Chain reorganization

บทความนี้จะอธิบายเรื่องของ chain reorg หรือเหตุผลที่ทำให้เราต้องรอคอนเฟิร์มหลายบล๊อคเวลาทำธุรกรรม

เนิื้อหาในคลิปมีการใช้ AI ในการสร้างเสียง และเนื้อหาไม่ครบถ้วนเท่าบทความด้านล่าง จัดทำเพื่อใครที่ต้องการทำความเข้าใจแบบพื้นฐานก่อนจะลงลึก

Chain reorganization (หรือ “chain reorg”) คือกระบวนการที่เครือข่ายบล็อกเชนเปลี่ยนแปลงประวัติธุรกรรมโดยการแทนที่ชุดบล็อกเดิมด้วยชุดบล็อกใหม่ที่ยาวกว่า หรือกล่าวคือ เมื่อเกิดสาขา (fork) ของเชน บล็อกเชนจะเลือกรับเชนที่มีการขุดสะสมมากที่สุด (longest chain) เป็นเชนหลัก จึงส่งผลให้บล็อกบางส่วนในเชนเดิมที่สั้นกว่า (หรือ “stale blocks”) ถูกยกเลิกการใช้งาน กระบวนการนี้ทำให้โหนดทั้งหมดในเครือข่ายมีสำเนาบัญชีแยกประเภท (ledger) เดียวกันตามกฎ “เชนที่ยาวที่สุด” ของบิตคอยน์

กลไกการเกิด Chain Reorg

ในการขุดบิตคอยน์ โหนดหลายแห่งแข่งขันกันแก้สมการและผลิตบล็อกใหม่ในเวลาเดียวกัน เนื่องจากการแพร่กระจายของบล็อกในเครือข่ายอาจมีความล่าช้า จึงอาจจะเกิดเหตุการณ์ที่ สองโหนดขุดบล็อกขึ้นมาได้พร้อมกัน ตัวอย่างเช่น สมมุติว่ามีโหนดสองตัวขุดบล็อกใหม่พร้อมกัน โหนดบางตัวจะรับบล็อกตัวแรกที่มาถึงก่อน และบล็อกอีกชุดหนึ่งถูกเก็บไว้เป็นบล็อกสำรอง (stale block) เมื่อมีการขุดบล็อกใหม่ขึ้นมาอีกบล็อกหนึ่ง หากบล็อกนั้นต่อยอดจากหนึ่งในสองบล็อกเดิมจนทำให้เชนหนึ่งยาวกว่าอีกฝั่ง เชนที่ยาวกว่าจะกลายเป็นเชนหลัก และโหนดจะทำการ จัดระเบียบเชนใหม่ (reorg) โดยปิดการใช้งานบล็อกในสาขาเดิมที่สั้นกว่า และยอมรับบล็อกชุดใหม่ที่ยาวกว่าเข้ามาแทนที่

ระบบบิตคอยน์ใช้กฎ “เชนที่ยาวที่สุด” (longest-chain rule) ในการตัดสินว่าเชนใดเป็นเชนหลัก นั่นคือโหนดจะเลือกเชนที่มีการขุดสะสมมากที่สุด (ซึ่งโดยทั่วไปคือเชนที่มีบล็อกมากกว่า) ให้เป็นเชนหลัก เพื่อให้ทุกโหนดมีบล็อกเชนเหมือนกัน

เมื่อโหนดสองโหนดขุดบล็อกขึ้นมาได้พร้อมกันตามตัวอย่างข้างต้น เกิดเป็นเชนคู่ (fork) ชั่วคราวที่ทำให้โหนดในเครือข่ายไม่แน่ใจว่าจะยึดบล็อกชุดไหน บางโหนดอาจรับบล็อกจากโหนดตัวแรกก่อน บางโหนดรับบล็อกอีกฝั่งก่อน และถืออีกบล็อกชุดหนึ่งเป็นบล็อกหล่น (stale/orphan)

