Bitcoinové transakce, mempool a poplatky za transakce

Technický článek o Bitcoinu. V tomto článku popíši, jak jsou zpracovávány bitcoinové transakce, co je bitcoinový mempool, jaká je rychlost transakcí a jaké jsou poplatky za bitcoinové transakce.

Na grafech ukáži mimo jiné historii velikosti mempoolu v transakcích a bajtech, kolik transakcí bylo v minulosti za den, či za vteřinu schváleno a jak velké byly průměrné poplatky v minulých třech letech. Také stručně popíši, jak nastavovat transakční poplatky.

Navazuji tím na můj předchozí článek Jak se těží bitcoiny – hashrate, obtížnost a další pojmy, kde je popsán vývoj hashrate, rychlosti těžení bloků a obtížnosti těžení bloků od začátku bitcoinového blockchainu, tj. od roku 2009, a speciálně za posledních 30 dní. 

Transakce a mempool

Bitcoinová síť se skládá z bitcoinových uzlů. Stručně řečeno, bitcoinový uzel (bitcoin node) je počítač, na kterém běží software bitcoinu. Může to být těžař, ale též uzel, který jen kontroluje platnost transakcí a posílá je (propaguje je) dalším uzlům.

Plnohodnotné uzly (full nodes) jsou uzly, které drží ověřenou databázi všech transakcí, které proběhly. Bitcoinových uzlů je více druhů. Pro zjednodušení v tomto článku uvažuji pouze plnohodnotné bitcoinové uzly.

Když někdo odešle bitcoinovou transakci do bitcoinové sítě, tak si ji všimnou některé plnohodnotné uzly v síti. Každý uzel si vytváří vlastní tzv. mempool, ve kterém ukládá nové transakce.

Uvádím dva grafy ukazující, jak je velký mempool, měřeno počtem transakcí a dva grafy ukazující, jak je velký mempool měřeno počtem bajtů v transakcích.

Cituji z https://www.blockchain.com/charts/mempool-count , odkud jsem grafy převzal a kde je vysvětleno, co je mempool a jakou hraje roli. A také jak tyto grafy pro fiktivní „obecný“ mempool vznikly, ačkoliv každý uzel si vytváří vlastní mempool a obecný mempool neexistuje:

Explanation
The mempool is where all valid transactions wait to be confirmed by the Bitcoin network. A high number of transactions in the mempool indicates a congested traffic which will result in longer average confirmation time and higher priority fees. The mempool count metric tells how many transactions are causing the congestion whereas the Velikost Mempool (bajty) chart is a better metric to estimate how long the congestion will last.Notes
In order to be confirmed, a transaction from the mempool needs to be included in a block. Unlike the maximum size of a block which is fixed, the maximum number of transactions which can be included in a block varies, because not all transactions have the same size.Methodology
Each Bitcoin node builds its own version of the mempool by connecting to the Bitcoin network. The mempool content is aggregated from a few instances of up to date Bitcoin nodes maintained by the Blockchain.com engineering team; this way, we gather as much information as possible to provide accurate mempool metrics.

Na tomto vyhlazeném grafu „celkový počet transakcí v mempoolu“ vidíme, že mempool byl nejvíce přeplněný na rozhraní let 2017 a 2018 a po minulém halvingu, v květnu 2020.

I na tomto vyhlazeném grafu „velikost mempoolu v bajtech“ vidíme, že mempool byl nejvíce přeplněný na rozhraní let 2017 a 2018 a po minulém halvingu, v květnu 2020. Tyto dvě špičky okomentuji v kapitole o poplatcích níže.

Celkový počet potvrzených transakcí za den a za vteřinu

Cituji z blockchain.com, jak vznikl tento graf:

Explanation
The number of daily confirmed transactions highlights the value of the Bitcoin network as a way to securely transfer funds without a third party.Notes
Transactions are accounted for only once they are included in a block. During times of peak mempool congestion, transactions with lower fees are likely to be confirmed after a few hours or even days in rare cases. While this graph is a suitable medium and long term indicator, the Velikost Mempool (bajty) and Mempool Transaction Count charts are more suitable for short term network activity.Methodology
Transactions from confirmed blocks are simply summed up to obtain daily numbers

Na grafu vidíme, že maximum dosažené v celé historii bitcoinu je zhruba 400 000 transakcí za den. Když toto číslo vydělíme číslem 86 400 (tj. počtem vteřin za den = 24*60*60), obdržíme maximálně 4,62 transakcí za vteřinu. Bitcoinová síť může dosáhnout až 7 transakcí za vteřinu. Sedm transakcí za vteřinu je však při současném bitcoinovém protokolu absolutní praktické maximum. Tento odhad 7 je založen na normálním (běžném) rozdělení složitosti a velikosti transakcí.

