BLOK YATIM DALAM BLOCKCHAIN: APA ITU DAN MENGAPA IA BERLAKU

Apakah Blok Orphan dalam Blockchain?

Dalam dunia teknologi blockchain, istilah blok yatim piatu merujuk kepada blok yang sah yang tidak termasuk dalam blok utama. Walaupun sekatan tersebut mematuhi semua peraturan kriptografi dan sah dari segi kandungan, ia bukan sebahagian daripada rantaian yang dipersetujui terakhir yang digunakan untuk pengesahan transaksi dan konsensus.

Untuk menjelaskan, blok anak yatim tidak boleh dikelirukan dengan blok tidak sah. Blok yatim adalah sah mengikut protokol blockchain; walau bagaimanapun, ia telah dibuang daripada rantaian utama disebabkan oleh mekanik khusus konsensus dan kependaman rangkaian.

Blok yatim paling kerap berlaku dalam Proof of Work (PoW) blockchain seperti Bitcoin dan Ethereum (sebelum pertukaran Ethereum kepada Proof of Stake). Dalam rangkaian ini, pelombong bersaing untuk menambah blok seterusnya pada rantaian dengan menyelesaikan teka-teki kriptografi yang kompleks. Kadangkala, dua pelombong mungkin berjaya menyelesaikan teka-teki secara serentak, membawa kepada dua blok bersaing disebarkan merentasi rangkaian.

Ciri-ciri Utama Blok Yatim

• Ia sah tetapi tidak termasuk dalam rantaian terpanjang semasa.
• Biasanya berlaku semasa garpu sementara dalam rantaian blok.
• Jangan menyumbang kepada sejarah transaksi utama rangkaian.
• Sebarang transaksi dalam blok anak yatim yang tidak ditemui di tempat lain dikembalikan ke mempool.

Istilah "blok yatim" digunakan untuk merujuk khusus kepada blok yang blok induknya tidak diketahui atau tiada. Pada masa kini, istilah ini sering bertindih dengan konsep blok basi yang berkaitan: blok sah yang telah digantikan dalam proses konsensus.

Apabila fork berlaku, rangkaian mesti menyelesaikan versi blockchain yang mana untuk dikekalkan. Mekanisme konsensus biasanya menentukan bahawa rantai dengan bukti kerja terkumpul paling banyak (iaitu, rantai terpanjang atau paling sukar) akan menjadi versi kanonik. Blok alternatif — walaupun sah — oleh itu dikecualikan.

Mengapa Blok Yatim Tidak Dibuang

Walaupun blok anak yatim bukan sebahagian daripada rantaian utama, ia memainkan peranan penting dalam memastikan rantaian blok kekal selamat dan tidak berpusat. Kejadian mereka adalah tanda rangkaian yang bertenaga dan diedarkan, menunjukkan bahawa pelombong di seluruh dunia mengambil bahagian secara aktif dan sistem itu mempunyai redundansi terbina dalam untuk mengelakkan manipulasi transaksi.

Contoh Dunia Sebenar: Blok Yatim pada Bitcoin

Pada 12 November 2022, rangkaian Bitcoin merekodkan blok anak yatim pada ketinggian blok 762,711. Dua pelombong menyelesaikan cincangan pada masa yang hampir sama, mencipta rantai selari buat sementara waktu. Akhirnya, satu versi mendapat lebih banyak bukti kerja, dan satu lagi — blok anak yatim — telah digugurkan.

Ringkasnya, blok anak yatim adalah hasil yang dijangkakan daripada sifat terdesentralisasi rangkaian rantaian blok. Walaupun mereka mungkin kelihatan seperti data yang tidak digunakan atau berlebihan, kehadirannya mengesahkan cita-cita asas ketelusan, persaingan dan daya tahan dalam sistem rantaian blok.

Bagaimana dan Mengapa Blok Yatim Berlaku

Blok yatim lazimnya adalah hasil daripada keadaan rangkaian dan dinamik konsensus dalam sistem terdesentralisasi. Memahami puncanya memerlukan pemeriksaan cara urus niaga dan sekatan bergerak melalui rangkaian rantaian blok, terutamanya dalam persekitaran Bukti Kerja.

