Tóm tắt
Tắc nghẽn mạng lưới blockchain xảy ra khi số lượng giao dịch được gửi đến mạng vượt quá khả năng xử lý của nó.
Hoạt động giao dịch tăng, kích thước khối nhỏ và thời gian tạo khối chậm đều có thể gây ra tắc nghẽn mạng.
Tắc nghẽn mạng có thể dẫn đến phí giao dịch tăng, thời gian xác nhận giao dịch chậm và trải nghiệm người dùng kém.
Vào mùa xuân năm 2023, sự bùng nổ hoạt động giao dịch liên quan đến token BRC-20 đã khiến mạng lưới Bitcoin bị tắc nghẽn nghiêm trọng, dẫn đến số lượng giao dịch chờ xử lý và phí giao dịch tăng vọt.
Tắc nghẽn mạng là gì?
Tắc nghẽn mạng xảy ra khi số lượng giao dịch được gửi đến mạng vượt quá khả năng xử lý của nó. Hiện tượng này có thể được kích hoạt bởi nhiều yếu tố, bao gồm các yếu tố bên ngoài như biến động thị trường cũng như các đặc tính nội tại của mạng như kích thước khối và thời gian tạo khối.
Trước khi đi sâu vào chi tiết, điều quan trọng là phải hiểu quá trình thêm khối vào blockchain.
Công nghệ blockchain hoạt động như thế nào?
Blockchain là một chuỗi các khối, mỗi khối chứa dữ liệu giao dịch do người dùng tạo ra. Mỗi khối mới được thêm vào chuỗi là vĩnh viễn và không thể thay đổi.
Các khối này được lan truyền trên các nút trong mạng phi tập trung, với mỗi nút lưu trữ một bản sao của blockchain. Công nghệ blockchain, dựa trên nền tảng mật mã và lý thuyết trò chơi, tạo nên nền tảng của các loại tiền mã hóa như Bitcoin và Ethereum.
Để hiểu đầy đủ lý do tại sao mạng lưới blockchain bị tắc nghẽn, chúng ta cần khám phá các khái niệm chính ảnh hưởng đến khả năng xử lý giao dịch của mạng: mempool, khối ứng viên, tính cuối cùng và quy tắc chuỗi dài nhất.
"Mempool" là gì?
Mempool là tập hợp các giao dịch chưa được xác nhận đang chờ được đưa vào khối tiếp theo.
Ví dụ, khi một giao dịch được phát trên mạng lưới Bitcoin, nó không ngay lập tức được thêm vào blockchain. Thay vào đó, nó đầu tiên sẽ vào "mempool" (viết tắt của memory pool), về cơ bản là khu vực chờ cho tất cả các giao dịch đang chờ xử lý. Khi một giao dịch được xác nhận, nó sẽ bị xóa khỏi mempool.
"Khối ứng viên" là gì?
Khối ứng viên, còn được gọi là "khối đề xuất", là khối được thợ đào hoặc người xác thực đề xuất thêm vào blockchain. Các khối này chứa các giao dịch chưa được xác nhận đã được phát trên mạng nhưng chưa được thêm vào blockchain.
Để một khối ứng viên trở thành khối được xác nhận, nó phải được đào hoặc xác thực theo cơ chế đồng thuận của blockchain. Ví dụ, cơ chế đồng thuận Proof of Work (PoW) của Bitcoin yêu cầu các thợ đào cạnh tranh để giải các bài toán phức tạp. Thợ đào đầu tiên giải được bài toán có thể thêm khối ứng viên của họ vào blockchain và nhận phần thưởng.
Cơ chế đồng thuận Proof of Stake (PoS) của Ethereum chọn ngẫu nhiên người xác thực để đề xuất khối ứng viên. Các người xác thực khác sau đó xác nhận tính hợp lệ của khối. Khi một khối nhận đủ xác nhận, nó sẽ chuyển từ khối ứng viên thành khối được xác nhận.
"Tính cuối cùng" trong blockchain là gì?
Tính cuối cùng là điểm mà một giao dịch hoặc hoạt động không thể bị thay đổi hoặc đảo ngược. Khi một giao dịch đạt được tính cuối cùng, nó sẽ được ghi lại vĩnh viễn trên blockchain và không thể thay đổi hoặc xóa.
Trên blockchain Bitcoin, các giao dịch được phát trên mạng và thêm vào mempool. Thợ đào chọn và xác thực giao dịch từ mempool, đưa chúng vào một khối mới để thêm vào blockchain. Các giao dịch trong khối đó được coi là đã xác nhận, nhưng về lý thuyết, các thợ đào khác vẫn có thể đào các khối cạnh tranh.