Pokud by v jistém období byly posílány pouze minimálně velké transakce, měřeno složitostí a velikostí v bajtech, tak může proběhnout i 27 transakcí za vteřinu.  Cituji z Wikipedie:

„As opposed to that, when minimal-size transactions both in complexity and byte size are used for the estimate, the bitcoin’s theoretical transaction throughput is 27 transactions/sec.[4] “

Že by byly posílány pouze minimálně velké transakce, měřeno složitostí a velikostí v bajtech, je však velmi nerealistický předpoklad. Viz též How many transactions per second can bitcoin really handle? Theoretically.

7 prakticky maximálně dosažitelných transakcí za vteřinu není moc, když to srovnáme s tím, že například PayPal zpracovává stovky transakcí za vteřinu. Visa doslova 1 700 transakcí za vteřinu, s maximální teoretickou rychlostí serveru desítky tisíc transakcí za vteřinu. Tyto údaje o PayPal a Visa jsem převzal z článku v nizozemštině Waarom Bitcoin nooit groter wordt dan PayPal of Visa (Proč se bitcoin nikdy nestane větší než PayPal nebo Visa).

Zde však srovnáváme nesrovnatelné. Bitcoin je decentralizovaná alternativní měna/uchovatel hodnoty, zatímco PayPal a Visa pracují centralizovaně, tudíž jejich zpracovávání transakcí je jednodušší, levnější a rychlejší. Bitcoin existuje pouze 10 let, zatímco PayPal a Visa existují mnohem déle. Na vývoji bitcoinu se stále pracuje. V každém případě to však znamená, že bitcoin má stále problém se škálovatelností. Bez změny protokolu, například zvětšení bloku, nebo úspěšným zavedení druhé vrstvy (jako je například Lightning Network) se bitcoin nikdy nemůže stát široce používanou globální alternativní měnou. Bitcoinová síť by to prostě nezvládla.

Poplatky za transakce

Poplatek za transakci někdy významně ovlivňuje rychlost jejího zpracování, tj. rychlost jejího přijetí do vytěženého bloku a jejího potvrzení. Těžaři totiž při zařazování transakcí do bloku dávají přednost transakcím s vyššími poplatky, přesněji s vyššími poplatky/byte. Poplatky se nastavují v bitcoinech(satoshi). Pokud se někde uvádí cena poplatku v USD, tak jde o přepočet poplatku nastaveném v bitcoinech na USD, dle kurzu bitcoinu v okamžiku odeslání transakce.

Na grafech nejprve ukáži historii průměrného poplatku za bitcoinovou transakci za 60 dní a za tři roky.

Na tomto grafu vidíme, že v posledních třech letech byly průměrné poplatky za bitcoinové transakce většinou o dost nižší než 5 USD. Vícekrát zhruba 5 USD a někdy byly i mnohem vyšší než 5 USD. Zhruba 5 USD byly průměrné poplatky naposledy po minulém halvingu, kdy dočasně klesla hashing power a hashrate a v důsledku toho vytěžení bloků dočasně trvalo v průměru 12 minut místo obvyklých 10 minut. Tudíž dočasně klesla rychlost těžení bloků, což mělo vliv na zvětšování mempoolu a na zvyšování poplatků.

Největší průměrné poplatky za poslední tři roky (ale i největší dosud) byly na rozhraní roků 2017 a 2018, kdy se pohybovaly kolem 50 USD za transakci. To souviselo s tím, že v prosinci 2017 cena bitcoinu dosáhla ATH, zhruba 20 000 USD, a nesmírně stoupl počet transakcí v bitcoinové síti. Lidé a firmy tehdy prostě ve velkém BTC kupovali, prodávali a posílali si je mezi sebou a na burzy a z burz.

Upozorňuji, že poplatky za transakce nesouvisí s tím, kolik BTC transakce posílá, ale jen s tím, kolik bajtů transakce má a jak rychle chcete, aby byla potvrzena.

Nastavování transakčních poplatků

Většina bitcoinových peněženek dovede navrhnout, jaký poplatek máte za transakci nastavit, aby byla rychle, standardně nebo pomalu (avšak jistě) schválena. Totéž dělají burzy. Ty zpravidla pouze určují, jaký (minimální) poplatek musíte nastavit, aby transakce byla odeslána.

Sám bitcoinové transakce často neodesílám, v průměru jednou za měsíc. Poplatek nastavím zpravidla, jaký mi peněženka/burza doporučí a určitě o něco vyšší než je striktně nutné. Všechny mé bitcoinové transakce byly potvrzeny během 1 – 8 hodin. Pravdou však je, že jsem nikdy nenabízel transakci v době, kdy bitcoinová síť měla „dopravní“ (transakční) špičku a zpravidla jsem nepotřeboval, aby transakce byla schválena velmi rychle.

Po odeslání transakce si vždy adresu, z které jsem bitcoiny poslal, vyhledám na blockchain.com. Pokud se tam transakce během hodiny, byť bez jediného potvrzení (confirmation), objeví, tak jsem v klidu. Odeslání transakce z burzy někdy může chvíli trvat, protože burzy zpravidla odesílají více transakcí najednou a některé burzy čekají na to, až odesílatelé odeslání transakce kliknutím na link v mailu, který jim pošlou, potvrdí.

