Mempool : qu’est-ce que c’est et comment ça marche ?

Le mempool, abréviation de « pool de mémoire » ou « pool de transactions », sert de passerelle vers la blockchain et constitue un élément essentiel de son infrastructure, notamment dans le monde des cryptomonnaies comme le Bitcoin. Ce concept est similaire aux environnements de « stade » dans le développement de logiciels traditionnels, où les tests et le contrôle qualité sont effectués avant la mise en production. Cependant, contrairement aux environnements de test centralisés, chaque nœud d'un réseau blockchain a son propre pool de mémoire à gérer.

Les transactions dans une blockchain commencent dans le mempool, une liste de transactions en attente de validation par un nœud avant d'être validées dans un bloc de la blockchain. Le rôle du pool de mémoire est souvent négligé, alors qu'il est crucial pour comprendre comment les transactions sont traitées et confirmées en chaîne. En analysant le pool de mémoire, nous pouvons obtenir un aperçu plus approfondi du fonctionnement des blockchains et de l'état des transactions en cours.

Qu’est-ce qu’un pool de mémoire ?

Un mempool, ou pool de mémoire, est un mécanisme fondamental de la technologie blockchain, initialement popularisé par Bitcoin puis adopté par Ethereum et d'autres réseaux blockchain. Il agit comme une zone de transit dynamique ou « salle d'attente » pour les transactions non confirmées, jouant un rôle crucial dans la détermination de la séquence et de l'inclusion des transactions dans le grand livre d'une blockchain.

Chaque nœud d'un réseau blockchain gère son propre pool de mémoire, stockant les informations relatives aux transactions non confirmées. Cette approche décentralisée signifie qu'il existe autant de pools de mémoire que de nœuds, chaque nœud recevant et stockant des transactions à des moments différents et ayant des capacités variables en fonction de son matériel. Par conséquent, différents nœuds peuvent avoir différents ensembles de transactions en attente à un moment donné, entraînant des variations dans la taille des pools de mémoire et le nombre de transactions à travers le réseau.

Dans le réseau Bitcoin, lorsqu'un utilisateur envoie une transaction, celle-ci est diffusée sur le réseau et stockée dans les mémoires des nœuds individuels jusqu'à ce qu'un mineur l'inclue dans un bloc. Ce processus fait partie intégrante du système de traitement et de validation des transactions du réseau. De même, dans l’écosystème Ethereum, le mempool fait référence à des structures de données en mémoire au sein d’un nœud qui stockent les transactions candidates avant qu’elles ne soient exploitées. Les nœuds Ethereum, tels que Geth et Parity , appellent cela respectivement « pool de transactions » ou « file d'attente de transactions ».

Le pool de mémoire n'est pas simplement une entité unique, mais un ensemble de pools de mémoire individuels répartis sur des nœuds, chacun s'efforçant de se synchroniser avec les autres sur le réseau. En raison du manque de fiabilité et de la latence inhérents à la communication réseau, le pool de mémoire de chaque nœud peut différer, parfois de manière significative. Les nœuds ont également différents critères pour accepter les transactions, tels que le prix minimum du gaz et les limites de taille du pool de mémoire.

pool de mémoire

Les transactions quittent généralement le pool de mémoire d'un nœud lorsqu'elles sont incluses dans un bloc, mais elles peuvent également être supprimées si elles sont remplacées, annulées ou abandonnées en raison de la configuration du pool de mémoire du nœud. Ce système décentralisé et dynamique garantit l'ordre des transactions, la priorisation des frais et la construction efficace des blocs, essentiels au fonctionnement robuste des réseaux blockchain comme Bitcoin et Ethereum.

Comment fonctionne Mempool ?

Chaque fois qu'une transaction est initiée, elle commence son parcours en étant diffusée d'un nœud aux autres nœuds du réseau. Les nœuds évaluent ces transactions en fonction de plusieurs critères, notamment la vérification de la signature, la garantie que le dépensier est propriétaire des pièces et la confirmation que le résultat ne dépasse pas l'entrée. Une fois qu'une transaction passe ces contrôles, elle est partagée sur le réseau et atterrit finalement dans le mempool, une zone d'attente jusqu'à ce qu'un mineur la sélectionne pour l'inclure dans un bloc.

