Die lokale Mempool-Zulassungsrichtlinie MATCHA (Memory-Pool Admission with Capacity-Based Transaction Allocation) stellt einen wichtigen Baustein für die geplante Hegotá-Upgrade-Roadmap dar. Sie ermöglicht es, geteilte Absenderadressen in Privacy- und Account-Abstraction-Anwendungen gleichzeitig zu nutzen, ohne dass Client-Knoten durch Massen-Invalidierungen oder Spam-Angriffe gefährdet werden. Der Artikel erklärt die technischen Grundlagen, die Funktionsweise von MATCHA, die Rolle von EIP-8141, EIP-8250 und dem FOCIL-Mechanismus (EIP-7805) sowie die offenen Herausforderungen.

Grundlagen von Frame Transactions (EIP-8141) und Keyed Nonces (EIP-8250)

EIP-8141 definiert Frame Transactions als Transaktionen, die ihre eigene Validierungs- und Gas-Payment-Logik festlegen können. Um die Sicherheit im öffentlichen Mempool zu wahren, begrenzt EIP-8141 standardmäßig die Mempool-Zulassung auf maximal eine ausstehende Frame Transaction pro Sender und legt ein Validierungs-Gas-Deckel MAXVERIFYGAS von 100.000 Gas fest.

EIP-8250 erweitert dieses Modell um Keyed Nonces: bis zu 16 unabhängige Nonce-Schlüssel pro Sender können parallel verwendet werden. Das entkoppelt die Nonce-Reihenfolge von einzelnen Transaktionen und ermöglicht somit, dass mehrere Transaktionen desselben Senders gleichzeitig im Mempool liegen, ohne dass Nonce-Kollisionen auftreten.

MAXVERIFYGAS und seine Grenzen

Die in EIP-8141 festgelegte Obergrenze von 100.000 Gas reicht für viele einfache Frame Transactions aus, ist jedoch für Zero-Knowledge-Proof-Verifikationen deutlich zu niedrig. Empirische Benchmarks aus realen Privacy-Pools (z. B. RAILGUN, Tornado Cash) zeigen:

• Einzelner Groth16-Note-Spend benötigt 211.828 Gas (inkl. Pairing-Check, Public Inputs und Keyed-Nonce-Initialisierung).
• Ein Multi-Note-Spend mit acht Notes verbraucht bis zu 351.828 Gas.

Aufgrund dieser Diskrepanz wird in der Entwickler-Community eine Anhebung des Mindestlimits auf 250.000 Gas diskutiert, um MATCHA-Zulassungen für aktuelle Privacy-Protokolle praktikabel zu machen.

MATCHA – das lokale Mempool-Policy Konzept

MATCHA erweitert das Mempool-Policy, indem es jedem Sender eine reversible Kapazität namens „width“ zuweist. Diese Kapazität wird ausschließlich durch das tatsächlich verbrauchte Gas in finalisierten Blöcken erworben:

width_sender = min(width_cap, width_sender + newly_finalized_gas_sender)

Der „width“-Wert ist irreversibel und wird nicht zurückerstattet, wenn eine Transaktion entfernt, durch einen Reorg verworfen oder invalidiert wird. Das verhindert, dass Angreifer wiederholt die gleiche Kapazität für Massen-Invalidierungen ausnutzen.

Funktionsweise der „width“-Mechanik

• Der Sender startet ohne „width“ und sammelt sie erst, wenn seine Frame Transactions in finalisierten Blöcken Gas verbraucht haben.
• Jede zusätzliche Transaktion über das EIP-8141-Baseline-Limit hinaus kostet einen festen spent -Wert, der von der verfügbaren „width“ abgezogen wird.
• Einmal verbrauchte „width“ wird nicht zurückerstattet – weder bei Inclusion, Invalidierung noch bei Reorg.
• Erst wenn neue finalisierte Gas-Aktivität addiert wird, können weitere Transaktionen erneut zugelassen werden.

Damit ist das Risiko wiederholter Massen-Invalidierungen stark begrenzt, weil jeder Angriffsschritt eine irreversible „width“-Kostenlast erzeugt.

FOCIL (EIP-7805) als Abschreckungsmodell

EIP-7805 definiert das Fork-choice enforced Inclusion Lists (FOCIL) Modell. Pro Slot wählt das Protokoll pseudozufällig ein Komitee von 16 Validatoren, die unabhängige Inklusionslisten (ILs) erzeugen. Sobald ein einziges ehrliches Komitee-Mitglied einen Eintrag erstellt, wird die betreffende Transaktion zwingend in den Block aufgenommen.

Parameter des FOCIL-Modells

• Komitee-größe: 16 Validatoren pro Slot (Quelle S2).
• Ehrlichkeitsschwelle: 1-aus-16 reicht aus, um die Inclusion zu erzwingen.

Durch diese Mechanik wird das Einreichen von Spam-Transaktionen mit niedrigen Gebühren für Angreifer deutlich riskanter, da sie im Falle einer Inclusion die vollen Gasgebühren zahlen müssen.

