Was ist eine Überlastung des Blockchain-Netzwerks?

Haben Sie schon einmal stundenlang auf den Abschluss einer Krypto-Transaktion gewartet oder hohe Transaktionsgebühren bezahlt? Wahrscheinlich haben Sie schon einmal eine Blockchain-Überlastung erlebt.

Im Gegensatz zu zentralisierten Netzwerken, die zur Bewältigung von Spitzenlasten einfach mehr Kapazität hinzufügen können, begrenzen Blockchains aufgrund der vom Protokoll festgelegten festen Blockgröße und des Intervalls die Anzahl der pro Sekunde verarbeiteten Transaktionen auf natürliche Weise. 

Wenn die Nachfrage die festgelegte Kapazität übersteigt, werden Transaktionen in eine Warteschlange gestellt (oft als „im Mempool“ bezeichnet) und warten, bis sie an der Spitze der Warteschlange stehen, oder Benutzer zahlen einfach höhere Gebühren für einen schnelleren Prozess. Blockchain-Überlastungen wirken sich nicht nur auf Benutzer aus, sondern auch auf Entwickler, Unternehmen und Dienstanbieter, die die Blockchain-Infrastruktur nutzen.

Was ist eine Überlastung des Blockchain-Netzwerks?

Ein Blockchain-Netzwerk ist überlastet, wenn die Menge der an die Blockchain gesendeten Transaktionen die Fähigkeit übersteigt, Transaktionen in einem angemessenen Zeitrahmen zu verarbeiten, und es kommt auch zu suboptimalen Bestätigungszeiten.

Strukturell ist eine Blockchain ein dezentrales Hauptbuch, das Transaktionen verarbeitet und in Blöcken im Hauptbuch aufzeichnet. Da jeder Block eine maximale Größe/Speicherplatz hat, ist die Anzahl der Transaktionen, die er innerhalb vorgegebener Zeitrahmen für die Verarbeitung und Aufzeichnung verarbeiten kann, begrenzt.

Wenn viele Benutzer gleichzeitig Transaktionen durchführen, kommt es zu einer Überlastung des Blockchain-Netzwerks, die zu einem Rückstau unbestätigter Transaktionen im Netzwerk führt. Die Überlastung von Blockchain-Netzwerken unterscheidet sich nicht von der, die wir beim Datenverkehr beobachten, was zu Verzögerungen und Überlastungen für alle führt.

Diese Mängel wurden in der Vergangenheit immer wieder durch Staus aufgezeigt. So 2017Das Bitcoin-Netzwerk war während des Bullenmarktes stark überlastet und die Transaktionsgebühren überstiegen 50 US-Dollar. 

Ethereum hatte während des DeFi-Booms in den Jahren 2020-2021 mit ähnlichen Überlastungsproblemen zu kämpfen. NFT-Wahnsinn im Jahr 2021, wo die Gasgebühren durchschnittlich mehr als 200 US-Dollar pro Transaktion betrugen. Selbst Layer-2-Lösungen und alternative Blockchains erleben Überlastungen oder Gas-(Gebühren-)Spitzen, wenn die Benutzeraktivität ungewöhnlich stark ansteigt.

Ursachen für die Überlastung des Blockchain-Netzwerks

Überlastungen in Blockchain-Netzwerken entstehen nicht zufällig. Sie können auf eine Reihe technischer und verhaltensbezogener Probleme zurückgeführt werden. Je stärker die Nachfrage nach Blockchain-Anwendungen steigt, desto deutlicher werden diese Einschränkungen. Zu den häufigsten Ursachen für Überlastungen auf Blockchain-Plattformen gehören:

1. Hohes Transaktionsvolumen (NFT-Drops, Token-Airdrops und DeF)

Zu den häufigsten Ursachen für Überlastungen bei Blockchains zählen unerwartete Spitzen im Transaktionsvolumen und bei der Nachfrage während beliebter Ereignisse wie

• NFT-Tropfen: Viele NFT-Sammlungen werden gleichzeitig gestartet, was zu einer Überlastung führt, da Tausende von Benutzern versuchen, NFTs zu prägen, zu kaufen oder darauf zu bieten. Dieser Anstieg der Transaktionsanfragen überlastet das Netzwerk. 
• Token-Airdrops: Beispielsweise können Airdrops, die Token an Inhaber von Kryptoprojekt-Wallets verteilen, häufig zu einer erhöhten Gesamtaktivität der Benutzer im Netzwerk führen. Jeder rennt los, um seine kostenlosen Token abzuholen, was zu einer Verstopfung des Netzwerks führt. 

