Comment fonctionne la mempool

Chaque transaction Bitcoin traverse une phase d'attente avant de devenir définitive. Au moment où vous appuyez sur envoyer, votre transaction ne saute pas directement dans la blockchain. Elle entre plutôt dans une salle d'attente où elle patiente aux côtés de milliers d'autres transactions en attente, toutes en concurrence pour une quantité limitée d'espace dans le prochain bloc. Cette salle d'attente est la mempool, et la comprendre fait la différence entre une transaction qui se confirme en quelques minutes et une autre qui reste coincée pendant des heures.

Cet article examine de près ce qu'est la mempool, pourquoi il n'en existe pas vraiment une seule, comment les mineurs décident quelles transactions confirmer et ce que vous pouvez faire quand une transaction se bloque. Il s'appuie sur les idées abordées dans comment les transactions Bitcoin sont vérifiées et descend d'un niveau supplémentaire dans l'économie et la mécanique de la confirmation.

Ce qu'est la mempool

Le mot mempool est l'abréviation de memory pool, soit réserve de mémoire. Vous pouvez l'imaginer comme une salle d'attente où les transactions valides reposent jusqu'à ce qu'un mineur les sélectionne pour un bloc. Quand une transaction est diffusée au réseau, elle n'est pas encore confirmée. Elle est simplement en attente, conservée dans la mémoire des noeuds qui l'ont reçue, attendant son tour.

La mempool est étroitement liée au minage. Un mineur qui assemble un bloc candidat n'invente pas les transactions. Il les puise dans la mempool. En ce sens la mempool est la réserve de travail dans laquelle les mineurs puisent. Le rôle du mineur dans le choix et la confirmation de ces transactions est détaillé dans le rôle des mineurs dans le réseau Bitcoin.

Un point important donne le ton à tout ce qui suit. La mempool n'est pas la blockchain. C'est un stockage temporaire. Une transaction qui se trouve dans la mempool n'a pas encore eu lieu au sens définitif. Elle ne le devient que lorsqu'elle est écrite dans un bloc. Jusque là elle peut être remplacée, abandonnée ou dépassée par des transactions qui paient des frais plus élevés.

Il n'existe pas une seule mempool

Il est tentant d'imaginer la mempool comme une grande liste partagée que tout le monde peut voir. Cette image est fausse, et la corriger est la clé pour comprendre Bitcoin en tant que réseau décentralisé.

Chaque noeud tient sa propre mempool. Quand Alice envoie des Bitcoin à Bob, sa transaction atteint d'abord un noeud. Ce noeud la vérifie et, si elle est valide, la conserve dans sa propre mémoire et la transmet aux noeuds auxquels il est connecté. Ces noeuds font de même. La transaction se propage vers l'extérieur à travers le réseau, un saut à la fois.

Comme cette diffusion prend du temps, deux noeuds n'ont jamais exactement le même ensemble de transactions au même instant. Certains noeuds ont déjà reçu une transaction donnée tandis que d'autres ne l'ont pas encore vue. Chaque noeud a donc sa propre copie légèrement différente de la mempool.

C'est pourquoi il est plus exact de parler de la mempool comme d'un concept plutôt que d'un lieu physique unique. Le recouvrement entre les noeuds est très élevé, en général bien au-dessus de quatre-vingt-dix-neuf pour cent, et c'est pour cela que les explorateurs ont tendance à être d'accord entre eux. Mais cette petite différence restante explique pourquoi deux sites web peuvent annoncer des décomptes de transactions légèrement différents et pourquoi une transaction peut parfois se comporter de façon surprenante.

La propagation dans le réseau est rapide mais pas instantanée. Les noeuds ne transmettent pas aveuglément les données brutes de la transaction à tout le monde. Ils annoncent d'abord qu'ils connaissent une transaction en envoyant seulement son court identifiant. Un pair qui ne l'a pas vue demande alors la transaction complète, et ce n'est qu'à ce moment que les données complètes sont envoyées. Cet échange évite d'inonder le réseau de données en double et ajoute de petits délais délibérés qui aident aussi à protéger la confidentialité du point d'origine.

