Mempool: Was ist das und wie funktioniert es?

Der Mempool, kurz für „ Memory Pool “ oder „ Transaction Pool “, dient als Gateway zur Blockchain und ist ein wichtiger Bestandteil ihrer Infrastruktur, insbesondere in der Welt der Kryptowährungen wie Bitcoin. Dieses Konzept ähnelt „Staging“-Umgebungen in der traditionellen Softwareentwicklung, in denen vor der Freigabe für die Produktion Tests und Qualitätskontrollen durchgeführt werden. Im Gegensatz zu zentralisierten Staging-Umgebungen muss jedoch jeder Knoten in einem Blockchain-Netzwerk seinen eigenen Mempool verwalten.

Transaktionen in einer Blockchain beginnen im Mempool, einer Liste ausstehender Transaktionen, die auf die Validierung durch einen Knoten warten, bevor sie an einen Block in der Blockchain übergeben werden. Die Rolle des Mempools wird oft übersehen, ist jedoch von entscheidender Bedeutung für das Verständnis, wie Transaktionen in der Kette verarbeitet und bestätigt werden. Durch die Analyse des Mempools können wir einen tieferen Einblick in die Funktionsweise von Blockchains und den Status laufender Transaktionen gewinnen.

Was ist ein Mempool?

Ein Mempool oder Speicherpool ist ein grundlegender Mechanismus innerhalb der Blockchain-Technologie, der ursprünglich von Bitcoin populär gemacht und später von Ethereum und anderen Blockchain-Netzwerken übernommen wurde. Es fungiert als dynamischer Bereitstellungsbereich oder „ Warteraum “ für unbestätigte Transaktionen und spielt eine entscheidende Rolle bei der Bestimmung der Reihenfolge und Aufnahme von Transaktionen in das Hauptbuch einer Blockchain.

Jeder Knoten in einem Blockchain-Netzwerk verwaltet seinen eigenen Mempool, in dem Informationen zu unbestätigten Transaktionen gespeichert werden. Dieser dezentrale Ansatz bedeutet, dass es so viele Mempools wie Knoten gibt, wobei jeder Knoten Transaktionen zu unterschiedlichen Zeiten empfängt und speichert und je nach Hardware über unterschiedliche Kapazitäten verfügt. Folglich können verschiedene Knoten zu jedem Zeitpunkt unterschiedliche Sätze ausstehender Transaktionen haben, was zu Schwankungen in der Mempool-Größe und Transaktionsanzahl im gesamten Netzwerk führt.

Wenn ein Benutzer im Bitcoin-Netzwerk eine Transaktion sendet, wird diese an das Netzwerk gesendet und in den Mempools einzelner Knoten gespeichert, bis ein Miner sie in einen Block einfügt. Dieser Prozess ist integraler Bestandteil des Transaktionsverarbeitungs- und Validierungssystems des Netzwerks. In ähnlicher Weise bezieht sich der Mempool im Ethereum-Ökosystem auf In-Memory-Datenstrukturen innerhalb eines Knotens, die Kandidatentransaktionen speichern, bevor sie abgebaut werden. Ethereum-Knoten wie Geth und Parity bezeichnen dies als „Transaktionspool“ bzw. „ Transaktionswarteschlange “.

Der Mempool ist nicht nur eine einzelne Einheit, sondern eine Sammlung einzelner Mempools über Knoten hinweg, die jeweils danach streben, sich über das Netzwerk mit anderen zu synchronisieren. Aufgrund der inhärenten Unzuverlässigkeit und Latenz bei der Netzwerkkommunikation kann sich der Mempool jedes Knotens teilweise erheblich unterscheiden. Knoten haben auch unterschiedliche Kriterien für die Annahme von Transaktionen, wie z. B. Mindestgaspreise und Mempool-Größenbeschränkungen.

mempool

Transaktionen verlassen normalerweise den Mempool eines Knotens, wenn sie in einen Block aufgenommen werden. Sie können jedoch auch entfernt werden, wenn sie aufgrund der Mempool-Konfiguration des Knotens ersetzt, abgebrochen oder verworfen werden. Dieses dezentrale und dynamische System gewährleistet die Reihenfolge der Transaktionen, die Priorisierung der Gebühren und den effizienten Blockaufbau, was für das robuste Funktionieren von Blockchain-Netzwerken wie Bitcoin und Ethereum unerlässlich ist.

Wie funktioniert Mempool?

Wann immer eine Transaktion initiiert wird, beginnt ihre Reise mit der Übertragung von einem Knoten zu anderen Knoten im Netzwerk. Knoten bewerten diese Transaktionen anhand mehrerer Kriterien, einschließlich der Überprüfung der Signatur, der Sicherstellung, dass der Spender Eigentümer der Münzen ist, und der Bestätigung, dass die Ausgabe die Eingabe nicht übersteigt. Sobald eine Transaktion diese Prüfungen besteht, wird sie im gesamten Netzwerk geteilt und landet schließlich im Mempool, einem Haltebereich, bis ein Miner sie zur Aufnahme in einen Block auswählt.

