Основная проблема: Cluster Mempool, проблемы проще решать по частям

Bitcoin Magazine

Основной вопрос: Кластерный мемпул, проблемы проще решать по частям

Кластерный мемпул¹ представляет собой полную переработку того, как мемпул обрабатывает организацию и сортировку транзакций, концептуализированную и реализованную Suhas Daftuar и Pieter Wuille. Дизайн направлен на упрощение общей архитектуры, лучшее согласование логики сортировки транзакций со стимулами майнеров и повышение безопасности для протоколов второго уровня. Он был объединен с Bitcoin Core в PR #33629² 25 ноября 2025 года. 

Мемпул — это гигантский набор ожидающих транзакций, за которым ваш узел должен следить по ряду причин: оценка комиссии, проверка замены транзакций и построение блока, если вы майнер. 

Это множество различных целей для единственной функции вашего узла. Bitcoin Core до версии 30.0 организует мемпул двумя разными способами, чтобы помочь в выполнении этих функций, оба с относительной точки зрения любой данной транзакции: комбинированная ставка комиссии, смотрящая вперед на транзакцию и её дочерние элементы (ставка комиссии потомков), и комбинированная ставка комиссии, смотрящая назад на транзакцию и её родителей (ставка комиссии предков). 

Они используются для решения того, какие транзакции исключить из вашего мемпула, когда он заполнен, и какие включить первыми при построении нового шаблона блока. 

Как управляется мой мемпул?

Когда майнер решает, включать ли транзакцию в свой блок, его узел смотрит на эту транзакцию и любых предков, которые должны быть подтверждены первыми, чтобы она была действительной в блоке, и смотрит на среднюю ставку комиссии за байт по всем из них вместе, рассматривая индивидуальные комиссии, которые они заплатили, как целое. Если эта группа транзакций помещается в пределах лимита размера блока, превосходя другие по комиссиям, она включается в следующий блок. Это делается для каждой транзакции.

Когда ваш узел решает, какие транзакции исключить из своего мемпула, когда он заполнен, он смотрит на каждую транзакцию и любые дочерние элементы, которые у неё есть, исключая транзакцию и все её дочерние элементы, если мемпул уже заполнен транзакциями (и их потомками), платящими более высокую ставку комиссии. 

Посмотрите на приведенный выше пример графа транзакций, ставки комиссии показаны в скобках (ставка комиссии предков, ставка комиссии потомков). Майнер, смотрящий на транзакцию E, вероятно, включит её в следующий блок, небольшая транзакция, платящая очень высокую комиссию с единственным небольшим предком. Однако, если мемпул узла заполняется, он посмотрит на транзакцию A с двумя массивными дочерними элементами, платящими низкую относительную комиссию, и, вероятно, исключит её или не примет и не сохранит, если она только что была получена. 

Эти два рейтинга, или упорядочения, полностью противоречат друг другу. Мемпул должен надежно распространять то, что будут майнить майнеры, и пользователи должны быть уверены, что их локальный мемпул точно предсказывает, что будут майнить майнеры. 

Функционирование мемпула таким образом важно для:

• Децентрализация майнинга: предоставление всем майнерам наиболее прибыльного набора транзакций
• Надежность пользователя: точная и надежная оценка комиссии и времени подтверждения транзакций
• Безопасность второго уровня: надежное и точное выполнение Он-чейн обработка транзакций протоколов второго уровня

Текущее поведение мемпула не полностью согласуется с реальностью стимулов майнинга, что создает слепые зоны, которые могут быть проблематичными для безопасности второго уровня, создавая неопределенность относительно того, дойдет ли транзакция до майнера, а также давление на непубличные каналы вещания майнерам, потенциально ухудшая первую проблему. 

Это особенно проблематично, когда дело доходит до замены неподтвержденных транзакций, либо просто для стимулирования майнеров включить замену раньше, либо как часть протокола второго уровня, применяемого он-чейн. 

Замена в соответствии с существующим поведением становится непредсказуемой в зависимости от формы и размера сети транзакций, в которой оказалась ваша. В простой ситуации увеличения комиссии это может не распространиться и не заменить транзакцию, даже когда майнинг замены был бы лучше для майнера. 

В контексте протоколов второго уровня текущая логика позволяет участникам потенциально исключить необходимые транзакции предков из мемпула или сделать невозможным для другого участника отправку необходимой дочерней транзакции в мемпул согласно текущим правилам из-за дочерних транзакций, созданных злонамеренным участником, или исключения необходимых транзакций предков. 

Все эти проблемы являются результатом этих несогласованных рейтингов включения и исключения и несоответствия стимулов, которые они создают. Наличие единого глобального рейтинга исправило бы эти проблемы, но глобальное переупорядочение всего мемпула для каждой новой транзакции непрактично. 

Это всего лишь граф

Транзакции, которые зависят друг от друга, являются графом, или направленной серией «путей». Когда транзакция тратит выходы, созданные другой в прошлом, она связывается с той прошлой транзакцией. Когда она дополнительно тратит выходы, созданные второй прошлой транзакцией, она связывает обе исторические транзакции вместе. 

