SegWit 隔離見證

 

SegWit，Segregated Witness 隔離見證，是比特幣於 2017 年通過軟分叉的方式引入到比特幣網絡中的一項升級，解決舊版本中交易可塑性 Transaction Malleability 問題，並提升每個區塊可以容納更多的交易，並降低交易手續費。

SegWit 是將交易數據中的簽名數據，與主交易數據中分離，並將其存儲在區塊的另一部分中。

SegWit 的啟用為後續多項技術發展奠定基礎，包括閃電網路 Lightning Network、Taproot 升級及其他第二層擴容方案。

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隔離見證 基本概念

擴大區塊容量 比特幣區塊原始大小仍然是 1 MB，而通過 SegWit可以容納更多的交易。

區塊權重 SegWit 引入 區塊權重 Block Weight 概念，取代原本單純以區塊大小作為限制的方式。區塊權重上限為 4,000,000 Weight Units。由於 Witness Data 資料的權重計算僅主資料的 25%，因此區塊能夠容納更多交易資料。

解決交易可塑性 在 SegWit 啟用之前，交易簽名資料可能被修改而不改變交易實際內容，導致交易 TXID 發生變化。這種現象稱為交易可塑性 Transaction Malleability。SegWit 將簽名資料排除於 TXID 計算之外，使交易 ID 更穩定可靠。

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隔離見證 運作方式

• 建立交易 使用者建立交易指定輸入 Input 與輸出 Output 。同時產生對應的數位簽名與驗證資料。

• 分離見證資料 交易廣播前，Witness 資料會被放置於獨立的 Witness 區域。主要交易資料與 Witness 資料共同構成完整交易。

• 計算交易識別碼 SegWit 交易會產生兩種識別碼：

  • TXID（Transaction ID）
  • WTXID（Witness Transaction ID）
  • TXID 不包含 Witness 資料。
  • WTXID 則包含完整 Witness 資料。因此即使 Witness 發生變化，也不會影響 TXID，解決交易可塑性 Transaction Malleability 問題。

• 寫入區塊 礦工將交易打包進區塊時，主要交易資料與 Witness 資料一同被記錄。 區塊中會額外包含 Witness Commitment，用於驗證 Witness 資料的完整性。

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隔離見證 應用

• 提升區塊容量 由於 Witness 資料採用較低權重計算方式，相同區塊可容納更多交易。 因此提高了整體網路交易處理能力，且降低交易手續費。

• 解決交易可塑性問題 SegWit 將簽名資料從 TXID 計算中分離，使第三方無法透過修改簽名資料改變交易識別碼。 提升了交易追蹤與驗證的穩定性。並成為閃電網路等第二層協議的重要基礎。

• 提升複雜腳本效率 降低驗證資料對區塊空間的消耗，為 Taproot 等後續腳本技術的發展奠定基礎。

• 地址類型

  • P2WPKH（Pay-to-Witness-Public-Key-Hash）
  • P2WSH（Pay-to-Witness-Script-Hash）
  • P2SH-P2WPKH（相容型 SegWit）
  • P2SH-P2WSH（相容型 SegWit）
  • P2TR（Pay-to-Taproot）

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隔離見證 相關 BIP 協議

• BIP 141：Segregated Witness (Consensus Layer)
• BIP 143：Transaction Signature Verification for Version 0 Witness Program
• BIP 144：Segregated Witness Peer Services
• BIP 173：Base32 Address Format for Native SegWit Outputs
• BIP 350：Bech32m Format for v1+ Witness Addresses