Мемпул (Mempool) - що це таке і який принцип роботи

Блокчейн-транзакції не обробляються миттєво, перед включенням у блок вони очікують своєї черги в спеціальному сховищі, що називається мемпулом (Mempool). Мемпул має велике значення у функціонуванні криптовалютних мереж, він керує потоком транзакцій і впливає на швидкість їхнього підтвердження.

Мемпул - що це таке

Мемпул («пул пам'яті») - це тимчасове сховище для транзакцій, які не були підтверджені в блокчейні. Користувач надсилає криптовалютну транзакцію, яка потім переміщується в мемпул, де обробляється майнерами (Proof-of-Work) або валідаторами (Proof-of-Stake).

Мемпул допомагає мережі регулювати навантаження, сортувати транзакції за пріоритетом і уникати перевантаження блокчейна.

Розрахунок розміру мемпула

Розмір мемпула динамічно змінюється залежно від:

• Кількості непідтверджених транзакцій

• Максимального розміру транзакції

• Затримок в обробці блоків

Наприклад, у мережі Біткоїна розмір мемпула вимірюється в байтах, а не в кількості транзакцій, оскільки кожна з них має різний обсяг даних.

Яка роль мемпула в блокчейн-транзакціях

1. Фільтрація та пріоритизація транзакцій

Мемпул виконує функцію сортування транзакцій до їхнього додавання в блок. Основні критерії, що впливають на порядок обробки:

• Транзакції, у яких сплачено вищу комісію, отримують пріоритет. Майнери (у Proof-of-Work) або валідатори (у Proof-of-Stake) заробляють на комісіях, тому вони зацікавлені включати найвигідніші транзакції.

• Великі транзакції займають більше місця в блоці, тому можуть оброблятися довше.

• У деяких блокчейнах старіші транзакції можуть отримувати пріоритет, щоб уникнути їх повного зависання.

Таким чином, мемпул відіграє роль «черги», де транзакції розподіляються за ступенем важливості.

2 Оптимізація завантаження мережі

Мемпул допомагає блокчейну працювати ефективніше, керуючи потоком транзакцій. Якби кожна нова транзакція оброблялася миттєво, це призвело б до перевантаження мережі. Мемпул діє як буфер, запобігаючи надмірному навантаженню.

Приклад:

• У моменти підвищеної активності (наприклад, під час бичачого ринку) кількість транзакцій збільшується, і мемпул тимчасово накопичує їх, поки мережа не впорається з навантаженням.

• Коли мережа менш завантажена, транзакції обробляються швидше, і мемпул залишається практично порожнім.

Це дає змогу блокчейну функціонувати стабільно навіть за різких змін активності користувачів.

3. Моніторинг стану мережі

Аналіз стану мемпула дає змогу трейдерам, інвесторам і користувачам оцінювати завантаження мережі та динаміку транзакцій.

• Мемпул завантажений - це свідчить про те, що в мережі підвищене навантаження, комісії можуть бути завищені.

• Мемпул порожніє - означає, що активність знижується, а комісії можуть зменшуватися.

Таким чином, користувачі мають можливість обирати оптимальний час для відправлення транзакцій, щоб заощадити на комісіях.

4. забезпечення безпеки мережі

Мемпул запобігає можливості проведення подвійних витрат (double spending). Коли транзакція потрапляє в мемпул, інші вузли мережі бачать її і відхиляють спроби відправки тих самих коштів повторно.

Приклад:

• Якщо зловмисник спробує надіслати дві транзакції з одними й тими самими монетами, мережа опрацює тільки одну, а другу буде відхилено, оскільки інформація про першу вже зберігається в мемпулі.

Це один із ключових механізмів захисту блокчейна.

5. Вплив на швидкість підтвердження транзакцій

Швидкість обробки транзакції залежить від завантаженості мемпула:

• За низької завантаженості - транзакції обробляються майже миттєво, навіть із низькими комісіями.

• За високої завантаженості - комісії зростають, а користувачі змушені платити більше, щоб їхні перекази підтвердилися швидше.

Мемпул допомагає автоматично регулювати баланс між попитом і пропозицією в мережі, впливаючи на швидкість обробки платежів.

Принцип роботи мемпула

1. Формування транзакції та надсилання в мережу

Користувач створює переказ криптовалюти, створюється транзакція, що містить:

• Адреси відправника й одержувача - куди і звідки йдуть кошти.

• Суму переказу - кількість відправленої криптовалюти.

• Розмір комісії (gas fee) - винагороду за обробку транзакції.

• Цифровий підпис відправника - підтвердження володіння коштами.

2. Перевірка вузлами перед додаванням у мемпул

До того, як транзакція потрапить у загальний пул, вузли мережі проводять обов'язкову перевірку:

- Чи є кошти на балансі відправника.

