ความแออัดของ Network บล็อกเชนคืออะไร

ระดับกลาง

เผยแพร่เมื่อ 23 พฤษภาคม 2020 อัปเดตเมื่อ 20 กรกฎาคม 20239m

ข้อมูลโดยย่อ

• ความแออัดของ Network บล็อกเชนจะเกิดขึ้นเมื่อจำนวนธุรกรรมที่ส่งไปยัง Network มีมากเกินความสามารถในการประมวลผลของ Network

• กิจกรรมการทำธุรกรรมที่เพิ่มขึ้น บล็อกขนาดเล็ก และเวลาของบล็อกที่ช้าอาจส่งผลต่อความแออัดของ Network ได้

• ผลที่ตามมาอันเนื่องจากความแออัดของ Network ได้แก่ ค่าธรรมเนียมธุรกรรมที่เพิ่มขึ้น การยืนยันธุรกรรมช้าลง และประสบการณ์การใช้งานที่ไม่ดีต่อผู้ใช้ 

• ในฤดูใบไม้ผลิปี 2023 เกิดเหตุการณ์ที่ Bitcoin Network เริ่มแออัดเนื่องจากมีกิจกรรมการทำธุรกรรมที่เกี่ยวข้องกับโทเค็น BRC-20 เพิ่มขึ้น ส่งผลให้มีธุรกรรมค้างและค่าธรรมเนียมพุ่งสูงขึ้น 

ความแออัดของ Network คืออะไร

ความแออัดของ Network จะเกิดขึ้นเมื่อจำนวนธุรกรรมที่ส่งไปยัง Network มีมากเกินความสามารถในการประมวลผลธุรกรรมเหล่านี้ ปรากฏการณ์นี้เกิดจากปัจจัยหลายประการอย่างเช่นปัจจัยภายนอก ได้แก่ ความผันผวนของตลาดและลักษณะของ Network ที่แท้จริง เช่น  ขนาดของบล็อกและเวลาของบล็อก 

ก่อนที่เราจะเจาะลึกรายละเอียด เราจำเป็นต้องทราบกระบวนการเพิ่มบล็อกเข้าไปในบล็อกเชน 

เทคโนโลยีบล็อกเชนมีกลไกลการทำงานอย่างไร 

บล็อกเชน ประกอบด้วยเชนของบล็อกต่างๆ โดยแต่ละบล็อกจะประกอบด้วยข้อมูลธุรกรรมที่ผู้ใช้สร้างขึ้น บล็อกใหม่แต่ละบล็อกที่เพิ่มเข้าไปในเชนจะเป็นบล็อกแบบถาวรและเปลี่ยนแปลงไม่ได้ 

บล็อกเหล่านี้จะแพร่กระจายไปทั่ว Network แบบกระจายศูนย์ที่มีโหนดอยู่มากมาย โดยแต่ละโหนดจะเก็บสำเนาของบล็อกเชนเอาไว้ บล็อกเชนเป็นแกนสำคัญของคริปโทเคอร์เรนซีต่างๆ อย่างเช่น Bitcoin และ Ethereum เนื่องจากมีการรักษาความปลอดภัยด้วยการเข้ารหัสและทฤษฎีเกม

หากต้องการทำความเข้าใจอย่างถ่องแท้ถึงเหตุผลที่ Network บล็อกเชนเกิดความแออัด เราจะต้องสำรวจแนวคิดหลักที่เป็นส่วนสำคัญที่ทำให้ Network สามารถประมวลผลธุรกรรม ได้แก่ Mempool, บล็อกผู้มีคุณสมบัติ (Candidate Block), ความแน่นอน (Finality) และหลักการเชนที่ยาวที่สุด

“Mempool” คืออะไร 

Mempool หมายถึงการรวบรวมธุรกรรมที่ยังไม่ได้รับการยืนยัน ซึ่งรอที่จะเพิ่มเข้าในบล็อกถัดไป 

ยกตัวอย่างเช่น เมื่อเผยแพร่ธุรกรรมบน Network ของ Bitcoin ธุรกรรมดังกล่าวจะยังไม่ถูกเพิ่มลงในบล็อกเชนทันที แต่จะเข้าไปที่ Mempool ก่อน (ย่อมาจาก Memory Pool) ซึ่งเป็นพื้นที่รอคอยของธุรกรรมทั้งหมดที่รอดำเนินการ ธุรกรรมจะถูกลบออกจาก Mempool เมื่อได้รับการยืนยันแล้ว 

