Bech32 編碼

Bech32，是比特幣使用的一種地址與資料編碼格式，由可讀性字元集 Base32 字元集與 Checksum 校驗機制組成，主要用於 SegWit 隔離見證地址格式，如 bc1 開頭地址，以及後續 Bech32m 擴展格式。

Bech32 並不是加密技術，而是一種編碼格式。任何人取得 Bech32 字串後，都可以解碼還原原始資料。因此 Bech32 的目的在於資料表示、人類可讀性優化與錯誤檢測，而非保護資料內容。

Bech32 基本概念

字元集 Base32-like Encoding Bech32 使用 32 個字元組成的字元集： qpzry9x8gf2tvdw0s3jn54khce6mua7l

為降低人為輸入錯誤，Bech32 排除以下容易混淆字元：
- 1（避免與分隔符混淆）
- b
- i
- o 此外 Bech32 不區分大小寫輸入，但標準輸出通常為全小寫，用來避免 OCR、手動輸入或複製時的錯誤。
人類可讀部分 HRP (Human Readable Part） Bech32 地址由三部分構成：
- HRP
  - 區分不同網路（mainnet / testnet）
  - 提供語意資訊（例如 lightning / bitcoin）
- 分隔符
  - 使用固定字元1，分隔 HRP 與資料區
- 資料區
  - 以 5-bit 分組 Base32 group 表示，而非 byte-based encoding。
  - Witness Version 見證版本
  - Witness Program 公鑰雜湊或 script hash
Checksum 校驗碼
- Bech32 使用專門設計的 Polymod checksum，模 2¹⁵ 多項式系統
  - 檢測輸入錯誤
  - 防止字元替換或位移錯誤
  - 提高整體可偵錯性
- 流程概念
  - 將 HRP 進行擴展
  - 與資料部分組合
  - 套用 polymod 演算法
  - 生成固定長度 6 個字元 checksum
  - 驗證時要求 Polymod 結果必須等於 1

HRP 人類可讀部分 設定地址的前綴字串，Human-Readable Part，例如比特幣主網為 bc，用來識別網路類型。
資料 5-bit 轉換 將輸入的原始 Byte 資料 8-bit，重新切分為 5-bit 一組，數值範圍 0~31。
加入分隔符 在 HRP 之後加上固定分隔符號 1，用來區隔前綴與後續的資料區塊。
計算 Checksum 將 HRP 與 5-bit 資料組合後，透過特製的 BCH 編碼算法的多項式除法，計算出 6 個字元，30 bits 的校驗碼。校驗碼的產生目標是讓整個 Bech32 字串經過 Polymod 驗證時，其最終運算結果固定等於 1。
附加 Checksum 將 6 個字元的 Checksum 加入整個資料串的尾端。
Bech32 字元映射 將所有 5-bit 的數值與 Checksum，對照 Bech32 專屬字元表，移除容易混淆的 b、o、i、1，轉換為最終的全小寫字串。
字串輸出 產生最終的 Bech32 編碼字串。

隔離見證 SegWit 地址格式
- P2WPKH（Pay to Witness Public Key Hash）
- P2WSH（Pay to Witness Script Hash）
Lightning Network
- invoice 編碼
- payment request
QR Code / 機器讀取
- 提供辨識錯誤容忍度

假設某筆資訊要件
- HRP：bc
- witness version：0
- data（hex） [ 00 11 22 33 44 55 66 77 88 99 ]

data 轉換為 8-bit 總二進位 bit stream 流資料
- [ 00000000000100010010001000110011010001000101010101100110011101111000100010011001 ]

bit stream 轉換為 5-bit groups
- 包含最前面的 Version 0，總共 17 個數字 [ 0, 0, 0, 17, 4, 8, 25, 20, 8, 21, 11, 6, 14, 30, 4, 9, 19 ]

計算 Checksum 校驗碼
- Bech32 的校驗碼計算需要把 HRP (bc) 轉化為校驗多項式的輸入，再加上上述的 17 個 5-bit 數值，透過 BCH(1023, 1017) 演算法計算出一個 30-bit 的值。
- 經過 Bech32 Checksum 公式（BCH 模數運算）計算後，得到的 6 個 5-bit 校驗碼數值
- [20, 10, 10, 24, 28, 20]