比特币的 Cluster Mempool： 15 年来的架构大修如何重塑手续费市场
十五年来，比特币的内存池（mempool）——未确认交易在被打包进区块之前的“候诊室”——一直运行在比特币单价仅为几美分时设计的架构之上。那个时代即将结束。2025 年 11 月 25 日，Bitcoin Core 合并了第 #33629 号拉取请求（Pull Request），这是一项名为 Cluster Mempool（集群内存池）的全面重新设计，它用统一的、基于集群的框架取代了遗留的交易排序引擎。该升级目标定于 2026 年下半年的 Bitcoin Core 31.0 版本发布，它悄然成为了自 SegWit 以来比特币所经历的最具影响力的协议级变更之一。
没有新的操作码。没有代币标准。没有华丽的叙事。这仅仅是对每个比特币节点如何决定哪些交易最重要的一次根本性反思——以及为什么这个决定在过去几年中一直存在细微的缺陷。
没人讨论的问题：两个不一致的排名
比特币的内存池一直为未确认交易维持着两种独立的排序方式。**祖先费率（Ancestor feerate）**通过回顾父级依赖项来对交易进行排序。**后代费率（Descendant feerate）**则通过前瞻子级交易来进行排序。挖矿软件使用祖先费率来构建区块。逐出逻辑（当内存池满时移除低优先级交易的过程）则使用后代费率。
这种双重排名系统导致了一种隐蔽但持续存在的不匹配。矿工想要打包进区块的交易与节点认为最可牺牲的交易，其衡量标准完全不同。这种后果对比特币生态系统产生了连锁反应：
- 钱包错误估算费用。 费用估算依赖于预测矿工将包含哪些交易。当构建区块的排名与管理内存池容量的排名不一致时，钱包经常会多付或少付费用——导致 Sat（聪）的浪费或交易停滞。
- 费用替换（RBF）表现不一致。 在一种排名系统下看似有利的交易替换可能会被另一种排名系统拒绝，这为任何想要调高费用（Fee bumping）的用户带来了不可预测的用户体验。
- 闪电网络惩罚交易面临不确定性。 二层网络（Layer 2）协议依赖于及时的交易传播和确认。当内存池行为与矿工行为发生分歧时，像闪电网络惩罚交易这样的执行机制无法保证能传播给矿工——这是一个关乎安全的关键问题。
- 区块构建损失了潜在收益。 矿工根据祖先费率排序的交易构建区块，有时会错过更有利可图的组合，导致估计约 2–5% 的潜在收入损失。
这些问题并非仅停留在理论层面。2025 年，比特币的平均交易费用维持在 0.62 美元左右，在拥堵期间偶尔会飙升至 2 美元以上。在这些高峰期 ，钱包估算的费用与用户实际需要支付的费用之间的差距进一步扩大——有时甚至达到几个数量级。
集群内存池：统领全局的单一排名
由 Bitcoin Core 贡献者 Suhas Daftuar 和 Pieter Wuille 设计的 Cluster Mempool，通过引入一个统一的框架消除了双重排名问题。
集群的工作原理
**集群（Cluster）**是通过支出关系连接的交易的最大集合。如果交易 A 创建了一个由交易 B 支出的输出，那么它们属于同一个集群。如果交易 C 支出交易 B 的输出，那么这三个交易构成一个集群。核心洞察在于，这些相互关联的交易应该被作为一个整体进行评估，而不是单独评估。
每个集群随后会被线性化（Linearized）——即在内部按费率排序为单调递减的“块（Chunks）”。一个“块”是集群内的一项或多项交易，应作为一个单元被包含（或排除）。这种线性化过程使用了复杂的算法，Wuille 在 2025 年对其进行了广泛的基准测试，其中包括一种基于线性规划的生成森林（Spanning-forest）方法，事实证明该方法比简单的候选集搜索更高效且更实用。
统一操作
有了集群和块的概念，现在的每一项内存池操作都使用相同的排序：
| 操作 | 旧方法 | 集群内存池（Cluster Mempool）方法 |
|---|---|---|
| 区块构建 | 祖先费率排序 | 选择所有集群中费率最高的块（Chunks） |
| 逐出 | 后代费率排序 | 移除费率最低的块（Chunks） |
| RBF 评估 | 检查绝对费用和费率 | 比较块（Chunks）费率；要求费率图表的严格改进 |
| 费用估算 | 基于启发式算法，通常不准确 | 直接从块（Chunks）排序中推导 |
这种一致性非常优雅：矿工想要开采的内容正是节点认为最有价值的内容。节点逐出的内容正是矿工会留下的内容。不匹配的问题不复存在。
集群限制
新系统对每个集群强制执行 64 笔交易和 101 kvB 的全局限制。这一约束取代了旧的祖先和后代限制（之前分别限制了一笔交易可以拥有多少个父级或子级）。集群限制更加灵活——只要整个集群在限制范围内，一笔交易可以拥有无限数量的祖先——同时在计算上保持可处理性，以便进行恒定的重新排序。
这对比特币生态系统意味着什么
对于钱包开发者：可靠的手续费估算
Cluster Mempool 带来的最大用户体验（UX）提升是可预测的手续费估算。当内存池的内部排名与矿工的实际操作相匹配时，钱包可以观察内存池状态，并直接计算目标确认窗口所需的手续费。不再需要依赖滞后于实时情况的历史确认数据。
这在拥堵事件期间尤为重要。2024 年底，Bitcoin Core 开发者提出了手续费估算方法的更新，而 Cluster Mempool 为这些方法按预期运行提供了架构基础。
对于矿工：更好的区块收益
