Осиротевший блок

В контексте блокчейна и криптовалюты осиротевший блок относится к блоку, который не является частью основного блокчейна и был отброшен из цепи. Эта ситуация возникает из-за децентрализованной природы сети блокчейна, где множество участников (майнеров) независимо работают над решением криптографической головоломки, чтобы добавить следующий блок в цепь. Из-за задержки сети возможно, что два или более майнеров решают головоломку почти одновременно, создавая несколько версий блокчейна. Затем сеть выбирает версию блокчейна с самой длинной цепью (т.е. с наибольшим объемом вложенной работы). Блоки, которые остаются в стороне во время этого разрешения, известны как осиротевшие блоки.

Понимание осиротевших блоков

Осиротевший блок возникает, когда новые блоки майнятся почти одновременно, но только один из них может быть добавлен к блокчейну в соответствии с его правилами консенсуса. Вот более подробный взгляд на механику и последствия:

Создание осиротевших блоков

1. Конкуренция при майнинге: Майнеры в сети блокчейна конкурируют в решении математических головоломок для добавления нового блока в блокчейн. Иногда более одного майнера решает головоломку примерно в одно и то же время.

2. Задержка распространения: Из-за задержки сети эти конкурирующие блоки начнут распространяться по сети из разных мест. Разные узлы могут временно оказаться с разными версиями блокчейна.

3. Разделение цепи: Когда это происходит, на короткий момент существуют ветви (или форки) блокчейна. Узлы в сети могут иметь блок одних майнеров в конце своей цепи, в то время как другие имеют другой блок.

4. Разрешение консенсуса: Сеть имеет механизмы для разрешения этих временных форков. Обычно протокол блокчейна — например, Proof-of-Work Bitcoin — выбирает цепь с наибольшей накопленной сложностью (обычно самую длинную).

5. Осиротевание: Блоки, которые не выбраны в качестве части основной цепи, становятся осиротевшими блоками. Майнеры, которые создали эти блоки, не получают связанное с ними вознаграждение за блок, что может быть ценным, особенно в сетях, таких как Bitcoin или Ethereum.

Как это работает

Осиротевшие блоки по существу действительны в момент их создания, но становятся неассоциированными из-за механизмов сетевого консенсуса. Вот пошаговое объяснение:

• Шаг 1: Майнеры начинают решать криптографические головоломки для следующего блока.
• Шаг 2: Майнер A и Майнер B решают головоломку почти одновременно и создают блок A и блок B соответственно.
• Шаг 3: Оба блока A и B транслируются в сеть.
• Шаг 4: Узлы, близкие к Майнеру A, начинают добавлять блок A в свою цепь, в то время как узлы, близкие к Майнеру B, делают то же самое с блоком B.
• Шаг 5: Цепь временно разделяется на две конкурирующие версии.
• Шаг 6: Больше майнеров продолжают свою работу, но в конечном итоге принимается версия (цепь) с наибольшим количеством блоков или наивысшей кумулятивной сложностью.
• Шаг 7: Если Майнер C добавляет новый блок поверх блока A и он быстро распространяется, узлы примут это как “истинную” цепь из-за её длины или сложности, в то время как цепь с блоком B теперь становится осиротевшей.

Обработка осиротевших блоков

Осиротевшие блоки распространены в сетях блокчейна, особенно в периоды высокой активности. Они обрабатываются следующим образом:

1. Отбрасывание: Как только становится ясно, что блок осиротевший, он отбрасывается из основной цепи.
2. Безопасность транзакций: Транзакции в осиротевших блоках не теряются; они обычно снова появляются в пуле памяти сети и подхватываются майнерами для включения в последующие действительные блоки.
3. Согласование: Узлы в конечном итоге выравниваются по основной цепи, обеспечивая согласованность и безопасность реестра блокчейна.