แล้ว “บล็อกผู้มีคุณสมบัติ” คืออะไร 

บล็อกผู้มีคุณสมบัติ (Candidate block) หรือที่เรียกว่า "บล็อกที่เสนอ” คือบล็อกที่ Miner หรือ Validator ขอเสนอที่จะเพิ่มเข้าในบล็อกเชน บล็อกเหล่านี้ประกอบด้วยธุรกรรมที่ยังไม่ยืนยันซึ่งได้เผยแพร่ใน Network แล้ว แต่ยังไม่ได้เพิ่มเข้าในบล็อกเชน

เพื่อให้บล็อกผู้มีคุณสมบัติกลายเป็นบล็อกที่ได้รับการยืนยัน จะต้องมีการขุดหรือตรวจสอบตามกลไก Consensus ของบล็อกเชน ยกตัวอย่างเช่น กลไก Consensus แบบ Proof-of-Work (PoW) ของ Bitcoin คือการที่ Miner แข่งกันเพื่อแก้ปริศนาคณิตศาสตร์ที่ซับซ้อน Miner รายแรกที่แก้ปัญหาสำเร็จจะได้เพิ่มบล็อกผู้มีคุณสมบัติเข้าในบล็อกเชนและจะได้รับ Reward

ในกลไก Consensus แบบ Proof of Stake (PoS) ของ Ethereum จะมีการสุ่มเลือก Validator เพื่อเสนอบล็อกผู้มีคุณสมบัติ Validator รายอื่นจะรับรองความถูกต้องของบล็อก เมื่อบล็อกได้รับการรับรองที่เพียงพอ ก็จะเปลี่ยนจากบล็อกผู้มีคุณสมบัติไปเป็นบล็อกที่ได้รับการยืนยัน

“ความแน่นอน” (Finality) ในบล็อกเชนคืออะไร 

ความแน่นอน (Finality) คือการที่ธุรกรรมหรือการดำเนินการไม่สามารถเปลี่ยนหรือย้อนกลับได้อีกต่อไป เมื่อธุรกรรมมีความแน่นอนแล้ว ก็จะได้รับการบันทึกไว้ในบล็อกเชนอย่างถาวร และไม่สามารถเปลี่ยนแปลงหรือลบออกได้

ในบล็อกเชน Bitcoin จะมีการเผยแพร่ธุรกรรมไปยัง Network และเพิ่มลงใน Mempool Miner จะเลือกและยืนยันธุรกรรมจาก Pool นี้ และเพิ่มเข้าในบล็อกใหม่ที่จะเพิ่มเข้าในบล็อกเชน ธุรกรรมที่เพิ่มเข้าในบล็อกนั้นจะถือว่าได้รับการยืนยันแล้ว แต่ในทางทฤษฎีแล้วยังคงเป็นไปได้ที่ Miner รายอื่นจะขุดบล็อกแข่ง 

ความแน่นอนของธุรกรรมจะเพิ่มขึ้นตามจำนวนบล็อกที่ยืนยัน โดยทั่วไปธุรกรรม Bitcoin จะถือว่ามี "ความแน่นอน" เมื่อมีการเพิ่มบล็อกเข้าไปอีกหกบล็อกตามหลังบล็อกที่มีธุรกรรมนี้ เนื่องจาก Ethereum มีเวลาของบล็อกสั้นกว่า จึงแนะนำให้มีต้องมีการยืนยันมากขึ้นเพื่อให้ความมั่นใจถึง "ความแน่นอน" อยู่ในระดับที่ใกล้เคียงกัน

หลักการ "เชนที่ยาวที่สุด" คืออะไร 

ตามที่แสดงไว้ข้างต้น Miner จำนวนมากสามารถสร้างบล็อกใหม่ที่ถูกต้องได้ในเวลาที่ใกล้เคียงกัน ซึ่งอาจเป็นผลให้เกิดการ Fork ชั่วคราวในบล็อกเชน

หลักการ "เชนที่ยาวที่สุด" หมายถึงกฎที่ว่าเวอร์ชันที่ถูกต้องของบล็อกเชนคือเวอร์ชันที่มีการลงทุนงานคำนวณมากที่สุด ซึ่งโดยทั่วไปจะเป็นเวอร์ชันที่มีเชนของบล็อกยาวที่สุด เป็นผลให้บล็อกที่ “ถูกต้อง” บนเชนที่สั้นกว่า (ซึ่งมักจะเรียกว่าบล็อก Orphan หรือ Stale) ถูกทิ้งไป และธุรกรรมก็จะถูกส่งกลับไปยัง Mempool