Tính cuối cùng của giao dịch tăng lên khi số lượng xác nhận tăng. Các giao dịch Bitcoin thường được coi là "cuối cùng" sau khi sáu khối bổ sung được thêm vào khối chứa giao dịch đó. Thời gian tạo khối ngắn hơn của Ethereum có nghĩa là cần nhiều xác nhận hơn để đạt được mức độ tin cậy tương tự như "tính cuối cùng".
Quy tắc "chuỗi dài nhất" là gì?
Như đã đề cập ở trên, nhiều thợ đào có thể tạo ra các khối hợp lệ mới trong cùng một khoảng thời gian. Điều này có thể dẫn đến sự phân nhánh của blockchain.
Quy tắc "chuỗi dài nhất" là nguyên tắc cho rằng phiên bản hợp lệ của blockchain là phiên bản có nhiều công sức tính toán nhất (thường là chuỗi khối dài nhất). Điều này dẫn đến việc các khối "hợp lệ" trên chuỗi ngắn hơn (thường trở thành khối mồ côi hoặc khối cũ) bị loại bỏ và các giao dịch của chúng được trả lại mempool.
Khi Ethereum sử dụng Proof of Work (PoW), nó cũng tuân theo quy tắc chuỗi dài nhất. Sau khi chuyển sang Proof of Stake (PoS) vào năm 2022, mạng này đã áp dụng một thuật toán chọn nhánh mới hơn đo "trọng lượng" của một chuỗi — tổng số phiếu bầu của người xác thực, được tính theo số Ethereum mà họ đã stake.
Nguyên nhân gây tắc nghẽn mạng blockchain là gì?
Tắc nghẽn mạng blockchain xảy ra khi số lượng giao dịch được gửi đến mạng vượt quá khả năng xử lý của nó.
Dưới đây là một số yếu tố có thể góp phần gây tắc nghẽn mạng blockchain:
Nhu cầu tăng
Khi ngày càng nhiều người gửi giao dịch đến blockchain, số lượng giao dịch chưa được xác nhận trong mempool có thể vượt quá số lượng có thể đưa vào một khối duy nhất. Các blockchain có giới hạn nội tại về kích thước khối và thời gian tạo khối đặc biệt bị ảnh hưởng bởi điều này.
Biến động giá đột ngột có thể dẫn đến khối lượng giao dịch tăng, gây ra sự bùng nổ hoạt động giao dịch hoặc chu kỳ áp dụng rộng rãi.
Kích thước khối nhỏ
Mỗi blockchain có một kích thước khối được xác định, là kích thước tối đa của một khối. Kích thước khối giới hạn số lượng giao dịch mà một khối có thể chứa.
Ví dụ, Bitcoin ban đầu được thiết kế với giới hạn kích thước khối là 1 megabyte (MB). Năm 2017, Bitcoin đã trải qua một bản nâng cấp có tên Segregated Witness (SegWit) để tăng thông lượng giao dịch. Bản nâng cấp này về lý thuyết đã tăng giới hạn kích thước khối lên 4MB.
Nếu số lượng giao dịch vượt quá giới hạn này, tắc nghẽn mạng có thể xảy ra.
Thời gian tạo khối chậm
Thời gian tạo khối là tần suất một khối mới được thêm vào blockchain. Bitcoin thêm một khối mới khoảng mỗi 10 phút. Nếu giao dịch được tạo với tốc độ nhanh hơn, một hàng đợi có thể hình thành.
Hậu quả của tắc nghẽn mạng là gì?
Tắc nghẽn mạng blockchain có thể dẫn đến một số hậu quả tiêu cực, cản trở hoạt động trơn tru của mạng.
Phí giao dịch tăng
Do cơ chế khuyến khích, các thợ đào ưu tiên các giao dịch có phí cao hơn. Do đó, trong thời gian mạng bị tắc nghẽn, người dùng thường phải trả phí cao hơn để khuyến khích thợ đào ưu tiên xử lý giao dịch của họ. Điều này có thể khiến việc sử dụng blockchain trở nên đắt đỏ hơn bình thường, đặc biệt là đối với các giao dịch nhỏ.
Thời gian xác nhận giao dịch bị trì hoãn
Tắc nghẽn mạng có thể làm tăng thời gian chờ xác nhận và hoàn tất giao dịch. Trong những trường hợp cực đoan, giao dịch có thể không được xác nhận trong nhiều giờ, nhiều ngày hoặc thậm chí lâu hơn, dẫn đến sự thất vọng của người dùng.