Comment un noeud décide d'accepter une transaction

Un noeud n'accepte pas tout ce qu'on lui remet. Avant qu'une transaction entre dans sa mempool, le noeud la valide au regard des règles du réseau et de l'historique enregistré sur la blockchain.

Il vérifie plusieurs choses. Les pièces que l'on veut dépenser doivent réellement exister et doivent être encore non dépensées, ce qui signifie qu'il doit y avoir des fonds suffisants derrière la transaction. Les signatures numériques doivent être valides, prouvant que l'expéditeur est autorisé à déplacer ces pièces. Et la transaction ne doit entrer en conflit avec rien de déjà présent dans la mempool. Si deux transactions tentent de dépenser les mêmes pièces, c'est une tentative de double dépense, et le noeud conserve la première valide qu'il a vue tout en rejetant la seconde.

Si l'un de ces contrôles échoue, la transaction est rejetée d'emblée et n'entre jamais dans la mempool. Si tout passe, le noeud la conserve et la transmet. La cryptographie qui rend possibles ces contrôles de signatures est expliquée dans qu'est-ce que la cryptographie, et l'ensemble du processus de vérification est traité dans comment les transactions Bitcoin sont vérifiées.

Le parcours d'une transaction

Il est utile de retracer le chemin complet que parcourt une transaction. D'abord votre portefeuille crée et signe la transaction, puis la diffuse à un noeud. Ce noeud la valide et, si elle est valide, la place dans sa mempool et la partage avec ses pairs. La transaction se propage maintenant dans le réseau et attend.

Un mineur qui assemble le prochain bloc sélectionne des transactions dans sa mempool, en commençant généralement par celles qui paient le frais le plus élevé, et inclut la vôtre parmi elles. Quand ce mineur trouve un bloc valide et que le reste du réseau l'accepte, votre transaction a une confirmation. Elle est passée du stockage temporaire de la mempool au stockage permanent sur la blockchain. À mesure que d'autres blocs s'empilent au-dessus, le nombre de confirmations grandit et la transaction devient de plus en plus difficile à inverser.

Espace de bloc, poids et octets virtuels

L'espace de bloc est rare, et c'est précisément la rareté qui crée la concurrence. Un nouveau bloc est trouvé en moyenne toutes les dix minutes environ, et chaque bloc ne peut contenir qu'une certaine quantité.

Dans les premières années un bloc était plafonné à un mégaoctet de données. La mise à jour SegWit de 2017 a changé la façon dont cette limite est mesurée. Au lieu d'un plafond de taille fixe, les blocs ont désormais un poids maximal de 4 000 000 d'unités de poids. Pour rendre la chose plus simple à raisonner, le réseau utilise aussi les octets virtuels. Un octet virtuel équivaut à quatre unités de poids, donc un bloc contient environ 1 000 000 d'octets virtuels de transactions.

La raison de ce changement est subtile. SegWit applique une remise à une partie de chaque transaction appelée witness, qui contient les signatures. Les données witness sont comptées au quart du poids des autres données. Cela ne rend pas la transaction physiquement plus petite sur le disque ou sur le réseau. Une transaction de trois cents octets reste de trois cents octets. SegWit compte simplement la partie des signatures à un poids réduit lorsqu'il s'agit de décider à quel point elle remplit un bloc. L'effet pratique est qu'aujourd'hui un bloc plein typique se situe autour d'un mégaoctet et demi à deux de données réelles, même si l'ancien concept d'un mégaoctet a disparu.

Les octets virtuels comptent parce qu'ils sont l'unité dans laquelle se mesurent les frais. Quand vous comparez ce que paie une transaction par rapport à une autre, vous comparez le frais par octet virtuel, pas le montant total envoyé.