Ethereum ใช้หลักการเชนที่ยาวที่สุดเมื่อ Network ใช้ Proof-of-Work (PoW) หลังจากที่ Ethereum เปลี่ยนไปใช้ Proof of Stake (PoS) ในปี 2022 แล้ว Network ได้ใช้อัลกอริธึม Fork-Choice แบบใหม่ซึ่งจะวัด "น้ำหนัก" ของเชน ซึ่งเป็นผลรวมสะสมของผลโหวตจาก Validator ที่ถ่วงน้ำหนักโดยยอดคงเหลือ Staked-Ether ของ Validator

อะไรที่ทำให้ Network บล็อกเชนเกิดความแออัด 

ความแออัดของ Network บล็อกเชนเกิดขึ้นเมื่อจำนวนธุรกรรมที่ส่งไปยัง Network มีมากเกินความสามารถของ Network ในการประมวลผล

มีหลายเหตุผลที่ทำให้ Network บล็อกเชนเกิดความแออัด อาทิ 

อุปทานเพิ่มขึ้น

เนื่องจากมีผู้ส่งธุรกรรมไปยังบล็อกเชนมากขึ้น จำนวนธุรกรรมที่ยังไม่ได้รับการยืนยันใน Mempool อาจเกินจำนวนที่สามารถเพิ่มเข้าในบล็อกเดียวได้ ปัญหานี้อาจเกิดขึ้นได้โดยเฉพาะกับบล็อกเชนที่มีข้อจำกัดในด้านขนาดของบล็อกและเวลาของบล็อก 

จำนวนธุรกรรมที่เพิ่มขึ้นอาจเกิดจากความผันผวนของราคาอย่างกะทันหัน ซึ่งนำไปสู่จำนวนการทำธุรกรรมที่เพิ่มขึ้นหรือรอบของการยอมรับคริปโตจำนวนมาก 

บล็อกขนาดเล็ก

แต่ละบล็อกเชนจะมีขนาดของบล็อกซึ่งเป็นการกำหนดขนาดสูงสุดของบล็อก ขนาดของบล็อกนี้จะจำกัดจำนวนธุรกรรมที่สามารถเพิ่มเข้าในบล็อกได้ 

ยกตัวอย่างเช่น ในตอนแรก Bitcoin ได้รับการออกแบบให้มีขนาดบล็อกที่จำกัดเพียง 1 เมกะไบต์ แต่ Bitcoin ได้ทำการอัปเกรดในปี 2017 ที่เรียกว่า Segregated Witness หรือ SegWit เพื่อปรับปรุงปริมาณธุรกรรม โดยได้เพิ่มขีดจำกัดขนาดบล็อกตามทฤษฎีให้เพิ่มขึ้นเป็นประมาณ 4 MB 

หากจำนวนธุรกรรมเกินขีดจำกัดนี้ ก็จะส่งผลให้เกิดความแออัดของ Network

เวลาของบล็อกที่ช้า 

เวลาของบล็อก หมายถึงความถี่ในการเพิ่มบล็อกใหม่เข้าในบล็อกเชน Bitcoin จะเพิ่มบล็อกใหม่ทุกๆ 10 นาทีโดยประมาณ หากมีการสร้างธุรกรรมในอัตราและปริมาณที่เร็วกว่า ก็จะทำให้เกิดธุรกรรมคงค้าง

ผลที่ตามมาเมื่อเกิดความแออัดของ Network มีอะไรบ้าง 

ความแออัดของ Network บล็อกเชนอาจทำให้เกิดผลเสียหลายประการที่ขัดขวางความสามารถของ Network ให้ทำงานได้อย่างราบรื่น 

ค่าธรรมเนียมธุรกรรมเพิ่มขึ้น 

Miner จะได้รับค่าตอบแทนเพื่อให้ความสำคัญกับธุรกรรมที่จ่ายค่าธรรมเนียมสูงกว่า ดังนั้นเมื่อ Network บล็อกเชนเกิดความแออัด ผู้ใช้มักจะต้องจ่ายค่าธรรมเนียมธุรกรรมที่สูงขึ้นเพื่อจูงใจให้ Miner เลือกธุรกรรมของตนเองก่อน ซึ่งอาจทำให้การใช้บล็อกเชนมีราคาแพงกว่าปกติ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับธุรกรรมที่มูลค่าไม่มากนัก