Points clés sur les pools de mémoire

Le concept de pool de mémoire universel et partagé est une idée fausse. En réalité, chaque nœud exploite son pool de mémoire unique, recevant et traitant les transactions à des moments différents. La capacité du pool de mémoire d'un nœud varie en fonction de ses ressources ; les nœuds dotés de mémoire limitée allouent un espace plus petit pour les journaux de transactions, tandis que les nœuds plus puissants peuvent gérer de plus grands volumes de données de transaction.

Les mineurs, motivés par le profit, ont tendance à donner la priorité aux transactions comportant des frais plus élevés. Cette dynamique rend l’estimation des frais difficile, en particulier en période de forte demande et d’espace de bloc limité. Les utilisateurs peuvent évaluer les tendances des frais en observant la gamme de frais dans le pool actuel de transactions non confirmées, ce qui leur permet d'éviter de payer trop cher en cas de faible activité du réseau ou de sous-payer lors de transactions urgentes.

Dynamique du pool de mémoire dans le traitement des transactions

Le parcours d’une transaction à travers le mempool comporte plusieurs étapes :

Une transaction est initiée depuis un portefeuille, destinée à un autre portefeuille ou contrat intelligent.
Le portefeuille de l'utilisateur signe numériquement la transaction.
La transaction signée est envoyée à un nœud passerelle sur un réseau blockchain (comme Ethereum ou Bitcoin).
Ce nœud valide la transaction et l'ajoute à son mempool.
La transaction est ensuite diffusée vers d'autres nœuds, qui la valident également et l'ajoutent à leurs pools de mémoire, la propageant ensuite à travers le réseau.
Les mineurs récupèrent la transaction dans le pool de mémoire et l'intègrent dans un nouveau bloc sur la blockchain.
Ce bloc, contenant la transaction, est diffusé, et les nœuds récepteurs suppriment ensuite la transaction de leurs pools de mémoire.

Impact de Mempool sur les frais de transaction

La taille du pool de mémoire influence considérablement la vitesse et les frais de transaction dans les réseaux blockchain. Les mineurs donnent la priorité aux transactions comportant des frais plus élevés, car ces frais font partie de leurs récompenses pour l’extraction de nouveaux blocs. Par conséquent, un pool de mémoire saturé crée un environnement concurrentiel, augmentant les frais de transaction et allongeant les délais de confirmation. A l’inverse, pendant les périodes de faible activité réseau, lorsque le pool de mémoire est moins encombré, les frais de transaction diminuent et les délais de confirmation sont plus courts. Ce flux et reflux dans le niveau d’activité du pool de mémoire est un facteur critique dans la dynamique opérationnelle de la blockchain.

Comment surveiller le pool de mémoire

De nombreux outils et services sont disponibles pour suivre le pool de mémoire de diverses crypto-monnaies comme Bitcoin, offrant ainsi un aperçu de l'activité du réseau et de la dynamique des transactions.

Explorateurs de blockchain pour la surveillance du pool de mémoire

Les explorateurs de blockchain comme Blockstream , Blockchair ou Blockchain constituent des ressources précieuses pour observer l'état actuel du pool de mémoire. Ils fournissent des données telles que le nombre de transactions non confirmées, la taille totale du pool de mémoire et les frais de transaction moyens en vigueur.

Services spécialisés de surveillance de Mempool

Pour des informations plus détaillées, des services comme mempool.observer ou mempool.space sont utiles. Ils approfondissent l'analyse du mempool, offrant des détails sur la répartition des transactions par taux de frais, la durée des transactions les plus anciennes dans le mempool et des prédictions sur les délais de confirmation pour différents taux de frais.

API pour l'accès aux données Mempool personnalisé

Les fournisseurs de données blockchain tels que Bitquery ou Coinmetrics proposent des API qui permettent la récupération programmatique des données mempool. Cette fonctionnalité peut être intégrée dans des applications ou des scripts personnalisés, permettant une analyse et une utilisation personnalisées des informations du pool de mémoire.