Le marché des frais

Comme l'espace de bloc est limité et que la demande varie, un marché se forme. Le prix d'entrée est le taux de frais, mesuré en satoshis par octet virtuel, écrit sat/vB. Un satoshi est la plus petite unité de Bitcoin, un cent-millionième d'une pièce entière.

Voici la partie qui surprend beaucoup de gens. Le frais n'a rien à voir avec la somme d'argent que vous envoyez. Envoyer l'équivalent d'un Euro ou Dollar peut coûter exactement le même frais qu'envoyer l'équivalent d'un million d'Euro ou Dollar, parce que le frais dépend de l'espace de bloc qu'occupe la transaction, pas de sa valeur. Une transaction avec de nombreuses entrées occupe plus d'octets virtuels et coûte donc plus cher à confirmer au même taux de frais.

Une bonne manière d'imaginer le marché des frais est une gare routière. Les bus partent à peu près toutes les dix minutes, et chacun a un nombre limité de places. Les passagers sont les transactions qui attendent de monter. Ceux qui sont prêts à payer une place prioritaire montent dans le prochain bus, tandis que ceux qui paient moins attendent un bus ultérieur et moins bondé. Quand la gare est pleine, les prix montent, parce que tout le monde enchérit pour les rares places disponibles. Quand la gare est calme, vous pouvez monter à bas prix. Les frais et la récompense de bloc paient ensemble les mineurs pour leur travail, une structure d'incitations liée aussi au halving de Bitcoin, qui réduit régulièrement la subvention de bloc au fil du temps.

Comment estimer le bon frais

La manière intelligente de fixer un frais est de regarder ce dont le réseau a réellement besoin en ce moment plutôt que de deviner. Les explorateurs de mempool existent précisément pour cela.

Un outil comme mempool.space montre les blocs projetés, construits à partir de la mempool actuelle, à côté des blocs déjà minés. Les blocs projetés sont recalculés toutes les deux secondes environ, ils évoluent donc à mesure que de nouvelles transactions arrivent et que de nouveaux blocs sont trouvés. Le site regroupe les frais recommandés en paliers comme aucune priorité, priorité basse, priorité moyenne et priorité haute, chacun associé à la rapidité avec laquelle vous voulez confirmer. Ces suggestions sont un guide, pas une promesse, parce que chaque mineur a une vue légèrement différente de la mempool et sa propre façon de sélectionner les transactions.

Un autre outil bien connu est les statistiques de mempool de Johoe, qui affichent les transactions non confirmées sous forme de bandes colorées empilées par taux de frais, avec la bande qui paie le moins en bas et celles qui paient le plus en haut. En général chaque nouveau bloc retire seulement la tranche supérieure de la demande. Si une bande reste là pendant des heures sans rétrécir, cela signifie que les transactions à ce taux de frais ne sont pas confirmées parce que des transactions qui paient davantage gardent la priorité. Pour choisir un frais, vous visez au niveau ou au-dessus des bandes qui se sont vidées récemment.

La règle générale est simple. Quand le réseau est calme, il n'y a aucune raison de trop payer. Quand il est chargé, un frais un peu plus élevé vous épargne une attente longue et incertaine.

Quand une transaction se bloque

Si vous payez un frais trop bas, votre transaction peut rester longtemps dans la mempool. Elle n'est pas perdue et elle n'est pas cassée. Elle attend simplement un moment où la demande baisse suffisamment pour que les mineurs l'incluent.

Il y a toutefois une limite au temps d'attente. Par défaut, les noeuds abandonnent une transaction coincée depuis environ deux semaines. Quand une transaction quitte la mempool sans être minée, c'est comme si elle n'avait jamais eu lieu. Les pièces qu'elle tentait de dépenser redeviennent disponibles, et elles ont toujours été sous votre contrôle tout du long. Vous pouvez alors rediffuser la même transaction ou en construire une nouvelle.