Wichtige Punkte zu Mempools

Das Konzept eines universellen, gemeinsam genutzten Mempools ist ein Missverständnis. In Wirklichkeit betreibt jeder Knoten seinen einzigartigen Mempool und empfängt und verarbeitet Transaktionen zu unterschiedlichen Zeiten. Die Kapazität des Mempools eines Knotens variiert je nach seinen Ressourcen; Knoten mit begrenztem Speicher weisen weniger Platz für Transaktionsprotokolle zu, während leistungsfähigere Knoten größere Mengen an Transaktionsdaten verarbeiten können.

Profitorientierte Bergleute neigen dazu, Transaktionen mit höheren Gebühren zu priorisieren. Diese Dynamik macht die Gebührenschätzung zu einer Herausforderung, insbesondere in Zeiten hoher Nachfrage und begrenztem Blockplatz. Benutzer können Gebührentrends abschätzen, indem sie die Gebührenspanne im aktuellen Pool unbestätigter Transaktionen beobachten. So können sie vermeiden, bei geringer Netzwerkaktivität zu viel oder bei dringenden Transaktionen zu wenig zu bezahlen.

Mempool-Dynamik in der Transaktionsverarbeitung

Der Weg einer Transaktion durch den Mempool umfasst mehrere Schritte:

Eine Transaktion wird von einem Wallet aus initiiert und zielt auf ein anderes Wallet oder einen Smart Contract ab.
Die Brieftasche des Benutzers signiert die Transaktion digital.
Die signierte Transaktion wird an einen Gateway-Knoten in einem Blockchain-Netzwerk (wie Ethereum oder Bitcoin) gesendet.
Dieser Knoten validiert die Transaktion und fügt sie seinem Mempool hinzu.
Die Transaktion wird dann an andere Knoten gesendet, die sie ebenfalls validieren und zu ihren Mempools hinzufügen und sie so weiter im Netzwerk verbreiten.
Miner holen die Transaktion aus dem Mempool ab und integrieren sie in einen neuen Block auf der Blockchain.
Dieser Block, der die Transaktion enthält, wird gesendet und die empfangenden Knoten entfernen die Transaktion dann aus ihren Mempools.

Einfluss von Mempool auf Transaktionsgebühren

Die Größe des Mempools beeinflusst maßgeblich die Transaktionsgeschwindigkeit und Gebühren in Blockchain-Netzwerken. Miner priorisieren Transaktionen mit höheren Gebühren, da diese Gebühren Teil ihrer Belohnungen für das Mining neuer Blöcke sind. Folglich schafft ein überfüllter Mempool ein Wettbewerbsumfeld, das die Transaktionsgebühren in die Höhe treibt und die Bestätigungszeiten verlängert. Umgekehrt sinken in Zeiten geringer Netzwerkaktivität, wenn der Mempool weniger überlastet ist, die Transaktionsgebühren und die Bestätigungszeiten sind kürzer. Dieses Auf und Ab des Aktivitätsniveaus des Mempools ist ein entscheidender Faktor für die Betriebsdynamik der Blockchain.

So überwachen Sie den Mempool

Es stehen zahlreiche Tools und Dienste zur Verfügung, um den Mempool über verschiedene Kryptowährungen wie Bitcoin hinweg zu verfolgen und Einblicke in die Netzwerkaktivität und Transaktionsdynamik zu bieten.

Blockchain-Explorer für die Mempool-Überwachung

Blockchain-Explorer wie Blockstream , Blockchair oder Blockchain dienen als wertvolle Ressourcen zur Beobachtung des aktuellen Status des Mempools. Sie liefern Daten wie die Anzahl unbestätigter Transaktionen, die Gesamtgröße des Mempools und die vorherrschende durchschnittliche Transaktionsgebühr.

Spezialisierte Mempool-Überwachungsdienste

Für detailliertere Informationen sind Dienste wie mempool.observer oder mempool.space nützlich. Sie befassen sich eingehender mit Mempool-Analysen und bieten Details zur Verteilung von Transaktionen nach Gebührensatz, zur Dauer der ältesten Transaktionen im Mempool und Vorhersagen zu Bestätigungszeiten für verschiedene Gebührensätze.

APIs für benutzerdefinierten Mempool-Datenzugriff

Blockchain-Datenanbieter wie Bitquery oder Coinmetrics bieten APIs an, die den programmatischen Abruf von Mempool-Daten ermöglichen. Diese Funktionalität kann in benutzerdefinierte Anwendungen oder Skripte integriert werden und ermöglicht so eine maßgeschneiderte Analyse und Nutzung von Mempool-Informationen.

Der Wert der Überwachung des Mempools liegt in seiner Fähigkeit, die Entscheidungsfindung hinsichtlich Transaktionszeitpunkt und Gebührensätzen zu steuern und so schnellere Bestätigungen zu ermöglichen. Darüber hinaus bietet es einen Einblick in den Zustand des breiteren Netzwerks, einschließlich der Überlastungsgrade und der Gesamtaktivität, und hilft Benutzern und Entwicklern dabei, sich effektiver in der Kryptowährungslandschaft zurechtzufinden.