Pokud se během další hodiny u transakce objeví, že má alespoň jedno potvrzení, tak jsem spokojen. Tím je téměř jisté, že transakce během několika dalších hodin bude mít šest potvrzení. Šest potvrzení znamená, že za blokem, do kterého transakce byla zařazena, se přidalo dalších pět bloků. V současné době je u bitcoinové transakce třeba 6 potvrzení, aby transakce byla považována za platnou. Po šestém potvrzení transakce může příjemce obdrženými bitcoiny disponovat: je odeslat na jinou adresu nebo, pokud je obdržel na peněženku u burzy, tam prodat.

Kdo si chce před odesláním transakce zjistit, jaké by měl v daném okamžiku nastavit optimální transakční poplatek (aby neplatil zbytečně moc, ale ani málo), může se podívat na tuto webovou stránku.

Praktický návod, jak nastavovat transakční poplatky, a co dělat, když zadáte příliš malý poplatek a vaše transakce zamrzne v mempoolu, je prezentován v  článku Naučte se pracovat s bitcoinovými poplatky.

Celkové poplatky za transakce a celkový obrat těžařů

Na závěr ještě pro zajímavost uvádím graf, na kterém jsou vidět celkové poplatky za transakce v minulých třech letech.

Na tomto vyhlazeném grafu (průměry za 7 dní) vidíme, jak velké byly celkové poplatky za transakce v minulých 3 letech. Jedná se o celkové denní hodnoty. Tj. kolik celkem transakčních poplatků dostali všichni těžaři dohromady v jednom dni.

Jen pro zajímavost srovnání odměn za těžení bloků a celkových transakčních poplatků. Po minulém halvingu těžař dostane za vytěžení bloku 6,25 BTC. Jeden blok se vytěží zhruba za 10 minut. Za den se tedy vytěží 144 = (24 * 6) bloků.
To je v kurzu 9 128 USD/BTC v okamžiku, kdy 28.6.20 píši tyto řádky, 1 314 432 USD (= 144 * 9 128). Celkové denní poplatky za transakce se nyní dle výše uvedeného vyhlazeného grafu pohybují kolem 350 000 USD. Včera 27.6.20 byly celkové denní poplatky dle tohoto vyhlazeného grafu 341 514 USD. To je zhruba čtvrtina těch 1 314 432 USD, které těžaři za den dohromady dostanou jako odměnu za těžení bloků.

Z těžení bitcoinů se stal poměrně velký globální business. Z výše uvedeného plyne, že v současnosti všichni těžaři dohromady za předpokladu, že vydělané bitcoiny vždy za aktuální cenu hned prodají, mají celkový denní obrat zhruba 1 600 000 USD (= 1 314 432 + 350 000 USD). K určení jejich celkového denního zisku je z této částky třeba odečíst jejich náklady: odpisy na těžící techniku, náklady na elektřinu, případně též náklady na firemní prostory, platy atd.

Tento článek byl prvně publikován 8. července 2020 na btctip, viz Bitcoinové transakce, mempool a poplatky za transakce. 

Zdroj fotografie perexu: pixabay.com, public domain

Dodatek 13. července 2020, 14:20

Závěr

Článek je především shrnutím toho jak jsou zpracovávány bitcoinové transakce, co je bitcoinový mempool, jaká je rychlost transakcí a jaké jsou poplatky za bitcoinové transakce. V článku jsem to explicitně jako závěr nenapsal. Z faktů uvedených v článků však plyne, že:

0. Bitcoinová síť již 10 let dobře a celkem spolehlivě funguje, avšak:
1. V současné době je základní bitcoinová síť pomalá, s prakticky maximálně 7 transakcemi za vteřinu. Toto by šlo vyřešit zvětšením bloku nebo zrychlením těžení bloků. Při zvýšení rychlosti těžení bloků by bylo třeba současně proporcionálním snížit odměny za vytěžení jednoho bloku, aby emise nových bitcoinů za měsíc a rok byla stále stejná. Druhá vrstva, jako je lightning network, je pro běžné uživatele bitcoinu složitá a zatím moc dobře nefunguje.
2. Transakční poplatky jsou nyní poměrně vysoké. Určitě tak vysoké, že se nevyplatí bitcoinem platit malé částky, například kávu v kavárně nebo pivo v restauraci.
Ač jsem již dlouho fanda technologie bitcoinu, tak se mi tyto dvě věci nelíbí. Též se mi nelíbí, že část bitcoinové komunity před těmito nedostatky zavírá oči.
Jsem si vědom toho, že se zvětšováním bloku a zrychlováním těžení bloků jsou spojena jistá rizika. Myslím si však, že situace je nyní dost jiná než byla v roce 2017, kdy byl (první) vrchol diskuse o škálování bitcoinu. V současné době posílat bitcoinové transakce vždy něco stojí a například DDOS útok na bitcoinovou síť (posílání velkého množství transakcí a tím zaplevelit bitcoinový blockchain) by byla dost drahá záležitost. Navíc, možná by bylo možné do bitcoinového protokolu zavést nějakou DDOS protekci, tímto si však nejsem jist.