Последствия осиротевших блоков

Осиротевшие блоки имеют определенные последствия, в первую очередь для майнеров и согласованности сети:

Для майнеров

• Потерянные вознаграждения: Майнеры инвестируют ресурсы, такие как вычислительная мощность и электричество. Когда их добытый блок становится осиротевшим, они не получают вознаграждение за майнинг, что может быть значительной потерей.
• Увеличенная конкуренция: Существование осиротевших блоков подчеркивает интенсивную конкуренцию и случайную неэффективность сети в майнинге.

Для сети

• Задержки транзакций: Если транзакция изначально включена в осиротевший блок, она может испытывать задержки, ожидая добавления в следующий действительный блок.
• Задержка сети: Высокая задержка сети между узлами может привести к увеличению частоты осиротевших блоков.

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

1. Являются ли осиротевшие блоки недействительными?

Нет, осиротевшие блоки не являются недействительными. В момент их создания они соответствуют всем критериям и правилам протокола блокчейна. Они становятся осиротевшими только потому, что сеть разрешает несколько конкурирующих блоков в пользу одного.

2. Влияют ли осиротевшие блоки на безопасность блокчейна?

Осиротевшие блоки не компрометируют безопасность блокчейна. Механизм консенсуса сети гарантирует, что в конечном итоге будет достигнуто соглашение об одной действительной цепи, поддерживая целостность и безопасность блокчейна.

3. Может ли транзакция в осиротевшем блоке быть потеряна навсегда?

Нет, транзакции в осиротевших блоках не теряются навсегда. Обычно они возвращаются в пул транзакций сети и включаются в последующие действительные блоки.

4. Что определяет, какой блок становится осиротевшим?

Сеть использует правила консенсуса, часто основанные на длине цепи или накопленной сложности, чтобы определить действительную цепь. Блоки, которые не являются частью этой выбранной цепи, становятся осиротевшими.

5. Как часто происходят осиротевшие блоки?

Частота осиротевших блоков может варьироваться в зависимости от активности сети, распределения майнинговой мощности и задержки сети. Во время высокого трафика или высокой конкуренции может наблюдаться больше осиротевших блоков.

6. Испытывают ли все криптовалюты осиротевшие блоки?

Хотя осиротевшие блоки более заметно обсуждаются в контексте Bitcoin, другие криптовалюты с аналогичными механизмами майнинга и консенсуса (например, Ethereum до его перехода на Proof-of-Stake) также могут испытывать осиротевшие блоки.

7. Можно ли уменьшить количество осиротевших блоков?

Уменьшение осиротевших блоков может быть достигнуто путем улучшения задержки сети, повышения скорости распространения блоков и оптимизации алгоритмов консенсуса для быстрого разрешения конкурирующих блоков.

8. Есть ли какая-либо выгода от майнинга осиротевшего блока?

С точки зрения прямого вознаграждения выгоды нет, поскольку майнеры не получают вознаграждение за блок. Однако затраченные вычислительные усилия добавляются к общей безопасности сети, и майнеры обычно могут продолжать свою работу над следующим блоком.

9. В чем разница между осиротевшим блоком и устаревшим блоком?

Часто используются взаимозаменяемо, но в некоторых технических обсуждениях, зависящих от контекста, их различают с небольшими нюансами. Устаревшие блоки могут относиться к блокам, которые являются частью действительной цепи, которая больше не майнится, в то время как осиротевшие обычно относятся к блокам вне основной цепи.

10. Влияют ли осиротевшие блоки на конечных пользователей блокчейна?

Для конечных пользователей осиротевшие блоки могут привести к временным задержкам в подтверждении транзакций, но они не влияют на долгосрочную безопасность или функциональность блокчейна.

Заключение

Осиротевшие блоки являются неотъемлемой частью экосистемы блокчейна, отражая децентрализованную и конкурентную природу процесса майнинга. Хотя они представляют собой временно отброшенную работу, они в конечном итоге согласовываются механизмами консенсуса сети, обеспечивая единый и безопасный реестр. Понимание осиротевших блоков обеспечивает более глубокое понимание сложностей и динамики операций блокчейна.