理解区块链网络拥堵：为什么您的交易会被卡住

当比特币、以太坊及其他主要区块链的交易量超过其处理能力时，就会发生网络拥塞。这是影响这些区块链的一项关键挑战。了解区块链网络拥塞的原因及其连锁反应，对于任何使用加密货币的人来说都是至关重要的。

现实世界的影响：这对用户的重要性

在深入技术机制之前，让我们用实际的术语理解网络拥塞意味着什么。您提交的每笔交易都会进入一个称为内存池（mempool）的等待区域。当区块链网络拥塞发生时，成千上万的交易在这里堆积，争夺下一个区块的空间。结果是什么？您的交易被卡住，费用飙升，您不得不无限期等待。

这不是理论。在2023年春季，比特币网络拥塞达到了极端水平。近400,000笔未确认交易堵塞了内存池，因为BRC-20代币活动激增。交易费用在短短两周内飙升超过300%。类似地，在2017-2018年，比特币的价格暴涨引发了如此严重的区块链网络拥塞，以至于平均交易费用超过了$50 每笔交易。

区块链网络拥塞是如何发生的

要理解区块链网络拥塞为何会发生，你需要了解几个基本概念：

构建模块：交易如何进入区块链

区块链由一系列区块组成，每个区块包含交易数据。这些区块一旦添加就永久不可更改。它们分布在一个去中心化的节点网络中，每个节点都维护着区块链的完整副本。安全性来自于密码学和博弈论的共同作用。

等待室：理解内存池

当你在比特币或任何区块链上广播一笔交易时，它并不会立即加入区块链。而是进入了内存池——一个等待包含在下一个区块中的未确认交易集合。交易在这里保留，直到它们被确认并永久记录。

提议的区块与最终确定的路径

候选区块 ( 也称为提议区块 ) 是矿工或验证者提出以添加到区块链的内容。这些包含准备处理的未确认交易。对于比特币的工作量证明 (PoW)，矿工们竞争解决复杂的数学难题；获胜者添加他们的候选区块并获得奖励。对于以太坊的权益证明 (PoS)，验证者被随机选择来提议区块，其他验证者证明其有效性。

最终性是指区块链上交易的永久、不可逆转状态。比特币交易通常在包含该交易的区块之后附加六个额外区块后达到最终性。由于以太坊的区块时间较短，因此建议更多的确认。

最长链原则

多个矿工可以同时生成有效区块，从而形成临时区块链分叉。"最长链"原则确立了有效版本是投入了最多计算工作量的版本——通常是最长的链。短链上的区块会变为孤块，它们的交易将返回到内存池。以太坊最初使用这个原则进行工作量证明，但在2022年过渡到权益证明后，转而采用基于权重的分叉选择算法。

什么引发区块链网络拥塞？

导致区块链网络拥塞的三个主要因素是：

交易需求增加：随着采用的增长，更多用户同时提交交易。突发的价格波动或大规模的采用浪潮可能会触发交易激增，超出单个区块能够处理的范围。这对于区块大小有限和区块时间较慢的区块链尤其成问题。

区块大小限制：每个区块链都有一个最大区块大小。比特币最初的限制为1 MB，后来通过2017年的隔离见证(SegWit)升级扩大到大约4 MB。当交易量超过这个容量时，区块链网络拥塞不可避免地随之而来。

慢区块时间：比特币大约每10分钟添加一个新块。如果交易以更快的速度生成，则会在内存池中产生交易积压。

你将实际体验到的后果

当区块链网络拥塞发生时，网络中会产生几种有害的影响：

交易费用飙升：矿工优先处理手续费更高的交易。在网络拥塞期间，您将支付高额费用以处理您的交易。较小的交易变得经济上不可行。

痛苦的确认速度：网络拥塞将确认时间从分钟延长到小时、天，甚至更长。2017年以太坊CryptoKitties现象完美地说明了这一点——该病毒式项目使网络不堪重负，显著减慢了交易处理速度，并大幅提高了整个生态系统的燃气价格。

用户体验下降：高费用加上漫长的等待驱走用户，损害了区块链的普及。这项技术变得无法用于日常交易。

放大市场波动性：网络拥塞会造成恐慌。如果交易者想要出售但网络过于拥塞无法处理他们的交易，他们可能会变得绝望，从而可能引发市场崩溃。拥塞还可能增加双重支付攻击风险并集中挖矿力量，从而产生安全和中心化漏洞。

行业如何反击

几种方法可以解决区块链网络拥塞问题，但每种方法都有其权衡：

更大的区块大小：每个区块可以容纳更多交易，从而提高吞吐量。然而，更大的区块传播速度较慢，增加了分叉风险，并需要更多存储——这可能导致网络集中化。

更快的区块时间：缩短区块间隔加快交易处理速度，但会增加孤块和潜在的安全风险。

第二层解决方案：比特币的闪电网络和以太坊的Plasma在链外处理交易，并在链上记录最终状态。这些提高了可扩展性，但增加了实施复杂性和新的安全考虑。

分片：将区块链分割成更小的分片，使每个分片能够独立处理交易，显著扩展了容量。与第二层解决方案类似，分片引入了复杂性和安全性权衡。

替代机制：权益证明通常比工作量证明处理速度更快，而乐观和零知识汇总等新兴解决方案提供了额外的扩展路径。

期待

随着区块链在全球的采用加速，网络拥塞将持续成为一个中心挑战。区块链有效处理高交易量的能力是广泛采用的基础。对于针对实时、日常交易的系统而言，解决区块链网络拥塞不是可选的——而是必需的。行业持续推进可扩展性研究，表明正在积极开发解决方案以使区块链更适合大规模使用。