什麼是 Mempool？

在區塊鏈交易中，mempool（記憶體池）是一份等待節點驗證、尚未提交至區塊鏈上區塊的待處理交易清單。這類似於傳統軟體開發中使用「Staging」環境，在正式發布前進行測試與品質控管。

雖然傳統的「Staging」環境是集中式的，但每個節點都各自維護自己的 mempool。讓我們來看看交易流程，以了解 mempool 的作用，以及透過存取它可以得知哪些重要資訊：

Ethereum 交易流程

Ethereum 交易可分為 3 種類別：

1) 簡單轉帳 - 價值從一個公開位址傳送至另一個位址。這可能是購買 NFT 或服務的付款。

2) 部署智能合約 - 每當有智能合約部署到區塊鏈上時，就會產生一筆交易。

3) 執行智能合約 - 當某個位址想要傳送資金或資料至智能合約位址時。

你可以使用 Alchemy 的監控工具來監控 Ethereum 交易，並使用 Alchemy Transfers API 等工具找出特定位址的交易歷史紀錄。

每種 Ethereum 交易類型都遵循相同的交易生命週期：

1) 使用者建立交易並使用其私鑰進行簽署。

2) 節點接收該交易並將其存入 mempool。

3) 交易在 mempool 中時，節點會對其進行驗證測試。若通過 mempool 的測試，交易狀態會變更為「Pending」。

4) 節點會將該待處理交易廣播給網路上所有其他節點，讓它們也將此交易加入各自的 mempool。

5) 當新區塊產生時，區塊建構者會納入 gas 價格最高的交易。此時交易狀態會轉為「Successful」。

6) 每當節點在該交易所在的區塊之後新增一個區塊，該交易就會獲得一次確認。隨著時間推移，區塊重組的風險會逐漸降低，這也提供了交易已永久寫入區塊鏈的保證。

你可以在這裡進一步了解如何傳送交易，並親自發送一筆交易。

mempool 的作用

由於區塊鏈具有不可篡改的特性，確保寫入區塊鏈的交易有效且無誤就顯得格外重要。負責承載 mempool 的節點，在交易正式提交至區塊鏈之前的驗證過程中扮演著關鍵角色。

對開發者而言，了解這些驗證測試有助於理解交易為何會失敗，或卡在「Pending」狀態：

1. 資金可用性

節點會驗證發送方位址是否有足夠的資金，同時涵蓋所傳送的金額與完成交易所需的 gas。若此驗證失敗，該交易會被移出 mempool。務必使用正確的傳送金額與目的地位址參數，以確保能通過此項驗證。

2. 交易簽章的有效性

每筆交易都需要由發送方位址進行簽署，以確認發送方確實是該位址的擁有者。節點會驗證該簽章是否與發送方位址正確對應。

3. 正確的 nonce 值

nonce 值代表從該發送方位址發出的交易數量。每當發送方傳送一筆新交易，nonce 值就會加 1。nonce 值之所以重要，是因為它強制要求同一位址發出的每筆交易，必須依照發送順序依序執行。

當交易的 nonce 值不能重複或跳過時，就能防止雙重花費或超額支出可用資金的問題。節點會驗證該待處理交易是否附上正確的 nonce 值。若此測試未通過，該交易便無法繼續往下進行。

4. Gas 價格

依 mempool 而定，同一時間內能存放的交易數量是有限制的。Geth，這款常見的 Ethereum 客戶端，預設限制為 4096 筆待處理交易與 1024 筆排隊交易。當達到此限制時，gas 價格最低的交易會被移出池外，以釋出空間。

存取 mempool

mempool 結構的一大優勢在於，替代交易可以覆寫待處理交易，藉此修正、加速，或直接取消該筆交易。

除了修正卡在 mempool 中的待處理交易之外，存取 mempool 在以下情況也相當有用：

1. 估算 Gas 費用

查看目前的待處理交易清單及其對應的手續費，有助於避免支付過高的費用。

2. NFT 挖礦

‍透過使用 mempool 掃描工具，使用者可以掌握與 NFT 合約互動的待處理交易資訊，並以更高的 gas 費用出價超越這些交易。

3. 效能洞察‍

透過使用 Notify API 等服務，智能合約開發者能夠從 mempool 中取得智能合約活動的相關洞察。待處理交易可以提供有關智能合約錯誤與漏洞的資訊。

結論

mempool 在區塊鏈的運作與健康狀態中扮演著重要角色。讓節點得以驗證交易、讓礦工能依據 gas 費用來排定待處理交易的優先順序，這是交易流程中不可或缺的一環。

開發者也可以運用 mempool 所提供的資料，來降低智能合約中的成本與問題。mempool 常被形容為區塊鏈中的「黑暗森林」，但像 Alchemy Monitoring 這類平台工具，能讓使用者在這個關鍵環節中獲得更清晰的掌握。