Когда неподтверждено, цепочки транзакций, подобные этой, должны иметь более ранние транзакции, подтвержденные первыми, чтобы более поздние были действительными. В конце концов, вы не можете тратить выходы, которые еще не были созданы. 

Это важная концепция для понимания мемпула, он явно упорядочен по направлениям. 

Это всего лишь граф. 

Части создают кластеры создают мемпулы

В кластерном мемпуле концепция кластера представляет собой группу неподтвержденных транзакций, которые напрямую связаны друг с другом, то есть тратят выходы, созданные другими в кластере, или наоборот. Это становится фундаментальной единицей новой архитектуры мемпула. Анализ и упорядочение всего мемпула — непрактичная задача, но анализ и упорядочение кластеров — гораздо более управляемая задача. 

Каждый кластер разбивается на части, небольшие наборы транзакций из кластера, которые затем сортируются в порядке от наивысшей ставки комиссии за байт к наименьшей, соблюдая направленные зависимости. Так, например, скажем, от наивысшей к наименьшей ставке комиссии части в кластере (A) следующие: [A,D], [B,E], [C,F], [G, J] и последняя [I, H]. 

Это позволяет предварительно сортировать все эти части и кластеры, и более эффективно сортировать весь мемпул в процессе. 

Майнеры теперь могут просто взять части с наивысшей ставкой комиссии из каждого кластера и поместить их в свой шаблон, если есть еще место, они могут перейти к следующим частям с наивысшей ставкой комиссии, продолжая до тех пор, пока блок не будет примерно заполнен и просто нужно будет определить последние несколько транзакций, которые можно уместить. Это примерно оптимальный метод построения шаблона блока при условии доступа ко всем доступным транзакциям. 

Когда мемпулы узлов заполняются, они могут просто взять части с наименьшей ставкой комиссии из каждого кластера и начать исключать их из своего мемпула, пока он не перестанет превышать настроенный лимит. Если этого было недостаточно, он переходит к следующим частям с наименьшей ставкой комиссии и так далее, пока не окажется в пределах своих лимитов мемпула. Сделанное таким образом, это устраняет странные пограничные случаи, не согласующиеся со стимулами майнинга. 

Логика замены также значительно упрощена. Сравните кластер (A) с кластером (B), где транзакция K заменила G, I, J и H. Единственный критерий, который должен быть выполнен, — это то, что новая часть [K] должна иметь более высокую ставку комиссии части, чем [G, J] и [I, H], [K] должна платить больше в общих комиссиях, чем [G, J, I, H], и K не может превышать верхний лимит количества транзакций, которые она заменяет. 

В парадигме кластера все эти различные применения согласованы друг с другом. 

Новый мемпул

Эта новая архитектура позволяет нам упростить лимиты групп транзакций, устраняя предыдущие ограничения на количество неподтвержденных предков, которые может иметь транзакция в мемпуле, и заменяя их глобальным лимитом кластера в 64 транзакции и 101 кБ на кластер. 

Этот лимит необходим для того, чтобы вычислительная стоимость предварительной сортировки кластеров и их частей оставалась достаточно низкой, чтобы узлы могли выполнять это на постоянной основе. 

Это реальное ключевое понимание кластерного мемпула. Сохраняя части и кластеры относительно небольшими, вы одновременно делаете построение оптимального шаблона блока дешевым, упрощаете логику замены транзакций (увеличение комиссии) и, следовательно, улучшаете безопасность второго уровня и исправляете логику исключения, все сразу. 

Больше никаких дорогостоящих и медленных вычислений на лету для построения шаблона или непредсказуемого поведения при увеличении комиссии. Исправив несоответствие стимулов в том, как мемпул управлял организацией транзакций в различных ситуациях, мемпул функционирует лучше для всех. 

Кластерный мемпул — это проект, который создавался годами, и он окажет существенное влияние на обеспечение того, чтобы прибыльные шаблоны блоков были открыты для всех майнеров, чтобы протоколы второго уровня имели надежное и предсказуемое поведение мемпула для построения, и чтобы Bitcoin мог продолжать функционировать как децентрализованная денежная система. 

Для тех, кто заинтересован в более глубоком погружении в тонкости того, как реализован и работает кластерный мемпул под капотом, вот две темы Delving Bitcoin, которые вы можете прочитать:

Обзор высокоуровневой реализации (с обоснованием дизайна): https://delvingbitcoin.org/t/an-overview-of-the-cluster-mempool-proposal/393 

Как работают диаграммы ставок комиссии кластерного мемпула: https://delvingbitcoin.org/t/mempool-incentive-compatibility/553 

Получите свою копию The Core Issue сегодня!

Не упустите свой шанс стать владельцем The Core Issue — с статьями, написанными многими основными разработчиками, объясняющими проекты, над которыми они работают сами!

Эта статья является письмом редактора, представленным в последнем печатном издании Bitcoin Magazine, The Core Issue. Мы делимся ею здесь в качестве раннего взгляда на идеи, исследуемые в полном выпуске.

[1] https://github.com/bitcoin/bitcoin/issues/27677 

[2] https://github.com/bitcoin/bitcoin/pull/33629 

Этот пост The Core Issue: Cluster Mempool, Problems Are Easier In Chunks впервые появился на Bitcoin Magazine и написан Shinobi.