khối, triển khai các giải pháp lớp 2 và khám phá phân đoạn. Mỗi giải pháp này đều có những ưu điểm và thách thức riêng, đồng thời việc lựa chọn giải pháp phụ thuộc vào các yêu cầu và ràng buộc cụ thể của mạng blockchain.

Mặc dù tình trạng tắc nghẽn mạng blockchain đặt ra những thách thức đáng kể nhưng nó cũng thúc đẩy sự đổi mới trong không gian blockchain. Khi công nghệ hoàn thiện và các giải pháp hiệu quả hơn được phát triển, chúng tôi kỳ vọng các mạng blockchain sẽ có khả năng mở rộng và hiệu quả hơn, nâng cao hơn nữa tiềm năng cách mạng hóa các lĩnh vực khác nhau trong nền kinh tế của chúng ta.