2. Eingeschränkte Blockgröße oder Blockgeschwindigkeit

Die Einschränkungen der dezentralen oder verteilten Ledger-Technologie sollen ihre Dezentralität und Sicherheit gewährleisten. Wenn Transaktionen übermittelt werden, die nicht in einen Block passen, werden sie einem sogenannten Mempool hinzugefügt. 

Mit zunehmender Größe des Mempools beginnen Benutzer, höhere Transaktionsgebühren (Gas) anzubieten, um ihre Transaktionen schneller abzuschließen. Dies führt zu einem Bieterkrieg, der zu Verzögerungen für Benutzer führt, die niedrigere Gebühren anbieten, und die durchschnittlichen Kosten für die Nutzung des Netzwerks erhöht.

3. Suboptimal erstellte dezentrale Anwendungen (dApps)

Nicht alle Blockchain-Anwendungen sind gleich aufgebaut. Einige dApps enthalten möglicherweise ineffizienten Smart-Contract-Code, verbrauchen mehr Gas als nötig oder rufen mehrere Transaktionen auf, um ein Endergebnis zu erzielen. 

In einer überlasteten Umgebung verschärfen schlecht optimierte dApps das Problem nur, indem sie das Netzwerk mit unnötigen und übermäßig ressourcenintensiven Transaktionen füllen, die effizienter hätten implementiert werden können.

Beispielsweise könnte ein dezentrales Spiel viele Verträge aufrufen, nur um einen Spielstand zu aktualisieren oder ein Objekt zu verschieben, obwohl eine Funktion dieselbe Aufgabe sauber und effizient hätte erledigen können. In einem Ökosystem großer dApps baut sich diese Ineffizienz schnell auf und trägt zur Überlastung bei.

4. Bot-Aktivitäten und Spam-Angriffe

Bots sind eine weitere wesentliche Ursache für die Überlastung von Blockchains. Automatisierte Skripte (Bots), die in DeFi verwendet werden, um Trades zu verhindern, NFT-Münzen zu ergattern oder Arbitragemöglichkeiten auszunutzen. 

Sie übermitteln Tausende von Transaktionen in Millisekunden und zahlen höhere Gasgebühren um ihre Transaktionen zuerst auszuführen. Dies überlastet das Netzwerk und erhöht die Gasgebühren für legitime Benutzer.

Wie wird Stau gemessen?

Durch das Verständnis von Blockchain-Überlastungen können Benutzer, Entwickler und Protokolle Einblicke in die Netzwerkintegrität gewinnen, effiziente Interaktionen nutzen und ihre Transaktionen präzise optimieren. Typischerweise wird die Überlastung anhand mehrerer Indikatoren bewertet:

1. Mempool-Größe

A mempool ist eine Datenstruktur, die in der Blockchain gespeichert und verwaltet wird. Sie verfügt über einen temporären Speicher aller ausstehenden Transaktionen, die übermittelt und noch nicht in einen Block aufgenommen wurden. 

Je größer der Mempool, desto mehr Benutzer versuchen, Transaktionen zu senden, wahrscheinlich gleichzeitig. Die Überlastung deutet darauf hin, dass das Netzwerk sie nicht schnell genug verarbeiten kann. Der Mempool kann während der Spitzenaktivität von DeFi oder NFT-Starts auf Ethereum massiv anwachsen und Zehntausende von Transaktionen umfassen, was zu verzögerten Bestätigungen führt. 

2. Gaspreis 

Der Gaspreis ist der Geldbetrag, den Benutzer zu zahlen bereit sind, oder die Transaktionskosten, damit der Gaspreis von den Validierern (Minern oder Stakern) verarbeitet werden kann. Der Gaspreis wird auf Ethereum in Gwei gemessen.

Wenn die Nachfrage nach Blockspeicher steigt und das Angebot übersteigt, erhöhen die Nutzer den Gaspreis, den sie zu zahlen bereit sind, damit die Validierer wissen, dass sie ihre Transaktionen priorisieren müssen. Im Wesentlichen steigen die Gaspreise, wenn das Netzwerk überlastet ist. 