区块模板构建变成了跨集群分块（Cluster chunks）的简单归并排序。来自每个集群的最高费率分块会被优先选择，而不会出现祖先费率算法（Ancestor-feerate algorithm）固有的近似误差。虽然收益提升预计为每个区块 2–5%，但在每月数千个区块中累积起来，对于在薄利润下运行的挖矿业务来说非常有意义。
对于二层协议：安全保障
闪电网络（Lightning Network）、Ark 和其他二层协议依赖于广播时间敏感型交易的能力，这些交易需要通过网络传播并到达矿工手中。旧系统对交易替换的处理不一致，导致了一些边缘情况：某些节点可能接受惩罚性交易，但不会传播给矿工。
Cluster Mempool 的统一框架提供了更强的保障。RBF（手续费替换）规则现在要求替换必须严格改进内存池的整体费率图 —— 这是一个数学上精确的条件，而不是临时的费率阈值。这意味着协议开发者可以更有信心地区分和推理交易传播。
对于 Ordinals 和铭文经济
比特币的铭文生态系统 —— Ordinals、BRC-20 代币和 Runes —— 引入了给旧内存池架构带来压力的交易模式。复杂的 CPFP（子为父偿）链、大型交易集群以及铭文铸造期间的高费率竞争，都受益于统一的排名系统。以前难以提升手续费（Fee-bump）的铭文交易，现在可以通过基于分块（Chunk-based）的评估进行更可预测的管理。
工程历程：从 1989 年到 2026 年
Cluster Mempool 的开发历史揭示了定义 Bitcoin Core 风格的那种深度、耐心的工程设计。
该项目可追溯到 2023 年的一项提案（GitHub issue #27677），该提案识别了挖矿与驱逐排名之间的根本不一致。但驱动解决方案的算法则借鉴了跨越数十年的研究。2025 年初，Stefan Richter 发现 1989 年一篇关于**最大比例闭包问题（Maximum-ratio closure problem）**的论文可以应用于集群线性化 —— 这是一项学术突破，在近四十年后被重新用于加密货币基础设施。
Wuille 在 2025 年花了数月时间评估三种线性化方法：简单的候选集搜索、基于线性规划的生成森林算法（Spanning-forest algorithm）以及基于最小割（Min-cut）的方法。他的基准测试显示，两种高级方法比简单搜索“效率高得多”，而生成森林算法在实用性上胜出。
实际实现在 2025 年 11 月 25 日作为 PR #33629 合并，此前经过了多年的审查、测试和增量拉取请求。预计于 2026 年下半年发布的 Bitcoin Core 31.0 将是第一个向更广泛网络交付 Cluster Mempool 的版本。
与其他费用市场设计的比较
比特币的 Cluster Mempool 升级是在其他区块链已经迭代了费用市场设计之际进行的：
- 以太坊的 EIP-1559（2021 年 8 月）引入了随需求动态调整的基础费用，以及给矿工的优先小费。它从根本上改变了以太坊用户的手续费体验 —— 更具可预测性，并自动退还多付的部分。然而，EIP-1559 并没有解决内存池内部组织问题，它改变的是手续费机制本身。
- Solana 的本地化费用市场（2024 年引入）根据交易涉及的账户对费用竞争进行细分。高需求的新 NFT 铸造如果触及不同的状态，就不会增加简单代币转账的费用。
- 比特币的 Cluster Mempool 与这两者都不同：它不 改变手续费机制（比特币仍使用第一价格拍卖），也不细分费用市场。相反，它修复了内部管道，使现有机制能够正确运行。可以将其理解为修理损坏的温度计，而不是重新设计供暖系统。
这种区别很重要。比特币的费用市场可以说是主流区块链中最简单的 —— 用户出价手续费，矿工选择出价最高的交易。Cluster Mempool 没有为这个模型增加复杂性。它消除了妨碍这个简单模型按预期运行的内部不一致性。
接下来的发展
Cluster Mempool 开启了几项以前不切实际的后续改进：
- 数据包中继（Package relay）：将相关交易组作为一个整体广播，而不是一次一个。通过集群感知内存池，节点可以将数据包作为单元进行评估，提高 CPFP 的可靠性。
- 改进的 RBF 策略：更精确的替换规则，可以评估替换是否真的改进了内存池，而不仅仅是是否支付了更高的绝对手续费。
- 基于内存池的手续费估算：直接从当前内存池状态计算最佳手续费，取代历史确认率模型。
这些不是投机性的功能。Bitcoin Core 开发者多年来一直围绕 Cluster Mempool 架构设计数据包中继和改进的 RBF，在构建之前等待这一基础性变更的合并。
无声的革命
在一个倾向于宏大叙事——ETF、Memecoin、Layer 2 发行——的生态系统中，Cluster Mempool 代表了那种很少登上头条新闻，但却塑造了其上层一切建筑的基础设施升级。更可靠的手续费意味着更少的交易卡死。更好的区块构建意味着矿工能获得应有的收益。更强的传播保证意味着 Layer 2 协议可以信任基础层。
Bitcoin Core 31.0 预计要到 2026 年下半年才会发布，全网采用还需要在此之后的数月时间。但当它最终落地时，每一笔比特币交易——从闪电网络通道关闭到 Ordinals 铭文，再到简单的点对点支付——都将通过比特币历史上首次从底层重新构建的基础设施。
有时，最重要的升级正是那些你从未察觉到的。
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