- Чи коректний цифровий підпис (переконатися, що транзакція не була підроблена).

- Відсутність подвійної витрати (double spending) - перевіряється, чи не намагається користувач витратити одні й ті самі монети двічі.

Якщо перевірка не пройдена, транзакція відкидається і не поширюється мережею.

3 Зберігання та сортування транзакцій у мемпулі

Якщо транзакція успішно проходить за всіма критеріями, то вона додається в мемпул, але не обробляється миттєво. Вона чекає свого підтвердження, щоб потрапити в новий блок.

Пріоритет обробки залежить від декількох факторів:

• Розмір комісії - чим вища плата за транзакцію, тим швидше майнери її оброблять.

• Час надходження - якщо мережа не перевантажена, старіші транзакції можуть отримати пріоритет.

• Розмір транзакції (у байтах) - великі транзакції можуть оброблятися повільніше, оскільки блок має обмежений обсяг.

4. Поширення транзакції мережею

Кожен вузол блокчейна має свій мемпул, але дані про транзакції поширюються між усіма учасниками мережі.

• Коли новий вузол отримує транзакцію, він передає її далі іншим вузлам.

• Це дає змогу синхронізувати мемпули, забезпечуючи актуальну інформацію по всій мережі.

• Якщо транзакція вже присутня в мережі, повторне надсилання відхиляється, запобігаючи дублюванню даних.

5. Вибір транзакцій та їх додавання в блок

Майнери або валідатори відбирають транзакції для приєднання в новий блок за таким алгоритмом:

1. Вибір транзакцій з найвищою комісією (щоб отримати максимальний дохід).

2. Перевірка розміру блоку - наприклад, у мережі Bitcoin розмір блоку обмежений 1 MB, тому до нього входить лише певна кількість операцій.

3. Додавання транзакцій у новий блок і запуск підтвердження (майнінг у PoW або валідація в PoS).

При перезавантаженні мемпула, транзакції з маленькими комісіями можуть залишатися непідтвердженими протягом тривалого часу.

6. Підтвердження транзакції та її видалення з мемпула

Після формування нового блоку з транзакціями його передають у мережу для остаточної перевірки та включення в блокчейн.

Коли блок додається в ланцюжок:

1. транзакції, що містяться в ньому, отримують підтвердження.

2) Вони видаляються з мемпула всіх вузлів, оскільки тепер вважаються завершеними.

3. Кошти стають доступними одержувачу.

Якщо транзакція довго залишається в мемпулі через низьку комісію, можливі два сценарії:

Автоматичне видалення - наприклад, у Bitcoin транзакції можуть видалятися через 14 днів, якщо вони так і не були підтверджені.

Ручне прискорення - користувач може відправити нову транзакцію з вищою комісією.

Як формується криптовалютна транзакція

Будь-яка криптовалютна транзакція містить:

• Створення транзакції - користувач вводить адресу, суму і комісію.

• Підписання приватним ключем - підтверджує право на відправлення коштів.

• Передача в мемпул - вузли перевіряють транзакцію.

• Вибір майнером/валідатором - транзакція потрапляє в блок.

• Додавання в блокчейн - транзакція отримує підтвердження.

• Оновлення балансів - одержувач отримує кошти.

Відстеження мемпула різних криптовалют

Для відстеження стану мемпула можна використовувати:

• Mempool.space (Биткоин)

• Etherscan.io (Ethereum)

• Solscan.io (Solana)

Ці сервіси показують усю ончейн аналітику в певному блокчейні.

Вилучення (відмова) транзакції з мемпула

Іноді транзакція застряє в мемпулі через низьку комісію. Можливі рішення:

• Replace-by-Fee (RBF) - повторне надсилання транзакції з вищою комісією.

• Child Pays for Parent (CPFP) - процес зі створення нової транзакції з вищою комісією, прив'язаної до залежної транзакції.

• Очікування - якщо навантаження на мережу знизиться, транзакцію буде підтверджено.

Причини перевантаження мемпула

1. Високе навантаження на мережу через здійснення значної кількості транзакцій

Якщо занадто багато користувачів одночасно відправляють транзакції, мемпул швидко заповнюється, а майнери не встигають їх обробляти. Це особливо помітно в періоди хайпу, коли популярність криптовалюти зростає.

Приклади перевантаження:

• Бичачий ринок: у періоди зростання криптовалют користувачі активно купують, продають і переводять активи, що збільшує навантаження.

• Айрдропи та ICO: масова роздача токенів призводить до сплеску транзакцій, особливо в мережах, де користувачі повинні підтвердити свою участь.

• Гейміфікація і NFT: популярні NFT-проекти (наприклад, Cryptopunks, Bored Apes) викликають масові транзакції в мережі Ethereum, що перевантажує мемпул.