3. Durchschnittliche Blockzeit 

Die durchschnittliche Blockzeit bezieht sich auf die durchschnittliche verstrichene Zeit zwischen dem Mining von Blöcken (PoW) oder validiert (PoS). Längere Blockzeiten als üblich können zu einer geringeren Rate an Transaktionsbestätigungen führen, was wiederum zu einer Überlastung führt. Durchschnittliche Blockzeiten für gängige Coins:

• Bitcoin: ~10 Minuten
• Ethereum (PoS): ~12 Sekunden
• Solana: ~0.4 Sekunden

4. Transaktionsdurchsatz (TPS)

TPS (Transaktionen pro Sekunde) ist die Anzahl der Transaktionen, die eine Blockchain pro Sekunde verarbeiten kann. TPS ist eine direkte Definition der Verarbeitungskapazität einer Blockchain. Sobald das Transaktionsvolumen TPS überschreitet, bildet sich ein Rückstau. Die TPS für einige Coins sind: 

• Bitcoin: ~7 TPS
• Ethereum: ~15–30 TPS
• Solana: 2,000+ TPS (theoretisch)
• Polygon PoS: ~65 TPS

Metrisch	Was es misst	Stauindikator	Ergebnis
Mempool-Größe	Ausstehende Transaktionen	Hoch	Längere Wartezeiten, Gebührenspitzen
Gaspreis	Transaktionsgebühren pro Gaseinheit	Hoch	Teurere Transaktionen
Zeit blockieren	Zeit zum Erstellen/Validieren des Blocks	Langsamer als üblich	Langsamerer Netzwerkdurchsatz
TPS	Verarbeitungsgeschwindigkeit	Niedrigerer TPS im Verhältnis zum Volumen	Rückstände und Verzögerungen

Auswirkungen von Netzwerküberlastungen

Überlastungen in Blockchain-Netzwerken sind ein ernstes operatives Problem mit realen finanziellen Auswirkungen auf das gesamte Kryptowährungs-Ökosystem. Zu diesen Auswirkungen können gehören:

1. Verzögerung der Transaktionsbestätigung

Einer der Hauptnachteile besteht darin, dass die Bestätigung der Transaktion(en) verzögert erfolgt. Bei der Durchführung bestimmter Aufgaben wie grenzüberschreitenden Zahlungen, Handel, der Prägung von NFTs usw. kann ein Gefühl der Dringlichkeit entstehen. Staus können dazu führen, dass Sie Chancen verpassen oder, schlimmer noch, Transaktionen vollständig verlieren, Preisverfall usw.

Im September 2024 wurde die Bitcoin-Netzwerk Die Überlastung war so groß, dass die durchschnittliche Zeit zwischen den Bestätigungen von Transaktionen über 2000 Minuten (über 33 Stunden) betrug. Benutzer saßen fest und konnten grundlegende Transaktionen nicht rechtzeitig abschließen.

2. Höhere Transaktionsgebühren (Gasgebühren)

Überlastungen führen zu höheren Transaktionsgebühren, die manchmal auch als Gasgebühren bezeichnet werden. Wenn die Nachfrage das Angebot übersteigt, bieten Benutzer höhere Gebühren für eine bevorzugte Bedienung in der Warteschlange für Miner oder Validatoren. 

Zum Beispiel während der Blütezeit des Board Ape Yacht Clubs Otherside NFT mint, was im Mai 2022 geschah, stiegen die Gasgebühren auf Ethereum auf über 400 Dollar pro Transaktion, während die Nutzer allein mehr als 157 Millionen Dollar an Gasgebühren zahlten. Der Anstieg machte es kleinen Nutzern fast unmöglich, teilzunehmen, es sei denn, sie wollten einen Aufpreis zahlen. 

3. Fehlgeschlagene Transaktionen aufgrund von Überbietungen

Wenn das Netzwerk überlastet ist, werden Transaktionen mit niedrigeren Gasgebühren einfach nie verarbeitet und verbleiben im Mempool, bis sie gelöscht oder storniert werden. Dies kann auch zu einem Risikomodus werden, wenn Ihr Bitcoin auf dem Spiel steht und Sekunden zählen.

Die Risiken fehlgeschlagener Transaktionen können zu Geldverlusten, ungültigen Smart Contracts und frustrierten Benutzern führen, insbesondere auf DeFi-Sites, wo Millisekunden den Unterschied zwischen Gewinn und Verlust ausmachen können.

4. Frustration bei Benutzern und Entwicklern

Regelmäßige Überlastungen können zu mangelndem Vertrauen der Benutzer führen und Entwickler davon abhalten, auf einer überlasteten Blockchain aufzubauen. Entwickler können eine Blockchain verlassen. 

