Bitcoin Segwit

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什么是隔离见证？

隔离见证（SegWit）是2015年开发的升级协议。引入该概念是为了解决区块链网络当下面临的可扩展性问题。平均统计，比特币网络每10分钟验证一次新区块，每个区块包含几笔交易。这样，区块大小会直接影响每个区块中可以确认的交易数量。目前，比特币区块链每秒能够处理约 7 笔交易。

隔离见证的主要思想是重新组织区块数据，使签名不再与交易数据存储在一起。换句话说，SegWit 升级包括将验证人（签名）与交易数据隔离。这能够将更多交易存储在单个区块中，从而增加网络的交易吞吐量。

由于每秒只能处理大约 7 笔交易，因此比特币交易有时可能需要很长时间才能完成。与传统的支付解决方案和金融网络（每秒可以处理数千笔交易）相比，速度要慢得多。 隔离见证由比特币开发者 Pieter Wuille 和其他比特币核心贡献者于 2015 年开发升级。2017 年 8 月，隔离见证升级被作为比特币网络上的软分叉进行实施。 现今，有多个使用隔离见证协议的加密货币项目，包括比特币和莱特币。协议升级带来了许多优势，例如提高了交易速度和区块容量。此外，隔离见证还解决了所谓的交易延展性问题。

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隔离见证的主要优势是什么？

增加容量

隔离见证的最大优势之一就是增加区块容量。通过从交易输入中删除签名数据，可以在一个区块中存储更多交易。

交易包括两个主要部分：输入和输出。本质上，输入包含发送者的公共地址，而输出包含接收者的公共地址。但是，发送人必须证明他们已经转移了资金，并且必须使用数字签名。

如果没有隔离见证，则签名数据最多可占用一个区块的 65％。使用隔离见证，会把签名数据从交易的输入中移除。这使有效区块大小从1 MB增加到大约4 MB。

请注意，隔离见证并不仅仅是区块大小的增加。相反，它是一种工程解决方案，可以在不增加区块大小限制的情况下增加有效区块的大小（这将需要硬分叉）。更具体地说，实际区块大小仍为1 MB，但有效块大小的限制为4 MB。

此外，隔离见证还引入了区块权重的概念。我们可以将区块权重视为替代区块大小的概念。本质上，区块权重是一种度量单位，它包括所有的区块数据：包括交易数据（1 MB）和签名数据（最大3 MB），这些数据不再是输入字段的一部分。

交易速度提升

除了可以存储更多交易的区块，隔离见证还能够提高交易速度，由于区块链中可能存储大量的交易数据。即使区块的出块时间相同，但区块中可以容纳更多的事务，因此 TPS 会更高。

交易速度的提升也能够帮助降低比特币网络的交易成本。在实施隔离见证之前，每笔交易费用大多在 30 美元以上。但是，随着隔离见证的实施，交易成本大幅降低至每笔交易 1 美元。

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交易延展性修复

比特币面临的另一个主要问题是篡改交易签名。如果签名被篡改，则可能导致两方之间的交易被破坏。由于存储在区块链上的数据实际上是不可变的，因此无效交易会永久存储在区块链上。 使用隔离见证，签名不再是交易数据的一部分，从而消除了更改此数据的可能性。此修复程序支持在区块链社区内进行进一步的创新，包括二层协议和智能合约。

什么是SegWit隔离见证地址

SegWit是“隔离见证（Segregated Witness）”。它是对当前比特币区块链的改进，通过分离签名的方式，减小了交易存储在区块中所需的大小。它通过软分叉实施在比特币网络。通过将交易签名和比特币交易数据分隔，隔离见证可以使区块容纳更多交易。它的优势是更加快速，费用也更低。

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实施隔离见证的网络

  • 比特币：SegWit达到了一个区块内实现的阈值。比特币挖矿池表示100%支持该提议。所有矿工和挖矿池都获得了一段宽限期，可以升级其采矿软件以激活隔离见证，之后，任何不支持变更的区块都会被拒绝。
  • 莱特币：莱特币实现了隔离见证，并在验证交易的能力上得到了提升。在SegWit实施后，莱特币的价格也迅速上涨。

比特币的地址格式

目前来看，比特币的地址格式主要分为 4 个类型：

Legacy（P2PKH）格式（以1开头的地址）— 传统地址 范例：1Fh7ajXabJBpZPZw8bjD3QU4CuQ3pRty9u

比特币最初的地址格式，至今仍在使用。P2PKH 指 Pay To PubKey Hash（付款至公钥哈希）。

Nested（P2SH）格式（部分以3开头的地址）— 多签地址 范例：3EktnHQD7RiAE6uzMj2ZifT9YgRrkSgzQX

P2SH (Pay-to-Script-Hash)支付脚本哈希，即比特币交易输入输出脚本，采用赎回脚本及赎回脚本哈希。其地址结构类似于 P2PKH，但它支持比传统地址更复杂的功能。P2SH 脚本函数最常用于 multisig 地址，这些地址可以指定多重数字签名来授权事务。举个例子：某个3开头的地址由三人控制，其中，任意两人同意，便可发起转账。

上述两种地址，都是传统的交易转账地址，并未采用隔离见证技术。下面介绍两种主流的隔离见证地址。

Nested SegWit （P2SH）格式（部分以3开头的地址）— 隔离见证兼容地址 范例：3KF9nXowQ4asSGxRRzeiTpDjMuwM2nypAN

3 开头的地址：因为使用 P2SH 方式打包，所以隔离见证兼容地址，也以3开头，旧节点能识别。

大家不需要知道以3开头的比特币地址，到底是多签地址，还是隔离见证兼容地址，只需要知道以3 开头的地址，被广泛支持，可以向 1开头 和 bc1 开头的地址发送比特币即可。

Native SegWit （Bech32）格式（地址bc1开头）— 原生隔离见证地址 范例：bc1qf3uwcxaz779nxedw0wry89v9cjh9w2xylnmqc3

Bech32编码的地址，是专为SegWit开发的地址格式。Bech32在2017年底在BIP173被定义，该格式的主要特点之一是它不区分大小写（地址中只包含0-9，az），因此在输入时可有效避免混淆且更加易读。

由于地址中需要的字符更少，地址使用Base32编码而不是传统的Base58，计算更方便、高效。数据可以更紧密地存储在二维码中。Bech32提供更高的安全性，更好地优化校验和错误检测代码，将出现无效地址的机会降到最低。

Bech32地址本身与SegWit兼容。不需要额外的空间来将SegWit地址放入P2SH地址，因此使用Bech32格式地址，手续费会更低。

Bech32 地址比旧的 Base58（Base58Check编码用于将比特币中的字节数组编码为人类可编码的字符串）地址有几个优点：

QR码更小、更好地防错、更加安全、不区分大小写， 只由小写字母组成，所以在阅读输入和理解时更容易。

另外，不同地址间更细微的差别，还体现在以下方面：

  • 1）隔离见证兼容地址（部分3开头）比传统地址（1开头）节省24%转账手续费;
  • 2）原生隔离见证地址（bc1开头）比传统地址（1开头）节省35%转账手续费;
  • 3）隔离见证地址（bc1开头和部分3开头）比多签地址（部分3开头），最多可以节省 70% 转账手续费;