L'expulsion et le frais minimal

Chaque noeud a une limite de mémoire pour sa mempool, généralement fixée par défaut à quelques centaines de mégaoctets. Quand la mempool se remplit, le noeud doit faire de la place. Il le fait en expulsant d'abord les transactions au taux de frais le plus bas et en relevant son propre frais minimal au niveau de ce qu'il vient de jeter. Les transactions qui paient en dessous de ce seuil ne seront même pas transmises.

Ce minimum redescend ensuite lentement pendant les périodes calmes, jusqu'à ce que la prochaine vague le fasse remonter. Sur un réseau calme, le seuil tourne en général autour d'un satoshi par octet virtuel, qui sert de coût de base pratique pour qu'une transaction soit transmise.

Débloquer une transaction coincée : RBF et CPFP

Si vous ne voulez pas attendre, il existe deux manières bien établies de donner un coup de pouce à une transaction coincée.

La première est Replace By Fee, ou RBF. Elle remplace votre transaction non confirmée par une nouvelle version qui paie un frais plus élevé. Le remplacement réutilise au moins une des mêmes entrées, ce qui garantit un conflit avec l'originale, de sorte qu'une seule des deux peut se confirmer. La plupart des portefeuilles modernes exposent cela comme un bouton pour augmenter le frais. Depuis la fin de 2024, le comportement par défaut de Bitcoin Core traite les transactions comme remplaçables même sans signal explicite, ce qui a rendu l'augmentation des frais plus fiable sur l'ensemble du réseau. Vous pouvez aussi utiliser RBF pour annuler de fait un paiement, en le remplaçant par une nouvelle transaction qui renvoie les mêmes pièces vers vous-même.

La seconde est Child Pays For Parent, ou CPFP. Ici vous laissez la transaction coincée tranquille et vous créez à la place une nouvelle transaction qui dépense l'une de ses sorties non confirmées en y attachant un frais élevé. Un mineur qui veut le généreux frais de la transaction enfant doit aussi inclure la transaction parent, parce que l'enfant ne peut pas être valide sans elle. Les deux se confirment ensemble en tant que paquet. C'est particulièrement utile quand vous ne pouvez pas utiliser RBF, par exemple quand vous êtes le destinataire plutôt que l'expéditeur. CPFP coûte généralement un peu plus au total, puisque vous finissez par payer l'espace de bloc des deux transactions.

Les deux techniques reposent sur la même idée centrale. Les mineurs suivent l'argent, donc augmenter le frais effectif rend votre transaction plus attrayante à inclure. Les conditions qui doivent être remplies pour qu'une transaction puisse dépenser la sortie d'une autre se ramènent aux règles de script de Bitcoin, explorées dans comprendre Bitcoin Script.

Lire un explorateur de mempool

Les explorateurs de blocs et de mempool transforment l'idée abstraite d'une salle d'attente en quelque chose que vous pouvez réellement regarder. Pour n'importe quelle transaction, un explorateur affiche en général son identifiant, appelé TxID, qui agit comme une empreinte de cette transaction et qui est lui-même le résultat d'une fonction de hachage. Il affiche aussi le nombre d'entrées et de sorties, le montant total déplacé, le frais en sat/vB, le frais total payé et la taille de la transaction en octets virtuels.

Certains explorateurs vont plus loin et animent la mempool elle-même. Les visualiseurs représentent chaque transaction en attente comme un bloc coloré, dimensionné par valeur ou par octets virtuels et coloré par âge ou par frais, puis montrent ces blocs tomber dans chaque nouveau bloc miné dès qu'il est trouvé. Ces vues rendent la concurrence pour l'espace réellement visible, et c'est un bon moyen de développer une intuition de la façon dont la blockchain grandit, un bloc à la fois.

Politique de la mempool et règles de consensus

Il y a ici une distinction qui piège même les utilisateurs expérimentés, et la clarifier est l'une des idées les plus éclairantes de tout Bitcoin.

