理解區塊鏈網路擁堵：爲什麼您的交易會被卡住

當比特幣、以太坊及其他主要區塊鏈的交易量超過其處理能力時，就會發生網絡擁塞。這是影響這些區塊鏈的一項關鍵挑戰。了解區塊鏈網絡擁塞的原因及其連鎖反應，對於任何使用加密貨幣的人來說都是至關重要的。

現實世界的影響：這對用戶的重要性

在深入技術機制之前，讓我們用實際的術語理解網絡擁塞意味着什麼。您提交的每筆交易都會進入一個稱爲內存池（mempool）的等待區域。當區塊鏈網絡擁塞發生時，成千上萬的交易在這裏堆積，爭奪下一個區塊的空間。結果是什麼？您的交易被卡住，費用飆升，您不得不無限期等待。

這不是理論。在2023年春季，比特幣網絡擁塞達到了極端水平。近400,000筆未確認交易堵塞了內存池，因爲BRC-20代幣活動激增。交易費用在短短兩周內飆升超過300%。類似地，在2017-2018年，比特幣的價格暴漲引發了如此嚴重的區塊鏈網絡擁塞，以至於平均交易費用超過了$50 每筆交易。

區塊鏈網絡擁塞是如何發生的

要理解區塊鏈網絡擁塞爲何會發生，你需要了解幾個基本概念：

構建模塊：交易如何進入區塊鏈

區塊鏈由一系列區塊組成，每個區塊包含交易數據。這些區塊一旦添加就永久不可更改。它們分布在一個去中心化的節點網路中，每個節點都維護着區塊鏈的完整副本。安全性來自於密碼學和博弈論的共同作用。

等待室：理解內存池

當你在比特幣或任何區塊鏈上廣播一筆交易時，它並不會立即加入區塊鏈。而是進入了內存池——一個等待包含在下一個區塊中的未確認交易集合。交易在這裏保留，直到它們被確認並永久記錄。

提議的區塊與最終確定的路徑

候選區塊 ( 也稱爲提議區塊 ) 是礦工或驗證者提出以添加到區塊鏈的內容。這些包含準備處理的未確認交易。對於比特幣的工作量證明 (PoW)，礦工們競爭解決復雜的數學難題；獲勝者添加他們的候選區塊並獲得獎勵。對於以太坊的權益證明 (PoS)，驗證者被隨機選擇來提議區塊，其他驗證者證明其有效性。

最終性是指區塊鏈上交易的永久、不可逆轉狀態。比特幣交易通常在包含該交易的區塊之後附加六個額外區塊後達到最終性。由於以太坊的區塊時間較短，因此建議更多的確認。

最長鏈原則

多個礦工可以同時生成有效區塊，從而形成臨時區塊鏈分叉。"最長鏈"原則確立了有效版本是投入了最多計算工作量的版本——通常是最長的鏈。短鏈上的區塊會變爲孤塊，它們的交易將返回到內存池。以太坊最初使用這個原則進行工作量證明，但在2022年過渡到權益證明後，轉而採用基於權重的分叉選擇算法。

什麼引發區塊鏈網絡擁塞？

導致區塊鏈網絡擁塞的三個主要因素是：

交易需求增加：隨着採用的增長，更多用戶同時提交交易。突發的價格波動或大規模的採用浪潮可能會觸發交易激增，超出單個區塊能夠處理的範圍。這對於區塊大小有限和區塊時間較慢的區塊鏈尤其成問題。

區塊大小限制：每個區塊鏈都有一個最大區塊大小。比特幣最初的限制爲1 MB，後來通過2017年的隔離見證(SegWit)升級擴大到大約4 MB。當交易量超過這個容量時，區塊鏈網絡擁塞不可避免地隨之而來。

慢區塊時間：比特幣大約每10分鍾添加一個新塊。如果交易以更快的速度生成，則會在內存池中產生交易積壓。

你將實際體驗到的後果

當區塊鏈網絡擁塞發生時，網路中會產生幾種有害的影響：

交易費用飆升：礦工優先處理手續費更高的交易。在網絡擁塞期間，您將支付高額費用以處理您的交易。較小的交易變得經濟上不可行。

痛苦的確認速度：網絡擁塞將確認時間從分鍾延長到小時、天，甚至更長。2017年以太坊CryptoKitties現象完美地說明了這一點——該病毒式項目使網路不堪重負，顯著減慢了交易處理速度，並大幅提高了整個生態系統的燃氣價格。

用戶體驗下降：高費用加上漫長的等待驅走用戶，損害了區塊鏈的普及。這項技術變得無法用於日常交易。

放大市場波動性：網絡擁塞會造成恐慌。如果交易者想要出售但網路過於擁塞無法處理他們的交易，他們可能會變得絕望，從而可能引發市場崩潰。擁塞還可能增加雙重支付攻擊風險並集中挖礦力量，從而產生安全和中心化漏洞。

行業如何反擊

幾種方法可以解決區塊鏈網絡擁塞問題，但每種方法都有其權衡：

更大的區塊大小：每個區塊可以容納更多交易，從而提高吞吐量。然而，更大的區塊傳播速度較慢，增加了分叉風險，並需要更多存儲——這可能導致網路集中化。

更快的區塊時間：縮短區塊間隔加快交易處理速度，但會增加孤塊和潛在的安全風險。

第二層解決方案：比特幣的閃電網絡和以太坊的Plasma在鏈外處理交易，並在鏈上記錄最終狀態。這些提高了可擴展性，但增加了實施復雜性和新的安全考慮。

分片：將區塊鏈分割成更小的分片，使每個分片能夠獨立處理交易，顯著擴展了容量。與第二層解決方案類似，分片引入了復雜性和安全性權衡。

替代機制：權益證明通常比工作量證明處理速度更快，而樂觀和零知識匯總等新興解決方案提供了額外的擴展路徑。

期待

隨着區塊鏈在全球的採用加速，網絡擁塞將持續成爲一個中心挑戰。區塊鏈有效處理高交易量的能力是廣泛採用的基礎。對於針對實時、日常交易的系統而言，解決區塊鏈網絡擁塞不是可選的——而是必需的。行業持續推進可擴展性研究，表明正在積極開發解決方案以使區塊鏈更適合大規模使用。