ในสถานการณ์นี้ หากมีโหนดอื่นขุดบล็อกเพิ่มขึ้นมา โดยต่อบนหนึ่งในสองเชนที่เกิด fork ขึ้น โหนดทั้งหมดจะมองเห็นว่าเชนหนึ่งมีความยาวมากกว่า เมื่อเป็นเชนที่ยาวกว่า เชนนั้นก็จะได้รับการยอมรับว่าเป็นเชนหลัก และโหนดต่าง ๆ จะทำการ reorganize โดย ปิดการใช้งาน บล็อกในเชนที่สั้นกว่าและ เปิดใช้งาน บล็อกในเชนที่ยาวกว่าแทน ผลที่ได้คือโหนดทุกเครื่องจะมีสำเนาบัญชีแยกประเภทที่เหมือนกัน และธุรกรรมที่อยู่ในบล็อกเดิมที่ถูกปิดใช้งานจะกลับเข้าสู่พูลเพื่อถูกรวมในบล็อกใหม่ต่อไป

ประเภทของ Chain Reorg

Chain reorg สามารถแบ่งเป็น สองประเภทหลัก ได้แก่

• จัดระเบียบเชนตามธรรมชาติ (Unintentional Reorg): เกิดจากความล่าช้าของเครือข่ายหรือการขุดบล็อกพร้อมกันโดยไม่ตั้งใจ เช่น การกระจายบล็อกช้าทำให้เกิด fork ชั่วคราว โดยปกติ reorg ประเภทนี้มักเกิดขึ้นบ่อยในขอบเขตเล็ก (เช่น 1–2 บล็อก) และไม่กระทบความเชื่อมั่นของผู้ใช้งาน

• จัดระเบียบเชนจากการโจมตี (Malicious Reorg): เกิดโดยเจตนาเพื่อเปลี่ยนแปลงประวัติธุรกรรม เช่น การทำเหมืองแบบเห็นแก่ตัว (Selfish Mining) ที่ผู้ขุดเก็บบล็อกไว้ไม่เผยแพร่ทันทีเพื่อหวังสร้างเชนส่วนตัวให้ยาวกว่า และ การโจมตี 51% (Majority Attack) ที่ผู้โจมตีควบคุมพลังขุด > 50% จึงสามารถสร้างเชนใหม่ให้ยาวกว่าเชนหลักเดิมได้สำเร็จเสมอ นอกจากนี้ การเปลี่ยนแปลงโปรโตคอลหรือ hard fork ของระบบก็อาจทำให้เกิดเชนใหม่ที่แตกต่างกัน และนำไปสู่การ reorg เมื่อเครือข่ายที่เลือกใช้กฎใหม่

ความเสี่ยงและผลกระทบ

การเกิด chain reorg ส่งผลต่อความปลอดภัยและความน่าเชื่อถือของเครือข่ายบิตคอยน์และผู้ใช้ได้หลายประการ เช่น

• Double Spending: หากมีการจัดระเบียบเชนโดยเฉพาะจากการโจมตี จะเปิดโอกาสให้ผู้ประสงค์ร้ายทำธุรกรรมแล้วขุดเชนสำรองในลักษณะเดียวกับ “การโจมตีทางเลือก (alternative history attack)” ยกตัวอย่าง ผู้โจมตีอาจส่งเงินให้ร้านค้าและขุดเชนสำรองที่ไม่รวมธุรกรรมนั้นไว้ หากผู้โจมตีขุดเชนสำรองได้ยาวกว่าหลังจำนวนคอนเฟิร์มที่ร้านค้ารับสินค้าแล้ว ผู้โจมตีสามารถเปิดเชนสำรองเพื่อยกเลิกธุรกรรมเดิมและใช้จ่ายบิตคอยน์ซ้ำ (double-spend) ได้สำเร็จ กรณีโหนดที่ควบคุมพลังขุดเกินครึ่งโอกาสสำเร็จจะเป็น 100% เหตุการณ์นี้เป็นภัยคุกคามต่อผู้ให้บริการรับชำระเงินและธุรกิจที่อาจสูญเสียสินค้าหรือเงินไปโดยที่ธุรกรรมเดิมถูกยกเลิก.

