## Когда сеть задыхается: проблема перегрузки блокчейна

Перегрузка блокчейн-сети – это явление, которое возникает, когда объем транзакций, поступающих в сеть, превышает её возможности обработки. Это создает серьезные проблемы для пользователей: растут комиссии за транзакции, замедляется их подтверждение и ухудшается качество обслуживания. В основе этой проблемы лежат как технические ограничения сети, так и внешние факторы, связанные с активностью пользователей.

## Как функционирует система обработки транзакций

Чтобы понять, почему сеть может перегрузиться, необходимо исследовать механизм, с помощью которого транзакции попадают в блокчейн.

Блокчейн – это последовательность блоков, защищенная криптографией. Каждый блок содержит данные о транзакциях, созданных пользователями. Новые блоки добавляются к цепочке постоянно и неизменно, распространяясь по децентрализованной сети узлов, которые хранят копию всего блокчейна.

**Мемпул – это зона ожидания для транзакций.** Когда пользователь отправляет транзакцию, она не мгновенно добавляется в блокчейн. Сначала она попадает в мемпул (пул памяти) – набор неподтвержденных транзакций, которые ожидают включения в следующий блок. Здесь транзакции задерживаются до тех пор, пока не будут обработаны.

**Кандидатные блоки – это предлагаемые блоки для добавления.** Майнеры или валидаторы отбирают неподтвержденные транзакции из мемпула и формируют из них кандидатные блоки. Эти блоки должны пройти верификацию в соответствии с механизмом консенсуса сети.

В Bitcoin используется механизм **Proof of Work (PoW)** – майнеры соревнуются в решении сложной математической головоломки. Первый, кто решит её, добавит свой блок-кандидат в блокчейн и получит вознаграждение.

Эфириум использовал PoW, но в 2022 году перешел на **Proof of Stake (PoS)**, где валидаторы выбираются случайным образом для предложения блоков, а другие валидаторы их подтверждают.

**Завершенность – когда транзакция становится неизменной.** После того как транзакция добавлена в блок, она считается подтверждённой. С каждым новым блоком, добавленным после неё, уровень завершенности растёт. Для Bitcoin обычно требуется шесть дополнительных блоков для достижения полной завершенности. Ethereum рекомендует больше подтверждений из-за короткого времени блока.

## Что вызывает перегрузку сети

Перегрузка — это сложное явление, которое возникает сразу по нескольким причинам.

**Внезапный всплеск активности.** Когда цена криптовалюты резко меняется или появляется новый популярный токен, пользователи массово отправляют транзакции. Это может превысить возможности сети обрабатывать их. Весной 2023 года это произошло с Bitcoin, когда популярность токенов BRC-20 привела к железной дороге неподтвержденных операций – почти 400 000 транзакций ждали включения. Комиссии выросли более чем на 300% за несколько недель.

**Технические ограничения сети.** Каждый блокчейн имеет свой размер блока, который определяет максимальное количество данных, которые можно включить в один блок. Bitcoin изначально был разработан с ограничением в 1 мегабайт. В 2017 году было внедрено обновление SegreGated Witness (SegWit), которое теоретически увеличило предел до 4 МБ. Если транзакций поступает больше, чем может обработать один блок, они накапливаются.

**Медленное время добавления блоков.** Bitcoin добавляет новый блок примерно каждые 10 минут. Если транзакции создаются гораздо быстрее, возникает отставание и пробки в мемпуле.

## Последствия для пользователей и сети

Перегрузка сети приводит к серьезным проблемам, которые влияют на качество обслуживания.

**Рост комиссий за транзакции.** Майнеры выбирают для обработки транзакции с более высокими комиссиями, так как это выгоднее. Во время перегрузки пользователям приходится платить значительно больше, чтобы ускорить подтверждение своей операции. Это делает использование сети более дорогим, особенно для мелких транзакций.

**Задержка подтверждения.** В крайних ситуациях транзакции могут ожидать подтверждения несколько часов, дней или даже дольше. Это вызывает разочарование у пользователей и снижает практичность использования блокчейна.

**Риск для безопасности и централизации.** Долгие задержки подтверждения увеличивают возможность атак двойных расходов. Высокие комиссии могут привести к концентрации мощности майнинга у крупных игроков, усиливая централизацию.

**Волатильность на рынке.** Когда пользователи не могут быстро продать активы из-за перегруженной сети, это может спровоцировать панику и ускорить падение цены.

## Исторические примеры перегрузок

**Биткойн в конце 2017 – начале 2018.** Исторический рост цены Биткойна привел к наибольшему на тот момент перегрузке. Средняя комиссия за транзакцию в какой-то момент превысила 50 долларов. Это привлекло внимание всей индустрии к проблеме масштабирования.

**Эфириум и CryptoKitties.** В 2017 году децентрализованный проект CryptoKitties стал вирусным, заполнив сеть Ethereum. Это значительно замедлило работу сети. Позже бум DeFi (децентрализованных финансов) снова привел к перегрузке и росту стоимости газа.

**Биткойн BRC-20 токены в 2023.** Когда популярность токенов BRC-20 начала расти, сеть Биткойн оказалась под давлением. Почти 400 000 неподтвержденных транзакций накопилось в мемпуле, а комиссии выросли на 300% за короткий период.

## Как решить проблему

Существует несколько подходов к снижению перегрузки, но каждый из них имеет свои преимущества и недостатки.

**Увеличение размера блока.** Позволяет обрабатывать больше операций за раз, повышая пропускную способность. Однако большие блоки распространяются дольше, увеличивая риск разветвлений сети. Кроме того, большим блокам нужно больше места для хранения, что может усилить централизацию.

**Сокращение времени блока.** Позволяет сети быстрее обрабатывать транзакции, но более короткий интервал может увеличить количество устаревших блоков и поставить под угрозу безопасность.

**Решение второго уровня (Layer 2).** Это оффчейн-решения, которые обрабатывают транзакции вне основного блокчейна, а затем записывают конечное состояние в цепочку. Для Bitcoin это Lightning Network, для Ethereum – Plasma и другие решения. Они значительно повышают масштабируемость, но более сложны в реализации и требуют дополнительного анализа безопасности.

**Шардинг.** Это метод разделения блокчейна на несколько меньших шардов, каждый из которых способен обрабатывать транзакции. Это может значительно увеличить пропускную способность, но также усложняет систему и создает новые риски.

**Другие решения.** Рассматриваются также оптимистичные роллапы, роллапы с нулевым раскрытием и корректировка комиссий. Механизмы Proof of Stake, как правило, быстрее, чем Proof of Work, что также способствует менее частым перегрузкам.

## Выводы

Перегрузка – это один из главных вызовов, которые блокчейн-сети должны решить для массового принятия. Поскольку количество пользователей продолжает расти, способность эффективно обрабатывать большие объемы транзакций становится критически важной – особенно для систем, стремящихся обеспечить повседневные операции в реальном времени.

Несмотря на серьезность проблемы, сообщество разрабатывает новые решения для смягчения перегрузок. Повышение масштабируемости блокчейна остается одной из приоритетных задач индустрии, и прогресс в этом направлении будет определять будущее криптовалютных сетей.