Di bawah ialah sebab utama mengapa blok anak yatim berlaku:

1. Penemuan Blok Serentak

Dalam sistem Bukti Kerja seperti Bitcoin, pelombong bersaing secara global untuk menyelesaikan teka-teki matematik untuk menambah blok baharu pada rantaian. Kadangkala, dua pelombong mencari penyelesaian cincang yang betul pada masa yang hampir sama. Keadaan perlumbaan ini menyebabkan kedua-dua blok disiarkan ke rangkaian, mewujudkan garpu sementara di mana dua rantai yang sah wujud.

Sebaik sahaja garpu berlaku, rangkaian menunggu untuk blok seterusnya dilombong. Mana-mana rantai yang menerima blok sah seterusnya dahulu biasanya diterima pakai sebagai rantai kanonik kerana ia lebih panjang (mempunyai lebih banyak bukti kerja). Blok yang lain, walaupun dahulunya sah, kemudiannya menjadi yatim piatu.

2. Kependaman Rangkaian dan Kelewatan Penyebaran

Taburan geografi pelombong bermakna beberapa bahagian rangkaian mungkin menerima blok baharu sebelum yang lain. Jika blok disebarkan secara perlahan, pelombong lain mungkin melombong blok baru tanpa mengetahui tentang blok sebelumnya. Kelewatan ini mengakibatkan blok serentak, salah satunya akhirnya menjadi yatim piatu.

Persekitaran kependaman tinggi atau sambungan nod yang tidak cekap menguatkan isu ini, terutamanya apabila blok bersaiz besar atau rangkaian sesak dengan transaksi.

3. Garpu Tidak Sengaja

Kadangkala, perisian yang rosak atau pepijat dalam klien tertentu boleh menyebabkan nod berkelakuan berbeza daripada peraturan konsensus. Jika pelombong yang mencukupi menggunakan perisian yang rosak, mereka mungkin secara tidak sedar melombong blok yang kemudiannya ditolak oleh seluruh rangkaian. Walaupun ini jarang berlaku dan sering dibetulkan dengan cepat, blok tersebut boleh berakhir sebagai anak yatim.

4. Serangan Perlombongan Strategik

Dalam kes yang jarang berlaku, percubaan canggih untuk memanipulasi mekanisme konsensus rantaian blok boleh mengakibatkan blok yatim. Sebagai contoh, penyerang mungkin cuba melaksanakan strategi perlombongan mementingkan diri sendiri, di mana mereka sengaja menahan sekatan untuk mendapatkan kelebihan strategik. Jika serangan gagal, blok yang tidak diterbitkan — setelah didedahkan — mungkin menjadi yatim oleh rantaian yang lebih panjang yang tulen.

5. Variasi dalam Pelaksanaan Konsensus

Pelanggan blockchain yang berbeza mungkin mentafsir butiran protokol kecil dengan cara yang sedikit berbeza, terutamanya merentasi peningkatan rangkaian atau garpu keras. Penyimpangan ini boleh menyebabkan sesetengah pelombong membina blok yang tidak diterima oleh orang lain, mengakibatkan anak yatim apabila konsensus sejajar.

Mengurangkan Blok Anak Yatim

Rangkaian rantaian blok menggunakan pelbagai mekanisme untuk meminimumkan kejadian blok yatim:

• Penyebaran Blok yang Lebih Pantas: Protokol seperti Relay Blok Kompak dalam Bitcoin mengurangkan masa penghantaran antara nod.
• Pengurangan Latensi: Infrastruktur rangkaian yang dipertingkatkan memastikan penyebaran sekatan tepat pada masanya.
• Penyegerakan Pelanggan: Memastikan semua pelanggan mengikut peraturan konsensus yang sama mengehadkan garpu yang tidak disengajakan.
• Disinsentif Ekonomi: Memandangkan blok anak yatim tidak menerima ganjaran, pelombong bermotivasi untuk kekal sejajar dengan rantaian terpanjang.

Secara amnya, blok yatim bukan bukti kegagalan sistem. Sebaliknya, ia mewakili penyelesaian konflik terdesentralisasi terbina dalam — sifat elegan reka bentuk rantaian blok yang menjamin integriti sambil menyokong penyertaan global.

Kesan Blok Orphan pada Rangkaian Blockchain

Walaupun blok yatim bukan sebahagian daripada blok penghalang terakhir, ia mempengaruhi beberapa aspek utama operasi rangkaian, terutamanya dari segi kemuktamadan transaksi, keselamatan dan strategi pelombong.