2. обмежений розмір блоку

Кожен блокчейн має обмежений розмір блоку, що обмежує кількість транзакцій, які можна обробити за раз. Якщо надходить більше транзакцій, ніж може вміститися в блок, транзакції, що залишилися, залишаються в мемпулі, створюючи перевантаження.

Приклади:

• Bitcoin: Розмір блоку обмежений 1 MB, що означає, що в блок можна включити приблизно 2,000-3,000 транзакцій. Якщо надходить більше, інші залишаються в мемпулі.

• Ethereum: Замість фіксованого розміру блоку використовується обмеження по gas (30M gas per block). Якщо в блоці вже немає місця, транзакції чекають у мемпулі.

3. Атаки на мережу (спам-транзакції)

Зловмисники можуть навмисно перевантажувати мемпул, відправляючи величезну кількість дрібних транзакцій з мінімальними комісіями. Це уповільнює обробку легітимних транзакцій.

Приклади атак:

• Спам-атаки на Bitcoin: У 2015 році сталася атака, коли зловмисники відправили тисячі транзакцій з мінімальною комісією, забивши мемпул.

• Атаки на Ethereum: Іноді конкуруючі проєкти або хакери виробляють величезну кількість транзакцій, щоб штучно підвищити комісії та зробити мережу менш доступною.

4. Недостатня кількість майнерів або валідаторів

Коли в мережі стає менше майнерів (PoW) або валідаторів (PoS), то транзакції обробляються повільніше, що призводить до накопичення транзакцій у мемпулі.

5. Різке падіння складності мережі (у блокчейнах PoW)

Якщо складність мережі раптово падає (наприклад, через вихід великих майнерів), мережа може тимчасово працювати повільніше, оскільки вузли, що залишилися, не справляються з навантаженням.

Приклад:

• У 2021 році заборона майнінгу в Китаї призвела до того, що складність майнінгу Bitcoin різко впала, а транзакції почали повільно підтверджуватися.

6. Помилки в коді або оновлення мережі

Іноді розробники блокчейна випускають оновлення, які можуть вплинути на обробку транзакцій.

Приклади:

• Хардфорк Ethereum 2020 року спричинив тимчасову неузгодженість вузлів, через що мемпул перевантажився.

• Solana у 2021 році кілька разів стикалася з перевантаженням мемпула через помилки в алгоритмі обробки транзакцій.

7. Флеш-креші та паніка на ринку

Коли відбувається різкий обвал ціни криптовалюти (flash crash), трейдери починають масово продавати активи, викликаючи сплеск транзакцій.

Приклади:

• Обвал Bitcoin у березні 2020 року призвів до перевантаження мемпула, оскільки тисячі людей поспішали продати активи.

• FTX-крах у 2022 році викликав панічну втечу інвесторів, що збільшило навантаження на блокчейни.

Що впливає на пріоритет транзакцій

Майнери і валідатори вибирають транзакції за такими критеріями:

• Комісії - чим вони вищі, тим швидше відбувається підтвердження.

• Транзакції - великі транзакції вимагають більше місця в блоці.

• Час усередині мемпула - іноді старі транзакції отримують пріоритет.

Мемпул і масштабованість

Завантаженість мемпула безпосередньо пов'язана з масштабованістю блокчейна. Деякі рішення:

• SegWit (Bitcoin) - збільшує обсяг транзакцій у блоці.

• Layer 2 (Lightning Network, Optimistic Rollups) - винесення транзакцій за межі основного блокчейна.

• Збільшення розміру блоків - наприклад, у Bitcoin Cash блоки до 32 МБ.

Висновок

Мемпул є важливим елементом роботи блокчейна. У моменти високого навантаження він може перевантажуватися, що призводить до уповільнення роботи і зростання комісій. Розуміння його роботи дає змогу ефективно керувати своїми транзакціями та обирати оптимальний час для їхнього відправлення.

Поширені запитання (FAQ)

1. Що називається мемпулом у криптовалюті?

Мемпул - це група непідтверджених транзакцій у блокчейні.

2. Наскільки довго транзакції можуть перебувати в мемпулі?

Час перебування транзакції залежить від рівня завантаженості мережі. Здебільшого цей час становить від кількох хвилин до кількох годин.

3. Як можна прискорити процес підтвердження моїх транзакцій?

Можна вдатися до Replace-by-Fee (RBF) або Child Pays for Parent (CPFP).

4. Чому мемпул перевантажується?

Через високу активність користувачів, спекулятивні сплески або атаки на мережу.

5. Як перевірити стан мемпула?

Через сервіси: Mempool.space (Bitcoin), Etherscan (Ethereum), Solscan (Solana) та інші.