Beispielsweise heißt es im Bericht von Electric Capital aus dem Jahr 2023, dass Entwickler und Benutzer zu anderen Ketten wie Avalanche, Polygon und Solana migrierten, da die meisten ihrer dApps aufgrund von Kosten und Überlastung nicht auf Ethereum gestartet werden konnten.

Lösungen für die Überlastung des Blockchain-Netzwerks

Überlastungen betreffen die größten Blockchains innerhalb des Ökosystems (wie Bitcoin und Ethereum) am stärksten, insbesondere bei Nachfragespitzen. Im Folgenden finden Sie verschiedene Lösungen zur Bewältigung von Überlastungen und zur Erhöhung der Skalierbarkeit:

1. Layer 2-Skalierungslösungen

Layer-2-Lösungen (L2) arbeiten über Layer-1-Ketten und verarbeiten die Transaktionslast größtenteils außerhalb der Kette, bevor der Nachweis schließlich wieder in die Kette zurückübertragen wird. L2-Lösungen sind großartig, weil sie deutlich kostengünstiger und schneller sind und gleichzeitig die Sicherheit ihrer Basisschicht nutzen. 

Laut L2Beat übernimmt Arbitrum One, eine Layer-2-Lösung, über 40 % aller Ethereum-Layer-2-Aktivitäten mit einem täglichen Volumen von über 500 Millionen US-Dollar. Es bündelt Tausende von Transaktionen in einem einzigen Nachweis zurück zu Ethereum.

2. Schärfen

Sharding ist eine Layer-1-Skalierungslösung, die die Blockchain in kleinere Teile, sogenannte „Shards“, aufteilt und so die parallele Verarbeitung von Transaktionen ermöglicht. Dies verbessert den Durchsatz deutlich und entlastet das Netzwerk. Das NEAR-Protokoll verfügt bereits über dynamisches Sharding und erreichte im Stresstest bis zu 100,000 TPS. 

3. Verschiebungen im Konsensmechanismus

Änderungen der Konsensmechanismen könnten den Durchsatz erhöhen und den Energieverbrauch senken. Beispielsweise versieht Solanas Proof of History Transaktionen mit Zeitstempeln, sodass sie ohne unnötigen Zeitaufwand gesammelt und verifiziert werden können. Dies ermöglicht einen extrem hohen Durchsatz, ohne die Nachverfolgbarkeit zu beeinträchtigen.

Wie Benutzer Staus bewältigen können

Viele Blockchain-Nutzer erleben wahrscheinlich häufig Blockchain-Überlastungen, wenn sie beliebte Netzwerke wie Ethereum und Bitcoin nutzen. Glücklicherweise gibt es hier einige praktische Möglichkeiten, wie Nutzer Blockchain-Überlastungen umgehen können:

1. Nutzen Sie Layer-2-Lösungen und/oder Sidechains, um Überlastungen zu vermeiden

Eine der vielen Möglichkeiten, Überlastungen der Blockchain zu vermeiden, ist die Verwendung von Layer-2-Netzwerken und/oder Sidechains. Layer-2-Lösungen wie die von Optimism und Arbitrum können Ihre Transaktionen aus der Haupt-Blockchain herausnehmen und gleichzeitig bündeln, um sie mit der Hauptkette abzuwickeln. So können Sie Überlastungen umgehen und Transaktionen schneller und günstiger durchführen.

2. Planen Sie Ihre Transaktionen außerhalb der Stoßzeiten

Blockchain-Netzwerke funktionieren nicht rund um die Uhr. An den geschäftigsten Tagen, insbesondere während der US-amerikanischen und europäischen Geschäftszeiten, kommt es naturgemäß zu einer stärkeren Überlastung. Um Transaktionsverzögerungen zu vermeiden und Gasgebühren zu sparen, planen Sie Transaktionen in Zeiten mit geringer Aktivität. Verwenden Sie Tools wie den Etherscan Gas Tracker oder die Ethereum Gas Station, um geeignete Zeitpunkte für Transaktionen zu ermitteln.

3. Passen Sie die Gasgebühren selbst an oder verwenden Sie den Schätzer Ihres Wallets

Die meisten Krypto-Wallets (einschließlich MetaMask und Trust Wallet) ermöglichen es Benutzern, ihre Gasgebühren manuell festzulegen oder einen automatischen Kostenrechner zu nutzen, um Preisvorschläge anzuzeigen. Wenn eine Transaktion nicht zeitkritisch ist, kann es sich lohnen, eine niedrigere Gasgebühr festzulegen und auf die Abwicklung durch das Netzwerk zu warten. 