• ความล่าช้าในการยืนยันธุรกรรม: การ reorganize จะทำให้ธุรกรรมบางส่วนที่อยู่ในบล็อกหล่นต้องถูกยกเลิกและส่งกลับไปยังพูล เพื่อรอถูกรวมในบล็อกใหม่ ส่งผลให้ผู้ใช้ต้องรอนานขึ้นกว่าปกติในการยืนยันความถูกต้องของธุรกรรม โดยเฉพาะในกรณีที่ธุรกรรมเหล่านั้นถูกตั้งความหวังไว้สูง ธุรกรรมในบล็อกเดิมที่กลายเป็น stale block จะกลายเป็น “เหมือนไม่เคยเกิดขึ้น” ต่อเครือข่าย หากผู้ใช้นำเหรียญที่ได้จากบล็อกนั้นไปใช้งาน โหนดจะปฏิเสธเพราะเหรียญไม่มีอยู่จริงในเชนหลัก

กลไกการป้องกันและลดความเสี่ยง

เพื่อรับมือกับปัญหา chain reorg เครือข่ายและผู้ใช้งานมักใช้มาตรการต่างๆ ดังนี้:

• การยืนยันหลายชั้น (Confirmation Depth): ผู้ใช้งานและบริการมักรอให้ธุรกรรมมีการยืนยันหลายครั้งก่อนถือว่าเชื่อถือได้ อย่างที่มีการแนะนำให้รออย่างน้อย 6 คอนเฟิร์มจากบล็อกใหม่บนเชน เพื่อให้มั่นใจว่าการ reorganize แบบขโมยบล็อกหรือการโจมตี 51% มีโอกาสสำเร็จน้อยลงมาก โดยยิ่งรอ block เพิ่ม การแก้ประวัติยิ่งทำได้ยากขึ้น (probabilistic finality) ตัวอย่างเช่น การศึกษาพบว่า หากผู้โจมตีมีพลังขุดเพียง 10% และผู้รับเงินรอ 6 คอนเฟิร์ม โอกาสประสบความสำเร็จในการโจมตี double-spend จะเหลือประมาณ 0.1%

• หลักนิติธรรมของโหนด (Node Validation): โหนดบิตคอยน์แต่ละตัวจะตรวจสอบกฎของเครือข่ายอย่างเข้มงวด เช่น ตรวจสอบ Proof-of-Work และการต่อเนื่องของบล็อกก่อนรับไว้ในเชนหลัก เมื่อโหนดได้รับเชนที่ยาวกว่าและ valid ตามกฎทั้งหมด โหนดก็จะยอมรับเชนนั้นเป็นเชนหลัก โดยกระบวนการนี้ทำให้เชนหลักไม่สามารถถูกแทนที่ด้วยเชนปลอมได้ง่าย หากเชนแทนที่ไม่มีการขุดสะสมเพียงพอ โหนดแบบเต็ม (full node) ยังช่วยลดความเสี่ยงจากการถูกหลอกด้วยการเชื่อมต่อกับโหนดอื่น ๆ หลายแห่งเพื่อยืนยันว่าได้อยู่บนเชนที่ยาวที่สุดจริง ๆ

• ความสมบูรณ์ (Finality) แบบมีเงื่อนไข: ถึงแม้บิตคอยน์จะไม่มี finality แบบทันที แต่ระบบใช้กลไก probabilistic finality โดยให้ความเชื่อมั่นของธุรกรรมเพิ่มขึ้นตามจำนวนบล็อกที่เพิ่มมา นอกจากนี้ แนวทางอื่น ๆ เช่น การบันทึกจุดยืนยัน (checkpoints) หรือการพัฒนาคอนเซนซัสใหม่ ก็อาจช่วยให้เกิดความมั่นใจได้มากขึ้น ปัจจุบันการปฏิบัติทั่วไปคือการปรับใช้มาตรการข้างต้นร่วมกัน เช่น รอคอนเฟิร์มหลายชั้นและการรันโหนด เพื่อรักษาไว้ซึ่งความปลอดภัยและความน่าเชื่อถือของเครือข่ายบิตคอยน์