L'intérêt de la surveillance du pool de mémoire réside dans sa capacité à guider la prise de décision concernant le calendrier des transactions et les taux de frais, en optimisant ainsi des confirmations plus rapides. De plus, il offre une fenêtre sur l'état du réseau dans son ensemble, y compris les niveaux de congestion et l'activité globale, aidant ainsi les utilisateurs et les développeurs à naviguer plus efficacement dans le paysage des cryptomonnaies.

Transactions Mempool : comment revenir en arrière

Supposons que vous ayez initié une transaction Bitcoin avec des frais d'environ 10 satoshis par octet virtuel (sat/vb). Après l'avoir transmis au réseau Bitcoin, vous le retrouvez bloqué, non confirmé en raison d'une augmentation des frais requis pour les confirmations de blocage actuelles. En règle générale, vous êtes confronté à deux choix :

Attendre patiemment la diminution des frais : une option consiste à attendre, en espérant que les frais baisseront. Cette période peut aller de quelques jours à plusieurs semaines, voire plusieurs mois, pendant laquelle votre transaction reste non traitée dans le pool de mémoire.

Optez pour l'amélioration des frais avec RBF : vous pouvez également choisir d'augmenter vos frais de transaction en utilisant des méthodes telles que le remplacement par des frais ( RBF ) ou d'autres stratégies d'augmentation des frais, augmentant ainsi ses chances d'inclusion dans un bloc.

Mais que se passe-t-il si vous souhaitez une approche différente, comme extraire entièrement votre transaction du pool mémoire ? Théoriquement, les transactions avec des frais faibles devraient être expulsées des pools de mémoire au fil du temps, au fur et à mesure de leur purge.

Cependant, ce résultat n’est pas acquis, en raison de la nature décentralisée du réseau Bitcoin. Chaque nœud dans le monde fonctionne indépendamment et maintient son propre pool de mémoire. Votre nœud peut abandonner la transaction après une période définie, mais d'autres peuvent la conserver, la laissant à la dérive dans leurs pools de mémoire. En période de faible volume de transactions, une telle transaction peut même être confirmée de manière inattendue.

Il est essentiel d'accepter qu'une transaction ne soit jamais entièrement supprimée de tous les pools de mémoire. Il est toujours possible que quelqu'un puisse l'archiver et le réintroduire ultérieurement sur le réseau. Si vous trouvez votre transaction dans les limbes, les solutions les plus viables consistent soit à ajuster les frais à la hausse pour accélérer son traitement, soit à créer une nouvelle transaction vous envoyant les mêmes sorties de transaction non dépensées (UTXO). Cette dernière méthode invalide effectivement la transaction initiale, résolvant ainsi l’impasse. De plus, comprendre la dynamique de la gestion du pool de mémoire sur différents nœuds est crucial pour prendre des décisions éclairées concernant de telles transactions.

Mempool et Bitcoin : défis d’évolutivité et stratégies futures

L’évolution continue du Mempool et l’évolutivité du Bitcoin constituent un point central de la recherche et de l’innovation au sein du secteur des cryptomonnaies. Relever les défis d’évolutivité est crucial pour une acceptation et une utilisation plus larges du Bitcoin et des autres crypto-monnaies.

Les stratégies clés incluent la poursuite de l'adoption de Segregated Witness ( SegWit ) et le déploiement du Lightning Network. SegWit améliore le traitement des transactions en dissociant les données de signature des données de transaction, permettant ainsi à davantage de transactions de s'insérer dans chaque bloc. Le Lightning Network , en tant que solution de deuxième couche, facilite les transactions hors de la blockchain principale, atténuant ainsi la congestion du pool de mémoire.

L'intégration des signatures Schnorr est également à l'étude. Ces signatures devraient réduire considérablement la taille des données de transaction, contribuant ainsi à des améliorations en matière d'évolutivité. Les signatures Schnorr permettent de combiner plusieurs signatures en une seule, réduisant ainsi efficacement l'empreinte de la transaction.

De plus, des propositions visant à étendre la taille limite des blocs sont en discussion. Cela pourrait potentiellement accélérer le traitement des transactions et améliorer l’efficacité. Cependant, cette approche suscite des controverses au sein de la communauté en raison des craintes qu'une taille de bloc plus grande puisse entraîner des risques de centralisation accrus et potentiellement compromettre la sécurité du réseau.

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