4. Nutzen Sie die Vorteile der Tools zur Gasgebührenoptimierung

Zahlreiche Tools von Drittanbietern helfen Nutzern, Transaktionsgebühren zu sparen. Einige dieser Tools sind Blocknative, GasNow und TxOptimizer. Sie bieten Gaspreisprognosen, Transaktions-Batching und sogar Echtzeit-Warnmeldungen, damit Nutzer die besten Preise für ihre Transaktionen erhalten. 

5. Mehrere Transaktionen zu einer kombinieren 

Die Bündelung von Transaktionen ist eine weitere clevere Möglichkeit, Blockchain-Überlastung und Gaskosten zu reduzieren. Einige Wallets und dApps ermöglichen es Nutzern, mehrere Aktionen, wie Token-Swaps oder Token-Transfers, in einer Transaktion zusammenzufassen. Dies reduziert die Anzahl der Transaktionen in der Blockchain und kann Nutzern erhebliche Gasgebühren sparen.

6. Verwenden Sie skalierbare Blockchains als Alternative zu Ethereum

Ethereum ist die am häufigsten genutzte Smart-Contract-Plattform, geht jedoch mit Überlastung einher. Bei hohem Datenverkehr können Benutzer andere Layer-1-Blockchains wie Solana, Avalanche, Fantom, Algorand und Near Protocol in Betracht ziehen.

Fazit

Die Überlastung des Blockchain-Netzwerks betrifft viele dezentrale Systeme. Von einfachen Überweisungen bis hin zu komplizierten Smart Contracts führt sie zu längeren Bestätigungszeiten/-intervallen, hohen Gebühren und ineffektiver Durchsatzkapazität.

Während derzeit zahlreiche Skalierungslösungen entwickelt werden, zeigt die Netzwerküberlastung die Grenzen von Dezentralisierung, Sicherheit, Skalierbarkeit und deren Zusammenhängen auf. Insgesamt ermöglicht ein besseres Verständnis der Überlastung sowohl Benutzern als auch Entwicklern eine bessere Navigation im Krypto-Ökosystem und ermöglicht so eine bessere Nutzung von Transaktionsstrategien in Zeiten hoher Netzwerküberlastung.

Häufig gestellte Fragen

1. Was kann zu einer Überlastung des Blockchain-Netzwerks führen?

Eine Blockchain-Überlastung tritt auf, wenn die Transaktionsnachfrage die Verarbeitungskapazität eines Netzwerks übersteigt. Dies führt zu längeren Wartezeiten und höheren Gebühren. Dies kann passieren, weil Blöcke Größenbeschränkungen unterliegen (z. B. Bitcoins maximal 1–4 MB große Blöcke oder Ethereums etwa 15 Millionen Gas-Limit pro Block, alles abhängig von den rechnerischen Gaspreisen).

2. Wie tragen Layer-2-Lösungen zur Reduzierung von Staus bei?

Layer 2 (L2)-Lösungen wie Rollups, State Channels und Sidechains können Transaktionen außerhalb der Kette verarbeiten und später Beweise für die Transaktion(en) auf der Hauptkette abwickeln, was dazu beiträgt, die Nachfrage auf Schicht 1 zu reduzieren (dies könnte beispielsweise Ethereum sein), den Durchsatz zu erhöhen und die Gebühren zu senken. 

3. Wie behebt Sharding das Skalierbarkeitsproblem?

Beim Sharding wird die Blockchain in kleinere Ketten oder Shards zerlegt, die viele Transaktionen gleichzeitig verarbeiten können, ohne die Trennung zu beeinträchtigen. Sharding auf Ethereum sieht die Verwendung von Danksharding vor, das Sharding und Rollups kombinieren kann, um die effiziente Verarbeitung und Datenverfügbarkeit zu verbessern. 

4. Warum ist Ethereum vom Proof of Work (PoW, durch The Merge) zur Nutzung eines Proof of Stake (PoS) als Konsensmechanismus übergegangen?

PoS reduziert den Energieverbrauch um 99 % oder mehr und ermöglicht schnellere Transaktionen (2-3x).

5. Wird die Überlastung einer Blockchain jemals vollständig behoben werden?

Es gibt keine einheitliche Lösung für Überlastungen, die diese dauerhaft beseitigen wird, aber hybride Ansätze aus L2 + Sharding + Po + Gebührenoptimierungen werden dazu beitragen, die Skalierbarkeit von Blockchains erheblich zu erhöhen.