Les règles de consensus sont les règles valables pour l'ensemble du réseau qui définissent ce qui rend un bloc ou une transaction valide. Pas de double dépense, des signatures valides, le plafond d'émission, la limite de poids du bloc, et ainsi de suite. Enfreindre une règle de consensus vous sépare du réseau, parce que personne d'autre n'acceptera votre bloc.

La politique de la mempool est différente. C'est l'ensemble local de règles qu'un noeud utilise pour décider quelles transactions valides il est prêt à conserver et à transmettre. Le frais minimal, les types de scripts qu'il considère comme standard et la taille de sa mempool sont autant de questions de politique. Deux noeuds honnêtes peuvent appliquer des politiques légèrement différentes sans être du tout en désaccord sur la blockchain. Une transaction qu'un noeud refuse de transmettre à cause de sa politique peut tout de même être parfaitement valide, et peut tout de même finir dans un bloc si un mineur choisit de l'inclure directement. Quand ce bloc arrive, le noeud l'accepte sans broncher.

En bref, les règles de consensus décident de ce qui est vrai. La politique décide de ce qu'un noeud donné prend la peine de transmettre.

Zéro confirmation

Une transaction qui se trouve dans la mempool a zéro confirmation. Elle est visible et elle est valide, mais elle n'est pas encore protégée par une quelconque preuve de travail. Cette distinction a des conséquences concrètes.

Tant qu'une transaction n'est pas minée, elle peut en principe être remplacée par une version en conflit ou dépensée deux fois. C'est pourquoi accepter un paiement avec zéro confirmation comporte un risque, surtout pour quelque chose de valeur significative. Un commerçant qui accepte des paiements à zéro confirmation pour un petit achat instantané fait un pari calculé sur le fait que personne ne se donnera la peine d'inverser un montant minime. Pour des sommes plus importantes, l'approche sûre est d'attendre les confirmations. Une règle très répandue consiste à attendre six confirmations, environ une heure, après quoi la probabilité d'une inversion devient infime. C'est le sens pratique de la phrase selon laquelle la mempool n'est pas la blockchain.

La mempool comme couche de sécurité

La mempool fait plus que mettre en file les paiements en attente. Elle aide aussi à défendre le réseau.

Imaginez un attaquant qui tente d'inonder chaque noeud d'un flot interminable de transactions minuscules afin d'épuiser la mémoire et la bande passante, une attaque de type déni de service. La combinaison d'un frais minimal de transmission et d'une taille de mempool plafonnée rend cela coûteux et autolimité. À mesure que la mempool se remplit, le seuil minimal monte, donc chaque transaction de spam supplémentaire coûte plus que la précédente. Les transactions les moins chères et de poussière sont les premières à être expulsées. Inonder le réseau à grande échelle devient donc économiquement douloureux plutôt que gratuit, ce qui est exactement le genre de conception d'incitations qui maintient Bitcoin robuste sans aucun opérateur central pour faire la police.

Conclusion

La mempool est l'endroit où l'économie de Bitcoin devient tangible. C'est la salle d'attente entre le moment où vous appuyez sur envoyer et celui de la confirmation, une mémoire de transactions en attente conservée par chaque noeud plutôt qu'une liste unique partagée. Les mineurs y puisent et priorisent selon le taux de frais, parce que l'espace de bloc est réellement rare et que le marché pour cet espace est réel.

Comprendre cela vous donne un contrôle pratique. Vous pouvez lire un explorateur pour fixer un frais raisonnable, reconnaître pourquoi une transaction est coincée et utiliser Replace By Fee ou Child Pays For Parent pour la débloquer. Et vous pouvez garder à l'esprit la règle la plus importante à tout moment. Une transaction dans la mempool n'a pas encore vraiment eu lieu. La confirmation dans un bloc est ce qui la rend définitive, et c'est la ligne qui sépare une salle d'attente d'un registre permanent.