เวลายืนยันธุรกรรมล่าช้า 

ความแออัดของ Network อาจทำให้ต้องรอการยืนยันและความแน่นอนของธุรกรรมนานขึ้น ในกรณีที่ร้ายแรง การยืนยันธุรกรรมอาจใช้เวลาหลายชั่วโมง หลายวัน หรือนานกว่านั้น ซึ่งอาจทำให้ผู้ใช้เกิดความหงุดหงิดได้ 

ประสบการณ์ที่ไม่ดีต่อการใช้งาน 

ค่าธรรมเนียมที่สูงและเวลาการยืนยันที่ล่าช้าอาจส่งผลให้ผู้ใช้ได้รับประสบการณ์ในการใช้งานที่ไม่ดี ซึ่งจะลดโอกาสและความสามารถในการใช้บล็อกเชน

ความผันผวนของตลาด 

ความแออัดอาจทำให้เกิดความไม่แน่นอนในวงกว้างขึ้น และส่งผลต่อความผันผวนของตลาด หากมีผู้ใช้จำนวนมากพยายามขายคริปโทเคอร์เรนซี แต่ Network มีความแออัดเกินกว่าจะประมวลผลธุรกรรมได้ ผู้ใช้อาจตื่นตระหนกและพยายามทิ้งการถือครองอย่างรวดเร็ว

นอกจากนี้ยังมีผลอื่นๆ ที่ตามมา อาทิ ความเสี่ยงด้านความปลอดภัยและความเสี่ยงจากการรวมศูนย์ของ Network โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เวลายืนยันที่นานขึ้นอาจเพิ่มความเสี่ยงต่อการโจมตีแบบจ่ายซ้ำซ้อน และค่าธรรมเนียมที่สูงอาจทำให้เกิดการรวมศูนย์พลังการขุด  

ตัวอย่างความแออัดของ Network 

ทั้ง Network ของ Bitcoin และ Ethereum ต่างก็เคยประสบปัญหาความแออัดของ Network เป็นจำนวนมาก  

ความแออัดบน Network ของ Bitcoin

ราคา Bitcoin ที่สูงขึ้นอย่างน่าจับตาระหว่างสิ้นปี 2017 ถึงต้นปี 2018 นำไปสู่เหตุการณ์ความแออัดของ Network ที่สำคัญที่สุดเหตุการณ์หนึ่งตั้งแต่มีมา ความนิยมที่พุ่งสูงขึ้นของ Bitcoin ส่งผลให้อุปสงค์และจำนวนธุรกรรมเพิ่มขึ้นอย่างมากจนเกิดความล่าช้าครั้งมโหฬารและค่าธรรมเนียมธุรกรรมก็เพิ่มสูงลิบ ณ จุดหนึ่ง ค่าธรรมเนียมธุรกรรมโดยเฉลี่ยสูงถึงกว่า 50 ดอลลาร์

ในฤดูใบไม้ผลิปี 2023 Network ของ Bitcoin เกิดความแออัดเนื่องจากมีกิจกรรมการทำธุรกรรมที่เกี่ยวข้องกับโทเค็น BRC-20 เพิ่มขึ้น ส่งผลให้ธุรกรรมคงค้างและค่าธรรมเนียมพุ่งสูงขึ้น จนถึงจุดหนึ่ง มีการบันทึกธุรกรรมที่ยังไม่ยืนยันเกือบ 400,000 รายการ จนเกิดเป็นปัญหาคอขวดใน Mempool ทำให้ค่าธรรมเนียมธุรกรรมเพิ่มขึ้นสูงถึงกว่า 300% ภายในไม่กี่สัปดาห์ 

ความแออัดบน Network ของ Ethereum

ตัวอย่างหนึ่งความแออัดบน Network ของ Ethereum ครั้งใหญ่เกิดขึ้นในปี 2017 เมื่อโปรเจกต์ “CryptoKitties” กลายเป็นไวรัลและทำให้ Network ช้าลงมาก นอกจากนี้ยังมีความแออัดของ Network เนื่องจากการตื่นตัวของ DeFi เป็นผลให้ Gas Price เพิ่มขึ้น

ไม่ว่าบล็อกเชน Network ใดก็อาจแออัดได้ แต่กรณีความแออัดบน Network ของ Bitcoin และ Ethereum ได้รับความสนใจมากกว่าบล็อกเชนอื่นๆ เนื่องจากเกิดผลกระทบในวงกว้างเพราะความนิยมและความสำคัญ  

