Розуміння Біткойн SegWit: Практичний посібник з ефективності в мережі

Чому Біткойну потрібен був апгрейд швидкості

Оригінальний ліміт розміру блоку Біткойна в один мегабайт був достатнім, коли Сатоші Накамото вперше спроектував мережу, але це обмеження стало критичним вузьким місцем, коли прийняття різко зросло. Оскільки блоки генеруються приблизно кожні десять хвилин і кожен з них містить лише десятки транзакцій у найкращому випадку, пропускна спроможність Біткойна досягла плато близько семи транзакцій на секунду.

Наслідки були негайними та болісними. Під час періодів заторів черги транзакцій зростали до десятків тисяч, а збори злетіли до десятків доларів. Користувачі безпорадно спостерігали, як їхні перекази підтверджувалися протягом кількох днів. Криптовалютна спільнота відчайдушно потребувала технічного рішення, яке могло б забезпечити швидші підтвердження без відмови від основної моделі безпеки Біткойна.

SegWit: Елегантне рішення

SegreGated Witness (SegWit) з'явився у відповідь на ці виклики масштабування. Розробник Біткойн Пітер Вуйле та інші учасники Bitcoin Core запропонували цю інновацію в 2015 році, а повне впровадження відбулося через м'яке форк у 2017 році. Вплив був значним: ємність блоку збільшилася в 1.7 рази, а пропускна спроможність транзакцій суттєво покращилася.

Сьогодні Біткойн, Litecoin та Bitcoin Cash усі підтримують SegWit. Ця технологія демонструє особливу обіцянку як основа для рішень другого рівня, особливо Lightning Network — окремого платіжного шару, призначеного для обробки транзакцій великого обсягу поза ланцюгом, зберігаючи при цьому гарантії безпеки Біткойна.

Як насправді працює SegWit

Кожна транзакція Біткойна складається з двох відмінних компонентів: транзакційних даних (, які фіксують рух активів між адресами ), та свідчення даних (, криптографічних підписів, які підтверджують авторизацію ).

Традиційна архітектура Біткойна ставить обидва елементи на один рівень, при цьому інформація про підпис займає до 65% простору блоку. Цей вибір дизайну ненавмисно створив непотрібну неефективність — отримувачам потрібно лише перевірити, що кошти існують, і що відправник уповноважив переказ; їм не потрібні детальні дані підпису, щоб займати преміум простір блокчейну.

Прорив SegWit полягав у розділенні цих питань. Витягуючи інформацію про підпис і зберігаючи її незалежно в структурі транзакції, протокол досягає трьох речей одночасно:

Розширена блокова ємність: Дані підпису більше не конкурують за той же обмежений простір, що й записи транзакцій, що ефективно збільшує кількість транзакцій, які поміщаються в блок.

Знижені збори: Після SegWit середні витрати на транзакції знизилися до приблизно 1 долара — це драматичне зниження в порівнянні з попередніми рівнями.

Покращена безпека: Структурно відокремлені дані транзакцій та дані підпису усувають експлойти малібільності та створюють постійні аудиторські сліди, які не можуть бути змінені заднім числом.

Вибір формату адреси Біткойн

Впровадження SegWit виявилося через кілька форматів адрес, кожен з яких пропонує різні компроміси:

Спадкові адреси (P2PKH, що починаються з 1) Оригінальний формат досі широко підтримується. Хоча він універсально сумісний, ці адреси не отримують вигоди від ефективності SegWit і призводять до вищих зборів.

Pay-to-Script-Hash (P2SH, що починається з 3) Спочатку розроблені для мультипідписних гаманців, адреси P2SH, які починаються з 3, також можуть представляти сумісність з SegWit. Вони економлять приблизно 24% на комісіях у порівнянні з класичними адресами і зберігають широку сумісність зі старими вузлами.

Нативні адреси SegWit (Bech32, що починаються з bc1q) Рідко спроектовані для SegWit, адреси Bech32 досягають 35% заощаджень на комісіях порівняно з традиційними форматами. Кодування використовує Base32 замість Base58, що виробляє коротші QR-коди та реєстр нечутливих символів, які зменшують помилки при введенні. Фіксовані довжини (42 символів для стандартних адрес P2WPKH, 62 символи для P2WSH багатопідписних ) підвищують безпеку через перевірку довжини.

Taproot адреси (Bech32m, що починаються з bc1p) Новий стандарт, що з'явився з Taproot у 2021 році. Bech32m вдосконалив алгоритм контрольної суми, щоб запобігти рідкісній, але небезпечній вразливості, коли адреси могли приймати додаткові символи непоміченими. Адреси Taproot дозволяють використовувати біткойн-ординали та функціонал невзаємозамінних токенів, зберігаючи при цьому конкурентоспроможні структури зборів.

Порівняння ефективності адрес

Зекономлені витрати швидко накопичуються:

• Адреси, сумісні з SegWit (, що починаються з 3), знижують витрати на 24% в порівнянні з традиційними адресами
• Нативні адреси SegWit (bc1q) досягають зниження на 35%
• Адреси Taproot досягають 70% економії в порівнянні з багатопідписними традиційними форматами

Для практичних користувачів це означає значні різниці в вартості між гаманцями з високою частотою.

Реальна адаптація та впровадження

До серпня 2020 року використання SegWit досягло 67% по всій мережі — вражаюча швидкість впровадження, що вказує на те, що поточне проникнення, ймовірно, перевищує 70%. Сучасне програмне забезпечення гаманців, включаючи гаманець OKX, інтегрувало повну підтримку SegWit, автоматично пропонуючи ізольовані адреси свідків у екосистемах Біткойн, Лайткойн та Біткойн Кеш.

Ті самі платформи тепер нативно підтримують адреси Taproot, що дозволяє користувачам брати участь у нових ринках BTC NFT та Ordinals, одночасно зменшуючи тертя транзакцій. Цей багаторівневий підхід — поєднання покращень ефективності в ланцюгу (SegWit) з новими випадками використання (Taproot) та рішеннями для масштабування поза ланцюгом (Lightning Network) — демонструє еволюцію Біткойна від простого платіжного системи до програмованого шару розрахунків.

SegWit представляє собою поворотний момент у технічному розвитку Біткойна, доводячи, що рішення для масштабування існують у межах обмежень протоколу. Замість того, щоб відмовитися від децентралізованої архітектури Біткойна, розробники виявили, як зробити його помітно більш ефективним.