比特币的SegWit

Posted 2021-08-10 mutourend

1. 引言

SegWit为比特币上的一个软分叉，改变了比特币的交易格式。
SegWit，全称为Segregated Witness，隔离见证，由Bitcoin developer Pieter Wuille提出，通过隔离交易数据中的数字签名数据，旨在：

• 解决交易延展性问题（即接收方可截获并修改发送者的交易ID，以便从发送者那获得更多的coins。一旦将数字签名从inputs中分离出来，则不道德的一方将无法在nullify是数字签名的情况下修改交易ID。）：解决了交易延展性问题，为之后的layer2协议，如闪电网络、atomic swaps、MAST（Merkelized Abstract Syntax Trees）等做了铺垫。
• 绕过某些协议限制（如增加区块容量，由1MB增加到将近4MB）：通过send from a address才可利用所增加的空间。

所谓witness，是指：

• transaction signatures

所谓Segregate是指separate分离。

一笔交易中的数据主要包含2部分：

• 一个或多个input：input中有sender的public address。input中还包含签名，签名会占用交易中的大部分空间（约65%）。签名用于验证sender具有足够的资金的来完成支付。一旦每个节点都验证该交易是有效的，则会将该笔交易打包进去看，并添加到区块链中。
• 一个或多个output：output中有receiver的public address。

SegWit是忽略交易inputs中的签名数据，将其移到交易末端的结构中。
SegWit将witness从inputs中分离了出来。该witness中包含了用于验证交易有效性的数据，但是这些数据并不用于确定交易的效果。此外，定义了一个新的weight参数，使得区块最多支持400万个weight units (WU)。Non-witness和pre-segwit witness bytes 重量为4WU，而每个字节的Segwit witness重量仅为1WU，因此使得在不分叉的情况下，使区块大于1MB。

在成功激活OP_CLTV和OP_CSV之后，SegWit是保障闪电网络安全部署的最后一个协议修改。

由于新的witness中包含了Script versioning，因此未来可为SegWit scripts 修改或引入新的opcodes。

在2016和2017年，由于政治原因，矿工利用BIP 9激活机制中的缺陷阻止了隔离见证的激活。
在技术层面，比特币的共识规则由大多数经济体而不是由矿工控制的，因此可通过创建一个用户激活的软分叉BIP 148，这样大多数经济体可绕过阻碍的矿工，自行激活隔离见证，从而打破僵局。这需要大多数经济体之间进行协调，但最终取得了成功，在2017年8月24日，在区块高度481,824 成功激活了SegWit。

SegWit激活后，由block weight limit替代了之前的block size limit，支持最大的区块大小为约4MB。

参考资料

[1] Bitcoin wiki——Segregated Witness
[2] What is SegWit?
[3] 2017年 Segregated Witness Activates On Bitcoin: This Is What To Expect