วิธีแก้ปัญหาเพื่อบรรเทาความแออัดของ Network

การแก้ไขปัญหาความแออัดบน Network ของบล็อกเชนนั้นนับเป็นปัญหาที่ซับซ้อน วิธีแก้ปัญหามีหลายวิธี ซึ่งแต่ละวิธีก็มีข้อดีและข้อเสียต่างกันไป 

การเพิ่มขนาดบล็อก

การเพิ่มขนาดบล็อกจะช่วยให้ประมวลผลธุรกรรมต่อบล็อกได้มากขึ้น ส่งผลให้ปริมาณงานของ Network เพิ่มขึ้นอย่างมีประสิทธิภาพ แต่บล็อกขนาดใหญ่ก็จะใช้เวลาในการเผยแพร่ผ่าน Network นานกว่า ทำให้ความเสี่ยงที่จะเกิด Fork ชั่วคราวมากขึ้นไปด้วย นอกจากนี้ยังต้องใช้พื้นที่จัดเก็บข้อมูลมากขึ้น ซึ่งอาจนำไปสู่การรวมศูนย์ที่มากยิ่งขึ้น

การลดเวลาของบล็อก 

การลดเวลาของบล็อกอาจช่วยให้ Network ประมวลผลธุรกรรมได้เร็วขึ้น อย่างไรก็ตาม เวลาของบล็อกที่สั้นลงอาจเพิ่มจำนวนบล็อก Orphan และอาจส่งผลกระทบต่อความปลอดภัยได้

โซลูชันเลเยอร์ 2 

โซลูชัน Off-chain เหล่านี้จะประมวลผลธุรกรรมนอกเชนหลัก และบันทึกสถานะสุดท้าย On-chain Lightning Network ของ Bitcoin และ Plasma ของ Ethereum คือตัวอย่างของโซลูชันเหล่านี้ โซลูชันเหล่านี้อาจเพิ่มความสามารถในการปรับขนาดได้ แต่ก็มีความซับซ้อนในการใช้งาน และอาจก่อให้เกิดปัญหาด้านความปลอดภัยเพิ่มเติมได้

Sharding 

Sharding คือเทคนิคการแบ่งบล็อกเชนออกเป็นส่วนเล็กๆ หลายส่วน โดยแต่ละส่วนจะประมวลผลธุรกรรมและ Smart Contract ได้ ซึ่งช่วยเพิ่มความสามารถของ Network ได้อย่างมาก แต่ก็คล้ายกับโซลูชันเลเยอร์ 2 ตรงที่ Sharding จะเพิ่มความซับซ้อนและอาจก่อให้เกิดความเสี่ยงต่อความปลอดภัยมากขึ้นด้วย

โซลูชันอื่นๆ ที่อาจใช้กับปัญหาความแออัดของ Network ได้แก่ การปรับค่าธรรมเนียมและโซลูชันการปรับขนาด รวมถึงการรวมแบบออปติมิสต์และการรวมแบบความรู้เป็นศูนย์ โดยทั่วไปแล้ว กลไก Consensus แบบ Proof of Stake (PoS) จะมีความรวดเร็วกว่า Proof-of-Work (PoW)  

ข้อคิดส่งท้าย 

เนื่องจากมีการคาดการณ์ว่าผู้ใช้จำนวนมากขึ้นจะใช้เทคโนโลยีบล็อกเชนในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า ปัญหาความแออัดของ Network จึงได้รับความสนใจ ความสามารถของ Network ในการประมวลผลธุรกรรมปริมาณมากได้อย่างราบรื่นถือเป็นหัวใจสำคัญสำหรับการนำไปใช้และการใช้งานในวงกว้าง โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับระบบบล็อกเชนที่มีจุดประสงค์อำนวยความสะดวกให้กับการทำธุรกรรมแบบเรียลไทม์ในทุกวัน

แม้ว่าปัญหาความแออัดบน Network ของบล็อกเชนจะก่อให้เกิดปัญหาสำคัญ แต่ชุมชนจะยังพัฒนาโซลูชันต่างๆ อย่างต่อเนื่องเพื่อช่วยบรรเทาปัญหาเหล่านี้ นี่คือเหตุผลว่าทำไมการวิจัยเกี่ยวกับการเพิ่มประสิทธิภาพความสามารถในการปรับขนาดของบล็อกเชนจึงเป็นสิ่งสำคัญต่ออุตสาหกรรม