Integration in das Hegotá-Upgrade und Priorisierung

Die Ethereum Foundation Protocol Cluster hat im September 2026 die folgenden Prioritäten definiert:

• EIP-8141 (Frame Transactions) und EIP-7805 (FOCIL) wurden als S-Tier („Must Ship“) eingestuft – die einzigen beiden Must-Ship-EIPs für das Hegotá-Upgrade.
• Weitere Vorschläge wie EIP-8250 (Keyed Nonces), EIP-8272 (Recent Roots) und EIP-8369 (VOPS Profiles) wurden als A-Tier verankert.
• Statistik: 2 Must-Ship-EIPs (EIP-8141, EIP-7805) und 62 geprüfte EIP-Vorschläge im Jahr 2026, bewertet von 12 Kernentwickler-Teams.

Die enge Verknüpfung von MATCHA mit diesen priorisierten EIPs macht die Richtlinie zu einem zentralen Element der künftigen Konsens- und Ausführungs-Architektur.

Probleme und Gegenmaßnahmen

Obwohl MATCHA viele DoS-Risiken adressiert, zeigen Diskussionen aus dem Forschungskontext weitere Schwachstellen auf:

• Kaltstart-Problem („Cold Start“): Neue Privacy-Pools besitzen zu Beginn keine „width“ und können deshalb zunächst nur eine Transaktion pro Sender zulassen, bis finalisierte Gas-Aktivität nach 12-15 Minuten (≈ 2 Epochen) neue Kapazität erzeugt.
• Mangelnde Transaktions-Isolation bei geteilten Paymaster-Guthaben: Wenn mehrere Transaktionen denselben Paymaster-Balance nutzen, kann ein Entzug des On-Chain-Guthabens alle gepufferten Transaktionen gleichzeitig ungültig machen, obwohl ihre Nonces und Proofs unabhängig sind.
• Restriktives Gasbudget für Zero-Knowledge-Kryptografie: Ohne Anhebung von MAXVERIFYGAS bleiben vollwertige ZK-Transaktionen vom öffentlichen Mempool ausgeschlossen, sofern keine Precompile-Optimierungen oder Protokoll-Anpassungen erfolgen.

Diskrepanz zwischen MAXVERIFYGAS und ZK-Kosten

Die konkreten Zahlen verdeutlichen das Problem:

• Standard-MAXVERIFYGAS (EIP-8141): 100.000 Gas (Quelle S1).
• Gasbedarf für Groth16 Single-Note Spend: 211.828 Gas (Quelle S4).
• Gasbedarf für Groth16 Multi-Note Spend (8 Notes): 351.828 Gas (Quelle S4).

Eine Erhöhung des Limits auf mindestens 250.000 Gas wird daher von der Community gefordert, um MATCHA für aktuelle Privacy-Anwendungen nutzbar zu machen.

Häufig gestellte Fragen (FAQ)

• Warum reicht die native EIP-8250 Keyed-Nonce-Logik alleine nicht aus, um Mempool-Flooding zu verhindern? EIP-8250 verhindert nur Nonce-Kollisionen. Ein Angreifer kann jedoch viele Transaktionen mit unterschiedlichen Schlüsseln einreichen, die denselben Validierungszustand referenzieren; ein einziger On-Chain-Änderung würde alle gleichzeitig invalidieren und Knoten zur rechenintensiven Neuberechnung zwingen.
• Was passiert mit verbrauchter „width“, wenn eine Transaktion durch eine Blockchain-Reorganisation verworfen wird? Verbrauchte „width“ wird prinzipiell niemals erstattet. Nach einem Reorg muss die Transaktion erneut zugelassen werden und frische „width“ aufwenden.
• Wie schützt FOCIL davor, dass böswillige Nutzer die „width“ eines ehrlichen Pools mit Niedriggebühr-Transaktionen blockieren? FOCIL zwingt einen 16-köpfigen Validatoren-Komitee, gültige Transaktionen aufzunehmen. Sobald eine Spam-Transaktion in eine Inclusion-Liste gelangt, wird sie mit hoher Wahrscheinlichkeit in die Chain inkludiert, wodurch der Angreifer die Transaktionsgebühren unwiderruflich bezahlen muss.

Fazit

MATCHA verbindet eine lokale Kapazitäts-Steuerung („width“) mit dem FOCIL-Abschreckungsmodell, um die Mempool-Sicherheit bei parallelen Frame Transactions und Keyed Nonces zu erhöhen. Die Richtlinie ist fest im Hegotá-Upgrade verankert und wird als S-Tier-EIP (EIP-8141) sowie als zentraler Baustein von EIP-7805 (FOCIL) klassifiziert. Trotz ihrer Stärken bleiben offene Herausforderungen – insbesondere das aktuelle MAXVERIFYGAS-Limit und das Kaltstart-Problem – bestehen. Die Diskussionen aus der Forschungsgemeinschaft zeigen, dass eine Erhöhung des Gas-Budgets und mögliche Erweiterungen für Paymaster-Isolation erforderlich sind, um MATCHA für alle Privacy- und Account-Abstraction-Anwendungen voll nutzbar zu machen.