Trải nghiệm người dùng kém
Phí cao và thời gian xác nhận chậm có thể dẫn đến trải nghiệm giao dịch kém, làm giảm mức độ áp dụng và khả năng sử dụng của blockchain.
Biến động thị trường
Tắc nghẽn có thể làm gia tăng sự không chắc chắn và làm trầm trọng thêm biến động thị trường. Nếu nhiều người dùng muốn bán một loại tiền mã hóa nhưng mạng bị tắc nghẽn, thời gian xử lý kéo dài có thể gây ra hoảng loạn và khiến họ muốn bán tài sản nhanh chóng.
Các hậu quả khác bao gồm rủi ro bảo mật và rủi ro tập trung hóa mạng. Cụ thể, thời gian xác nhận chậm có thể làm tăng nguy cơ gian lận double-spending, trong khi phí cao có thể dẫn đến sự tập trung hóa sức mạnh đào.
Ví dụ về tắc nghẽn mạng
Cả mạng lưới Bitcoin và Ethereum đều từng trải qua tình trạng tắc nghẽn nghiêm trọng.
Tắc nghẽn mạng Bitcoin
Sự tăng giá của Bitcoin vào cuối năm 2017 đến đầu năm 2018 đã dẫn đến một trong những trường hợp tắc nghẽn mạng nổi tiếng nhất. Sự nổi tiếng đột ngột của Bitcoin đã gây ra sự bùng nổ về nhu cầu và giao dịch, dẫn đến sự chậm trễ nghiêm trọng và phí giao dịch tăng vọt. Phí giao dịch trung bình từng vượt quá 50 đô la.
Vào mùa xuân năm 2023, sự bùng nổ hoạt động giao dịch liên quan đến token BRC-20 đã khiến mạng lưới Bitcoin bị tắc nghẽn nghiêm trọng, dẫn đến số lượng giao dịch chờ xử lý và phí giao dịch tăng vọt. Số lượng giao dịch chưa được xác nhận đạt mức kỷ lục 400.000, gây ra tắc nghẽn trong mempool. Phí giao dịch tăng 300% trong vài tuần.
Tắc nghẽn mạng Ethereum
Một ví dụ nổi bật về tắc nghẽn mạng Ethereum xảy ra vào năm 2017 khi dự án "CryptoKitties" trở nên phổ biến, làm chậm đáng kể mạng lưới. Sự bùng nổ của tài chính phi tập trung (DeFi) cũng gây ra tắc nghẽn, đẩy giá gas lên cao.
Bất kỳ mạng lưới blockchain nào cũng có thể bị tắc nghẽn. Tuy nhiên, tắc nghẽn trên mạng Bitcoin và Ethereum nổi bật hơn do chúng phổ biến và quan trọng hơn, ảnh hưởng đến phạm vi người dùng rộng hơn.
Giải pháp giảm thiểu tắc nghẽn mạng
Giải quyết tắc nghẽn mạng blockchain là một vấn đề phức tạp. Có nhiều phương pháp, mỗi phương pháp đều có ưu và nhược điểm riêng.
Tăng kích thước khối
Tăng kích thước khối cho phép mỗi khối xử lý nhiều giao dịch hơn, từ đó tăng thông lượng mạng. Tuy nhiên, khối lớn hơn cần nhiều thời gian hơn để lan truyền trên mạng, làm tăng nguy cơ phân nhánh tạm thời. Chúng cũng cần nhiều dung lượng lưu trữ hơn, có thể dẫn đến tập trung hóa.
Giảm thời gian tạo khối
Giảm thời gian tạo khối cho phép mạng xử lý giao dịch nhanh hơn. Tuy nhiên, thời gian tạo khối ngắn hơn có thể làm tăng số lượng khối mồ côi, có khả năng gây nguy hiểm cho bảo mật.
Giải pháp Layer 2
Các giải pháp off-chain xử lý giao dịch bên ngoài blockchain chính và ghi lại trạng thái cuối cùng của chúng trên chuỗi. Ví dụ bao gồm Lightning Network của Bitcoin và Plasma của Ethereum. Những giải pháp này có thể cải thiện khả năng mở rộng nhưng phức tạp để triển khai và gây ra các vấn đề bảo mật bổ sung.
Sharding
Sharding là kỹ thuật chia blockchain thành các phần nhỏ hơn, mỗi phần có thể xử lý giao dịch và hợp đồng thông minh. Phương pháp này có thể tăng đáng kể dung lượng mạng. Tuy nhiên, giống như các giải pháp Layer 2, sharding làm tăng độ phức tạp và