1. Penyusunan Semula Transaksi

Salah satu kesan yang paling ketara daripada blok anak yatim berkenaan dengan urus niaga yang terkandung di dalamnya. Walaupun blok ini sah, transaksi yang disertakan di dalamnya tidak serta-merta dianggap muktamad kerana blok itu tidak diterima pakai ke dalam rantaian utama. Sebaliknya, sebarang urus niaga unik dalam blok anak yatim dikembalikan ke mempool — kawasan menunggu untuk transaksi yang belum disahkan — di mana ia mungkin disertakan dalam blok berikutnya.

Proses ini mungkin menyebabkan kelewatan yang singkat untuk pengguna, terutamanya apabila menghantar dana, kerana transaksi di blok anak yatim mesti menunggu untuk dilombong semula. Walau bagaimanapun, dompet dan pertukaran biasanya menunggu beberapa pengesahan blok sebelum menganggap transaksi sebagai muktamad, dengan itu mengambil kira kemungkinan menjadi anak yatim.

2. Motivasi Pelombong dan Ekonomi

Apabila blok menjadi yatim, ganjaran perlombongan yang berkaitan (dalam Bitcoin, 6.25 BTC pada 2024) tidak dibayar. Ini berfungsi sebagai penalti ekonomi semula jadi dan menggalakkan pelombong beroperasi pada rantaian terpanjang.

Memandangkan sifat perlombongan yang intensif sumber, kekurangan ganjaran daripada blok yatim piatu mewakili potensi kerugian kewangan. Akibatnya, pelombong berusaha untuk penyebaran blok yang cepat, mengekalkan perisian nod yang terkini dan terlibat dalam kumpulan perlombongan untuk mengurangkan kependaman dan pendedahan kepada risiko anak yatim.

3. Keselamatan dan Desentralisasi Rangkaian

Sebilangan sederhana blok anak yatim dilihat sebagai tanda kekuatan terpencar. Ini menunjukkan bahawa berbilang pelombong di seluruh dunia menyumbang secara aktif dan tiada satu pihak pun mendominasi penciptaan blok.

Walau bagaimanapun, kadar blok anak yatim yang luar biasa tinggi boleh menandakan kesesakan, perpecahan rangkaian atau bahkan serangan yang disengajakan terhadap rantai.

4. Orphan Blocks lwn Blockchain Reorgs

Konsep blok yatim berkait rapat dengan penyusunan semula rantaian blok (reorgs), yang berlaku apabila rantaian kanonik ditukar kepada alternatif yang lebih panjang. Berbilang blok yatim boleh dibuat semasa penyusunan semula, terutamanya dalam keadaan rangkaian yang tidak menentu.

Walaupun reorg sekali-sekala dijangka, reorg yang kerap atau lama mungkin menjejaskan kestabilan blokchain dan mengurangkan kepercayaan terhadap kemuktamadan transaksi. Pembangun menyasarkan untuk mengoptimumkan algoritma konsensus dan rangkaian pelayan untuk menyempitkan tetingkap di mana blok yatim mungkin muncul.

5. Blok Yatim dalam Ethereum dan Rantaian Blok Lain

Sebelum beralih kepada Proof of Stake pada tahun 2022, Ethereum mengalami blok anak yatim — selalunya dipanggil blok pakcik. Tidak seperti Bitcoin, Ethereum memberi ganjaran kepada pelombong untuk blok pakcik, memberikan insentif untuk memasukkannya ke dalam rantaian dan dengan itu meningkatkan keselamatan rangkaian.

Dalam protokol blockchain lain seperti Litecoin atau Bitcoin Cash, kekerapan dan pengendalian blok yatim berbeza-beza bergantung pada topologi rangkaian, reka bentuk konsensus dan masa selang blok. Secara amnya, masa blok yang lebih rendah (mis., 2.5 minit untuk Litecoin) cenderung meningkatkan kemungkinan menjadi anak yatim kerana perlumbaan blok yang lebih kerap.

Kesimpulannya, walaupun blok yatim mungkin kelihatan seperti hasil sampingan daripada ketidakcekapan, ia sebenarnya merupakan bahagian penting dalam operasi lejar yang telus dan tidak berpusat. Memahami mereka memperdalam penghayatan seseorang terhadap cabaran — dan kepintaran — yang wujud dalam teknologi blockchain.