Mempool-Transaktionen: So führen Sie ein Rollback durch

Angenommen, Sie haben eine Bitcoin-Transaktion mit einer Gebühr von etwa 10 Satoshis pro virtuellem Byte (sat/vb) initiiert. Nachdem Sie es an das Bitcoin-Netzwerk übermittelt haben, stellen Sie fest, dass es aufgrund eines Anstiegs der Gebühren für aktuelle Blockbestätigungen ins Stocken geraten und unbestätigt ist. Normalerweise stehen Sie vor zwei Möglichkeiten:

Warten Sie geduldig auf die Gebührensenkung: Eine Möglichkeit besteht darin, abzuwarten und zu hoffen, dass die Gebühren sinken. Dieser Zeitraum kann Tage, Wochen oder sogar Monate betragen, in denen Ihre Transaktion im Mempool unverarbeitet bleibt.

Entscheiden Sie sich für eine Gebührenerhöhung mit RBF: Alternativ können Sie Ihre Transaktionsgebühr mithilfe von Methoden wie „Replace by Fee“ ( RBF ) oder anderen Gebührenerhöhungsstrategien erhöhen und so die Chancen auf Aufnahme in einen Block erhöhen.

Aber was ist, wenn Sie einen anderen Ansatz wünschen, beispielsweise Ihre Transaktion vollständig aus dem Mempool extrahieren? Theoretisch sollten Transaktionen mit niedrigen Gebühren im Laufe der Zeit aus Mempools entfernt werden, wenn sie bereinigt werden.

Aufgrund der dezentralen Natur des Bitcoin-Netzwerks ist dieses Ergebnis jedoch keine Selbstverständlichkeit. Jeder Knoten weltweit arbeitet unabhängig und verwaltet seinen eigenen Mempool. Ihr Knoten verwirft die Transaktion möglicherweise nach einem festgelegten Zeitraum, andere behalten sie jedoch möglicherweise bei und lassen sie in ihren Mempools zurück. In Zeiten geringen Transaktionsvolumens kann eine solche Transaktion sogar unerwartet bestätigt werden.

Es ist wichtig zu akzeptieren, dass eine Transaktion möglicherweise nie vollständig aus allen Mempools gelöscht wird. Es besteht immer die Möglichkeit, dass jemand es archiviert und später wieder ins Netzwerk einfügt. Wenn Ihre Transaktion in der Schwebe ist, besteht die beste Lösung darin, entweder die Gebühr nach oben anzupassen, um die Verarbeitung zu beschleunigen, oder eine neue Transaktion zu erstellen und dieselben nicht ausgegebenen Transaktionsausgaben (UTXOs) an Sie selbst zu senden. Diese letztere Methode macht die ursprüngliche Transaktion effektiv ungültig und löst die Pattsituation auf. Darüber hinaus ist das Verständnis der Dynamik der Mempool-Verwaltung über verschiedene Knoten hinweg von entscheidender Bedeutung, um fundierte Entscheidungen über solche Transaktionen zu treffen.

Der Mempool und Bitcoin: Skalierbarkeitsherausforderungen und zukünftige Strategien

Die ständige Weiterentwicklung des Mempools und die Skalierbarkeit von Bitcoin sind ein Schwerpunkt der Forschung und Innovation im Kryptowährungssektor. Die Bewältigung von Skalierbarkeitsproblemen ist für die breitere Akzeptanz und Benutzerfreundlichkeit von Bitcoin und anderen Kryptowährungen von entscheidender Bedeutung.

Zu den wichtigsten Strategien gehören die weitere Einführung von Segregated Witness ( SegWit ) und die Bereitstellung des Lightning Network. SegWit verbessert die Transaktionsverarbeitung durch die Entkopplung der Signaturdaten von den Transaktionsdaten, sodass mehr Transaktionen in jeden Block passen. Das Lightning Network erleichtert als Second-Layer-Lösung Transaktionen außerhalb der Hauptblockchain und verringert so die Überlastung des Mempools.

Auch die Integration von Schnorr-Signaturen wird untersucht. Es wird erwartet, dass diese Signaturen die Größe der Transaktionsdaten deutlich verdichten und so zu einer Verbesserung der Skalierbarkeit beitragen. Schnorr-Signaturen ermöglichen die Kombination mehrerer Signaturen zu einer, wodurch der Transaktions-Footprint effektiv verringert wird.

Darüber hinaus werden Vorschläge zur Ausweitung der Blockgrößenbeschränkung diskutiert. Dies könnte möglicherweise die Transaktionsverarbeitung beschleunigen und die Effizienz steigern. Allerdings löst dieser Ansatz innerhalb der Community Kontroversen aus, da Bedenken bestehen, dass eine größere Blockgröße zu erhöhten Zentralisierungsrisiken führen und möglicherweise die Netzwerksicherheit gefährden könnte.

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